Turinys
- Varis - per amžius naudojamas metalas
- Kaip mes naudojame varį šiandien?
- Senieji vario naudojimo būdai
- Kokios savybės daro varį naudingu?
- Vario indėlių rūšys
- Vario tiekimas, paklausa ir perdirbimas
- Kaip užtikrinsime tinkamus vario atsargas ateičiai?
- Visuotinis vario išteklių vertinimas
Laisvės statula: 1886 m. Laisvės statula buvo didžiausias vario panaudojimas vienoje konstrukcijoje. Statant statulą, buvo supjaustyta apie 80 tonų vario lakšto ir supjaustyta maždaug 2,3 milimetrų (3/32 colio) storiu arba maždaug dviejų JAV centų, sudėtų kartu, storiu. Harrisas.
Varis - per amžius naudojamas metalas
Varis buvo vienas iš pirmųjų metalų, kuriuos kada nors išgavo ir panaudojo žmonės, ir nuo civilizacijos aušros jis labai prisidėjo prie visuomenės palaikymo ir gerinimo. Varis pirmą kartą buvo naudojamas monetose ir ornamentuose, pradedant nuo maždaug 8000 m. Pr. Kr., O maždaug 5500 m. Pr. Variniai įrankiai padėjo civilizacijai išbristi iš akmens amžiaus. Atradimas, kad varis, legiruotas alavu, gamina bronzą, reiškė bronzos amžiaus pradžią maždaug 3000 B.C.
Jungtinėse Amerikos Valstijose 2017 m. Indėnų kapinyne buvo rastas gabalas apyrankės, kuri, kaip manoma, vario apyrankė. Laidojimas buvo kremavimo data, maždaug prieš 3500 metų. Varyje buvo mikroelementų, kurie jį susiejo su geologiniais telkiniais Didžiųjų ežerų regione. Šie atradimai rodo tolimąjį prekybos ryšį tarp Gruzijos ir Didžiųjų ežerų regiono, didesnį atstumą, nei buvo žinoma anksčiau.
Varis lengvai ištempiamas, liejamas ir formuojamas; yra atsparus korozijai; efektyviai praleidžia šilumą ir elektrą. Dėl to varis buvo svarbus ankstyviems žmonėms ir tebėra pasirinkimo medžiaga įvairiems buities, pramonės ir aukštųjų technologijų taikymo atvejams.
Vario panaudojimas: Ši diagrama parodo, kaip varis pramonės sektoriuje buvo naudojamas 2017 m. Kaip pavyzdys: varis, naudojamas statybose, galėjo būti naudojamas elektros instaliacijai, santechnikai, oro izoliacijai ir daugeliui kitų individualių naudojimo rūšių. Šios diagramos duomenys yra iš 2018 m. Jungtinių Valstijų geologinių tyrimų mineralinių žaliavų suvestinės.
Kaip mes naudojame varį šiandien?
Šiuo metu varis naudojamas statybose, energijos gamyboje ir perdavime, elektronikos gaminių gamyboje, pramoninių mašinų ir transporto priemonių gamyboje. Variniai laidai ir vandentiekis yra neatsiejama prietaisų, šildymo ir aušinimo sistemų bei telekomunikacijų jungčių, kasdien naudojamų namuose ir versle, dalis. Varis yra svarbi variklių, laidų, radiatorių, jungčių, stabdžių ir guolių, naudojamų automobiliuose, dalis. Vidutiniame automobilyje yra 1,5 km (0,9 mylios) varinės vielos, o bendras vario kiekis svyruoja nuo 20 kilogramų (44 svarų) mažuose automobiliuose iki 45 kilogramų (99 svarų) prabangiose ir hibridinėse transporto priemonėse.
Romos moneta: Varis buvo vienas iš pirmųjų metalų, naudojamų monetoms gaminti, ir ši praktika prasidėjo maždaug 8000 m. Pr. Kr. Aukščiau pavaizduota moneta yra romėnų follis su Konstanco I atvaizdu.
Senieji vario naudojimo būdai
Kaip ir senovėje, varis išlieka monetų kaldinimo sudedamoji dalis, naudojama daugelyje šalių, tačiau nustatyta daug naujų naudojimo būdų. Viena naujausių vario rūšių taikymo sričių yra naudojimas dažnai liečiamais paviršiais (pvz., Žalvarinėmis durų rankenėlėmis), kur vario antimikrobinės savybės sumažina mikrobų ir ligų plitimą. Puslaidininkių gamintojai taip pat pradėjo naudoti varį silicio drožlių grandinėms, todėl mikroprocesoriai gali veikti greičiau ir sunaudoti mažiau energijos. Taip pat neseniai nustatyta, kad variniai rotoriai padidina elektros variklių, kurie yra pagrindiniai elektros energijos vartotojai, efektyvumą.
