तांबे का बुनियादी ज्ञान
तांबा मनुष्य द्वारा इस्तेमाल की जाने वाली सबसे प्रारंभिक धातु है। प्रागैतिहासिक काल से ही, लोगों ने खुले गड्ढे वाली तांबे की खदानों से खनन करना शुरू कर दिया था और प्राप्त तांबे का उपयोग हथियार, उपकरण और अन्य बर्तन बनाने के लिए किया था। तांबे के उपयोग का प्रारंभिक मानव सभ्यता की प्रगति पर गहरा प्रभाव पड़ा है। तांबा एक धातु है जो पृथ्वी की पपड़ी और महासागर में मौजूद है। पृथ्वी की पपड़ी में तांबे की मात्रा लगभग 0.01% है, और कुछ तांबे के भंडारों में तांबे की मात्रा 3-5% तक पहुँच सकती है। प्रकृति में अधिकांश तांबा यौगिकों के रूप में मौजूद है, जिसे तांबा खनिज कहा जाता है। तांबे के खनिज अन्य खनिजों के साथ मिलकर तांबे का अयस्क बनाते हैं। खनन किया गया तांबा अयस्क लाभकारीकरण के बाद उच्च तांबे ग्रेड के साथ तांबे का सांद्र बन जाता है।
1. गुण
तांबे में अच्छे भौतिक और रासायनिक गुण होते हैं जैसे विद्युत चालकता, ऊष्मीय चालकता, संक्षारण प्रतिरोध और लचीलापन। विद्युत चालकता और ऊष्मीय चालकता चांदी के बाद दूसरे स्थान पर है। शुद्ध तांबे को बहुत महीन तांबे के तारों में खींचा जा सकता है और बहुत पतली तांबे की पन्नी में बनाया जा सकता है। शुद्ध तांबे का ताजा क्रॉस सेक्शन गुलाबी लाल होता है, लेकिन सतह पर तांबे के ऑक्साइड की फिल्म बनने के बाद, यह बैंगनी-लाल दिखाई देता है, इसलिए इसे अक्सर लाल तांबा कहा जाता है।
शुद्ध तांबे के अलावा, तांबे को टिन, जस्ता, निकल और अन्य धातुओं के साथ मिलाकर विभिन्न विशेषताओं वाले मिश्र धातु बनाए जा सकते हैं, जैसे कांस्य, पीतल और सफेद तांबा।
शुद्ध तांबे (99.99%) में जिंक मिलाने को पीतल कहते हैं। उदाहरण के लिए, 80% तांबा और 20% जस्ता वाली साधारण पीतल की नलियों का उपयोग बिजली संयंत्रों और कार रेडिएटर के कंडेनसर में किया जाता है; निकल मिलाने को सफेद तांबा कहा जाता है, और बाकी को कांस्य कहा जाता है। जस्ता और निकल को छोड़कर, अन्य धातु तत्वों के साथ सभी तांबे के मिश्र धातुओं को कांस्य कहा जाता है। उन्हें वह कहा जाता है जिसमें तत्व मिलाए जाते हैं। सबसे महत्वपूर्ण कांस्य टिन फॉस्फोर कांस्य और बेरिलियम कांस्य हैं। उदाहरण के लिए, टिन कांस्य का मेरे देश में आवेदन का बहुत लंबा इतिहास है और इसका उपयोग घंटियाँ, तिपाई, संगीत वाद्ययंत्र और बलि के बर्तन बनाने के लिए किया जाता है। टिन कांस्य का उपयोग बीयरिंग, झाड़ियों और पहनने के लिए प्रतिरोधी भागों के रूप में भी किया जा सकता है।
शुद्ध तांबे की चालकता से अलग, मिश्र धातु की मदद से तांबे की ताकत और संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार किया जा सकता है। इनमें से कुछ मिश्र धातुएं पहनने के लिए प्रतिरोधी होती हैं और इनमें अच्छी कास्टिंग गुण होते हैं, जबकि अन्य में अच्छे यांत्रिक गुण और संक्षारण प्रतिरोध होते हैं।
2. उपयोग
उपर्युक्त उत्कृष्ट गुणों के कारण, तांबे के उद्योग में उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है। जिसमें विद्युत उद्योग, मशीनरी निर्माण, परिवहन, निर्माण और अन्य पहलू शामिल हैं। वर्तमान में, तांबे का उपयोग मुख्य रूप से विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों के क्षेत्र में तारों, संचार केबलों और अन्य तैयार उत्पादों जैसे मोटर, जनरेटर रोटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और मीटर आदि के निर्माण के लिए किया जाता है। खपत का यह हिस्सा कुल औद्योगिक मांग का लगभग आधा हिस्सा है। तांबे और तांबे के मिश्र धातु कंप्यूटर चिप्स, एकीकृत सर्किट, ट्रांजिस्टर, मुद्रित सर्किट बोर्ड और अन्य उपकरणों और उपकरणों में एक महत्वपूर्ण स्थान रखते हैं। उदाहरण के लिए, ट्रांजिस्टर लीड अत्यधिक प्रवाहकीय और अत्यधिक ऊष्मीय प्रवाहकीय क्रोमियम-ज़िरकोनियम तांबे के मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं। हाल ही में, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रसिद्ध कंप्यूटर कंपनी आईबीएम ने सिलिकॉन चिप्स में एल्यूमीनियम को बदलने के लिए तांबे को अपनाया है
1990 के दशक के मध्य में, विद्युत उद्योग संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और पश्चिमी यूरोपीय देशों में परिष्कृत तांबे की खपत का सबसे बड़ा हिस्सा था, और चीन कोई अपवाद नहीं था।
1990 के दशक से, निर्माण उद्योग में पाइपों के लिए तांबे का उपयोग नाटकीय रूप से बढ़ गया है, जो विदेशों में तांबे का सबसे बड़ा उपभोक्ता बन गया है। न्यूयॉर्क में कॉपर डेवलपमेंट एसोसिएशन (सीडीए) द्वारा प्रकाशित एक रिपोर्ट के अनुसार: 1997 में, निर्माण उद्योग अभी भी संयुक्त राज्य अमेरिका में तांबे के उत्पादों के लिए सबसे बड़ा अंतिम उपयोग बाजार था। निर्माण उद्योग अक्सर पानी के पाइप, छत और अन्य जल आपूर्ति और जल निकासी सुविधाओं के निर्माण के लिए तांबे के संक्षारण प्रतिरोध का उपयोग करता है। इसके अलावा, इसका उपयोग इसकी सुंदर उपस्थिति के कारण भवन सजावट में भी किया जाता है। निर्माण उद्योग में तांबे का उपयोग संयुक्त राज्य अमेरिका में तांबे के उत्पादों की कुल खपत में पहले स्थान पर है। चीन नॉनफेरस मेटल्स ग्रुप के आंतरिक आँकड़ों के अनुसार, 1997 में, विद्युत उद्योग (तारों और केबलों सहित) ने मेरे देश की तांबे की खपत का 77.7% हिस्सा लिया, जो तांबे का सबसे बड़ा बाजार बन गया। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, तांबे के अनुप्रयोग का दायरा बढ़ रहा है, और तांबे ने चिकित्सा, जीव विज्ञान, अतिचालकता और पर्यावरण में भूमिका निभानी शुरू कर दी है। उदाहरण के लिए, जब पॉलीयुरेथेन प्लास्टिक फोम में कॉपर या कॉपर ऑक्साइड होता है, तो यह इस प्लास्टिक के जलने पर निकलने वाली घातक जहरीली गैस - हाइड्रोजन साइनाइड (HCN) को बहुत कम कर सकता है। बड़ी मात्रा में शोध डेटा साबित करता है कि तांबे का जीवाणुनाशक प्रभाव निमोनिया बैक्टीरिया के प्रसार को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है, बैक्टीरिया के विकास को रोक सकता है और पीने के पानी को साफ और स्वच्छ रख सकता है। इसलिए, घरेलू निर्माण उद्योग में तांबे के पाइपों के भविष्य के विकास की संभावनाएं बहुत व्यापक होंगी।