Varis automobiliuose: Varis yra svarbi variklių, laidų, radiatorių, jungčių, stabdžių ir guolių, naudojamų automobiliuose, dalis. Vidutiniame automobilyje yra 1,5 km (0,9 mylios) varinės vielos, o bendras vario kiekis svyruoja nuo 20 kilogramų (44 svarų) mažuose automobiliuose iki 45 kilogramų (99 svarų) prabangiose ir hibridinėse transporto priemonėse.
Kokios savybės daro varį naudingu?
Dėl puikių vario legiruojančių savybių jis tapo neįkainojamas, kai derinamas su kitais metalais, tokiais kaip cinkas (žalvariui formuoti), alavas (bronzai formuoti) ar nikelis. Šie lydiniai pasižymi pageidaujamomis savybėmis ir, atsižvelgiant į jų sudėtį, yra sukurti labai specializuotoms reikmėms. Pavyzdžiui, vario-nikelio lydinys yra dedamas į laivų korpusus, nes jis nerūdija jūros vandenyje ir sumažina jūrinės gyvybės, tokios kaip barkūnai, sukibimą, taip sumažindamas pasipriešinimą ir padidindamas degalų efektyvumą. Žalvaris yra labiau kaltas ir pasižymi geresnėmis akustinėmis savybėmis nei grynas varis ar cinkas; todėl jis naudojamas daugelyje muzikos instrumentų, įskaitant trimitus, trombus, varpelius ir cimbolus.
Varis brangakmeniuose: Varis yra svarbus daugelio brangakmenių, tokių kaip turkis, azuritas, malachitas ir chrizokola, elementas. Tai suteikia šiems mineralams žalią ar mėlyną spalvą ir didelį savitąjį sunkumą. Aukščiau pavaizduoti kabošonai yra keli iš daugelio brangakmenių, iškastų Arizonoje.
Vario indėlių rūšys
Varis gali būti įvairių formų, tačiau aplinkybės, kontroliuojančios, kaip, kada ir kur deponuojamas, yra labai įvairios. Dėl to varis yra daugelyje skirtingų mineralų. Chalkopiritas yra gausiausias ir ekonomiškai reikšmingiausias iš vario mineralų.
Moksliniai tyrimai, skirti geriau suprasti geologinius procesus, iš kurių gaunami mineralų telkiniai, įskaitant vario telkinius, yra svarbi USGS mineralinių išteklių programos dalis. Vario telkiniai plačiai klasifikuojami pagal tai, kaip susidarė indėliai. Porfyro vario sankaupos, susijusios su nešvariais įsiskverbimais, duoda apie du trečdalius pasaulio vario, todėl yra svarbiausia vario telkinių rūšis pasaulyje. Didelės tokio tipo vario sankaupos randamos kalnuotuose vakarų Šiaurės Amerikos regionuose ir Pietų Amerikos Andų kalnuose.
Kitas svarbus vario telkinių tipas - nuosėdinėse uolienose esantis tipas - sudaro maždaug ketvirtadalį nustatytų vario išteklių pasauliuose. Šie telkiniai atsiranda tokiose vietose kaip Centrinės Afrikos vario juosta ir Rytų Europos Zechsteino baseinas.
Individualiuose vario telkiniuose gali būti šimtai milijonų tonų varį turinčių uolienų ir paprastai jie kuriami naudojant atviros duobės kasybos metodus. Kasybos darbai, kurie paprastai vyksta po rūdos atradimo per daugelį metų, dažnai trunka dešimtmečius. Nors daugeliui istorinių kasybos operacijų nereikėjo vykdyti savo kasybos veiklos tokiu būdu, kuris sumažintų jų poveikį aplinkai, dabartiniai federaliniai ir valstijų įstatymai reikalauja, kad kasybos operacijose būtų naudojama aplinką tausojanti praktika, kad būtų sumažintas mineralų vystymosi poveikis žmonių ir ekosistemų sveikatai. .
USGS mineralinės aplinkos tyrimai padeda apibūdinti natūralią ir žmogaus sąveiką tarp vario telkinių ir juos supančių vandens bei sausumos ekosistemų. Tyrimai padeda apibrėžti natūralias pradines sąlygas prieš pradedant kasybą ir užbaigus kasyklą. USGS mokslininkai tiria klimato, geologinius ir hidrologinius kintamuosius, kad geriau suprastų išteklių ir aplinkos sąveiką.