3. तांबे के भंडार:
दुनिया के तांबे के संसाधन अपेक्षाकृत समृद्ध हैं। 1995 में अमेरिकी खान ब्यूरो के आंकड़ों के अनुसार, दुनिया का तांबा धातु भंडार 310 मिलियन टन है, और रिजर्व बेस 590 मिलियन टन है। सबसे बड़े तांबे के भंडार वाले देश चिली और संयुक्त राज्य अमेरिका हैं, जो क्रमशः दुनिया के रिजर्व बेस का 23.7% और 15.3% हिस्सा रखते हैं, इसके बाद पोलैंड 15%, जाम्बिया 6%, रूस 5%, ज़ैरे 5%, पेरू 4%, कनाडा 4% और ऑस्ट्रेलिया 4% है।
दुनिया में तांबे की खदानों के औद्योगिक प्रकारों को नौ श्रेणियों में विभाजित किया गया है: पोर्फिरी प्रकार, सैंडस्टोन शेल प्रकार, कॉपर-निकल सल्फाइड प्रकार, पाइराइट प्रकार, कॉपर-यूरेनियम-गोल्ड प्रकार, प्राकृतिक कॉपर प्रकार, नस प्रकार, कार्बोनेट प्रकार और स्कार्न प्रकार। पहली चार श्रेणियां सबसे महत्वपूर्ण हैं, जो दुनिया के कुल तांबे के भंडार का 96% हिस्सा हैं, जिनमें से पोर्फिरी और सैंडस्टोन शेल खदानें क्रमशः 55% और 29% हैं। दुनिया में 5 मिलियन टन से अधिक तांबे के भंडार वाली लगभग 60 विशाल तांबे की खदानें हैं, जिनमें से पोर्फिरी खदानें 38 और सैंडस्टोन शेल खदानें 15 हैं, जो कुल विशाल तांबे की खदानों का 88% हिस्सा हैं। वर्तमान में, प्रमुख तांबे की खदानें जियांग्शी में डेक्सिंग कॉपर माइन, तिब्बत में यूलोंग कॉपर माइन, यूलोंग कॉपर माइन और हाल ही में झिंजियांग में खोजी गई एशेल कॉपर माइन हैं। 4. तांबा गलाने की प्रक्रिया तांबे की खदान से निकाले गए तांबे के अयस्क को लाभकारी बनाने के बाद उच्च तांबे के ग्रेड के साथ तांबे का सांद्र या तांबे के अयस्क रेत में बदल दिया जाता है। तांबे के सांद्र को परिष्कृत तांबे और तांबे के उत्पादों में बदलने से पहले गलाने और निकालने की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, दुनिया में तांबे को गलाने के दो मुख्य तरीके हैं: पाइरोमेटेलर्जी और हाइड्रोमेटेलर्जी (एसएक्स-ईएक्स) 1. अग्नि विधि:
कैथोड कॉपर, जिसे इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर के रूप में भी जाना जाता है, का उत्पादन प्रगलन और इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन के माध्यम से किया जाता है, जो आमतौर पर उच्च श्रेणी के कॉपर सल्फाइड अयस्कों के लिए उपयुक्त होता है।
तांबे के सांद्रण के अलावा, स्क्रैप कॉपर रिफाइंड कॉपर के लिए मुख्य कच्चे माल में से एक है, जिसमें पुराना स्क्रैप कॉपर और नया स्क्रैप कॉपर शामिल है। पुराना स्क्रैप कॉपर पुराने उपकरणों और उपकरणों से आता है।
पुरानी मशीनें, परित्यक्त इमारतें और भूमिगत पाइप; नया स्क्रैप कॉपर प्रसंस्करण संयंत्रों द्वारा छोड़े गए कॉपर स्क्रैप से आता है (कॉपर सामग्री का उत्पादन अनुपात लगभग 50% है)। आम तौर पर, स्क्रैप कॉपर की आपूर्ति अपेक्षाकृत स्थिर होती है। स्क्रैप कॉपर को निम्न में विभाजित किया जा सकता है: नंगे स्क्रैप कॉपर: 90% से ऊपर ग्रेड; पीला स्क्रैप कॉपर (तार): कॉपर युक्त सामग्री (पुरानी मोटर, सर्किट बोर्ड);
स्क्रैप तांबे और अन्य समान सामग्रियों से उत्पादित तांबे को पुनर्नवीनीकृत तांबा भी कहा जाता है।
2. गीली विधि:
जहाज के लिए निम्न-श्रेणी का तांबा ऑक्साइड उपयुक्त होता है, तथा उत्पादित परिष्कृत तांबे को इलेक्ट्रोलाइटिक तांबा कहा जाता है।
गीली प्रगलन प्रक्रिया है:
3. पाइरोमेटेलर्जी और हाइड्रोमेटेलर्जी की दो प्रक्रियाओं की विशेषताएं
तांबा उत्पादन की दो प्रक्रियाओं, पायरोमेटेलर्जी और हाइड्रोमेटेलर्जी की तुलना करने पर निम्नलिखित विशेषताएं सामने आती हैं:
(1) उत्तरार्द्ध का गलाने का उपकरण सरल है, लेकिन अशुद्धता सामग्री अधिक है, जो पूर्व के लिए एक लाभदायक पूरक है।
(2) उत्तरार्द्ध की सीमाएँ हैं और यह अयस्क के ग्रेड और प्रकार के अधीन है।
(3) पूर्व की लागत लगभग 70-80 सेंट/पाउंड (लगभग 1540-1760 अमेरिकी डॉलर/टन) है, जबकि बाद की लागत केवल 30-40 सेंट/पाउंड (लगभग 660-880 अमेरिकी डॉलर/टन) है।
यह देखा जा सकता है कि हाइड्रोमेटेलर्जी तकनीक के बहुत से फायदे हैं, लेकिन इसके उपयोग का दायरा सीमित है। सभी तांबे की खदानों को इस प्रक्रिया से गलाया नहीं जा सकता। हालाँकि, तकनीकी सुधारों के माध्यम से, संयुक्त राज्य अमेरिका, चिली, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, मैक्सिको और पेरू सहित अधिक से अधिक देशों ने हाल के वर्षों में इस प्रक्रिया को अधिक तांबे की खदानों में लागू किया है। हाइड्रोमेटेलर्जी तकनीक के सुधार और इसके अनुप्रयोग के प्रचार ने तांबे की उत्पादन लागत को कम किया है, तांबे की खदानों की उत्पादन क्षमता में वृद्धि की है, अल्पावधि में सामाजिक संसाधनों की आपूर्ति में वृद्धि की है, कुल सामाजिक आपूर्ति का सापेक्ष अधिशेष पैदा किया है, और कीमतों पर एक आकर्षक प्रभाव डाला है। 1997 में, तांबे की वायदा कीमत 1996 में 2,600 अमेरिकी डॉलर प्रति टन के उच्च स्तर से गिरकर नवंबर 1998 में लगभग 1,600 अमेरिकी डॉलर प्रति टन हो गई। यह सीधे इस तथ्य से संबंधित है कि हाइड्रोमेटेलर्जिकल प्रक्रिया का अनुपात बहुत बढ़ गया है, जिसके परिणामस्वरूप बाजार में बड़ी मात्रा में कम लागत वाला तांबा आ रहा है। वर्तमान में, चूंकि तांबे की औसत उत्पादन लागत 1,400 और 1,600 अमेरिकी डॉलर प्रति टन (64-73 सेंट प्रति पाउंड) के बीच है, इसलिए वायदा कीमतों में गिरावट कीमतों का मूल्य पर एक उचित वापसी है। जैसे-जैसे गलाने की प्रक्रिया में इसका अनुपात बढ़ता जा रहा है, तांबे की कीमत की प्रवृत्ति अधिक से अधिक गहराई से प्रभावित होगी। रिपोर्टों के अनुसार, हाइड्रोमेटेलर्जिकल कॉपर गलाने की वर्तमान न्यूनतम लागत केवल 20 सेंट प्रति पाउंड (450 अमेरिकी डॉलर प्रति टन के बराबर) है, उच्चतम 77 सेंट प्रति पाउंड (1,697.5 अमेरिकी डॉलर प्रति टन के बराबर) है, और औसत लगभग 50 सेंट प्रति पाउंड (1,100 अमेरिकी डॉलर प्रति टन के बराबर) से कम है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 1995 में, गीले तांबे के गलाने की औसत उत्पादन लागत केवल 39 सेंट प्रति पाउंड थी। हाल ही में, गीले तांबे के गलाने की औसत उत्पादन लागत में वृद्धि हुई है, मुख्य रूप से क्योंकि गीले तांबे के गलाने की प्रक्रिया को तांबे के सल्फाइड खनिजों के उपचार के लिए बढ़ाया गया है। गीले तांबे के गलाने की प्रक्रिया तांबे के ऑक्साइड खनिजों और खराब अयस्कों के उपचार के लिए अधिक उपयुक्त है, जबकि सल्फाइड खनिजों और समृद्ध अयस्कों के उपचार के दौरान, या जब खदान ठंडे क्षेत्र में स्थित होती है, तो गीले तांबे के गलाने की तकनीक की उत्पादन लागत भी अधिक होती है, जो ज्यादातर 50 सेंट प्रति पाउंड से अधिक होती है। चीन ने 1970 के दशक में निम्न-श्रेणी के तांबे के अयस्कों से तांबा निकालने की तकनीक का अध्ययन करना शुरू किया। 1983 में, पहला गीला तांबा गलाने का संयंत्र स्थापित किया गया था, जिसका वार्षिक उत्पादन 120 टन था। हाल ही में, उत्कृष्ट विदेशी तांबा निष्कर्षण मशीनों की शुरूआत और स्थानीय तांबा उद्योग के विकास के कारण, दर्जनों छोटे गीले स्मेल्टर बनाए गए हैं, जिनकी क्षमता कुछ सौ से लेकर 2,000 टन तक है, लेकिन तांबे का वार्षिक उत्पादन केवल 15,000 टन है, जो मेरे देश में 1 मिलियन टन परिष्कृत तांबे के वार्षिक उत्पादन की तुलना में पर्याप्त नहीं है। वर्तमान में, मेरे देश में तांबे की उत्पादन लागत लगभग 18,500 युआन है, जो विश्व औसत 1,477 अमेरिकी डॉलर (67 सेंट) से कहीं अधिक है। "95" अवधि के दौरान, राज्य योजना आयोग और चीन अलौह धातु उद्योग निगम ने हाइड्रोमेटेलर्जिकल परियोजना को एक प्रमुख शोध परियोजना के रूप में सूचीबद्ध किया, और डेक्सिंग कॉपर माइन, यूलोंग कॉपर माइन, डे टोंगलुशान कॉपर माइन और अन्य स्थानों पर कई प्रदर्शन कारखाने बनाए। कई वर्षों की कड़ी मेहनत के बाद, यह अनुमान लगाया गया है कि इस सदी के अंत तक मेरे देश की हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीक में उल्लेखनीय विकास होगा, और वार्षिक उत्पादन क्षमता 50,000 टन से अधिक तक पहुँचने का अनुमान है। आँकड़ों के अनुसार, हाइड्रोमेटेलर्जिकल कॉपर गलाने से परिष्कृत तांबे का उत्पादन 1980 में दुनिया के परिष्कृत तांबे के उत्पादन का 2.5% था, और यह अनुपात 1994 में 10% और 1997 में 18% तक बढ़ गया। यह उम्मीद की जाती है कि हाइड्रोमेटेलर्जिकल कॉपर उत्पादन का अनुपात अंततः 25-35% के बीच बढ़ जाएगा।