Vario kasyba Arizonoje: Arizonoje pagaminama daugiau vario nei bet kurioje kitoje valstijoje. Ši trumpa istorija parodo, kaip Arizono vario kasyba sukūrė valstybę ir pakeitė tautą.
Vario tiekimas, paklausa ir perdirbimas
Vario gamyba (tiekimas) ir vartojimas (paklausa) pasaulyje per pastaruosius 25 metus smarkiai išaugo. Didelėms besivystančioms šalims įžengus į pasaulinę rinką, mineralinių prekių, įskaitant varį, paklausa padidėjo. Per pastaruosius 20 metų Andų regionas Pietų Amerikoje tapo produktyviausiu vario regionu pasaulyje. 2007 m. Apie 45 procentų pasaulio vario buvo pagaminta iš Andų kalnų; JAV pagamino 8 proc. Beveik visas varis, pagamintas Jungtinėse Valstijose, pagamintas iš Arizonos, Jutos, Naujosios Meksikos, Nevados ar Montanos, mažėjančia gamybos tvarka.
Manoma, kad pasaulinio vario tiekimo sutrikimo rizika yra nedidelė, nes vario gamyba yra visame pasaulyje išsklaidyta ir neapsiriboja vien tik viena šalimi ar regionu. Bet koks vario tiekimo sutrikimas turėtų didelę reikšmę statybų ir energijos perdavimo svarbai.
Varis yra vienas iš plačiausiai perdirbamų metalų; apytiksliai trečdalis viso pasaulyje suvartoto vario yra perdirbamas. Perdirbtas varis ir jo lydiniai gali būti perlydomi ir naudojami tiesiogiai arba toliau perdirbami į rafinuotą varį, neprarandant jokių metalų cheminių ar fizinių savybių.
Vario kasyba Arizonoje: Arizonoje pagaminama daugiau vario nei bet kurioje kitoje valstijoje. Ši trumpa istorija parodo, kaip Arizono vario kasyba sukūrė valstybę ir pakeitė tautą.
Jutos vario kasykla: Matoma iš kosmoso, Binghamo kanjono vario kasykloje Juta pagamino daugiau nei 12 milijonų tonų porfirinio vario. Kasykla yra viršuje per 4 kilometrus (2,5 mylios) ir 800 metrų (0,5 mylios) gylio. Tai yra vienas iš inžinerinių pasaulio stebuklų. Nuotrauka: C.G. Cunninghamas, USGS.
Kaip užtikrinsime tinkamus vario atsargas ateičiai?
Norėdami padėti numatyti, kur ateityje gali būti vario ištekliai, USGS mokslininkai tiria, kaip ir kur yra sukoncentruoti žinomi vario ištekliai Žemės plutoje, ir naudojasi šiomis žiniomis neatrastų vario išteklių potencialui įvertinti. USGS sukūrė ir patobulino mineralinių išteklių potencialo įvertinimo metodus, siekdama paremti federalinių žemių valdymą ir geriau įvertinti naudingųjų iškasenų išteklius pasauliniame kontekste.
Dešimtajame dešimtmetyje USGS atliko JAV vario išteklių vertinimą ir padarė išvadą, kad liko beveik tiek vario, kiek jau buvo rasta. Tiksliau, USGS nustatė, kad buvo rasta apie 350 milijonų tonų vario, ir apskaičiavo, kad JAV liko neatrasta apie 290 milijonų tonų vario.
Vario sunaudojimas: Vario savybės, dėl kurių ji tapo pasirinkta medžiaga įvairiems buities, pramonės ir aukštųjų technologijų taikymo atvejams, nuolat padidino vario suvartojimą pasaulyje. USGS vario vartojimo tyrimai rodo keletą įdomių tendencijų 1990– 2012 m. Vario suvartojimas sparčiai augančios ekonomikos šalyse, tokiose kaip Kinija ir Indija, smarkiai išaugo, o Jungtinėse Valstijose šiek tiek sumažėjo. Iki 2002 m. JAV buvo didžiausia vario vartotoja ir kasmet sunaudodavo apie 16 procentų viso pasaulyje rafinuoto vario (apie 2,4 milijono tonų). 2002 m. Kinija aplenkė Jungtines Valstijas kaip pagrindines rafinuoto vario vartotojas pasaulyje. Klestėdama Kinijos ekonomikai per dvylika metų nuo 2000 iki 2012 m. Keturis kartus padidino savo rafinuoto vario suvartojimą per ketverius metus. Grafikas - USGS.
Visuotinis vario išteklių vertinimas
USGS neatrastą varį įvertino dviem indėlių tipais, kurie sudaro apie 80 procentų viso pasaulio vario atsargų. Vario porfirijos nuosėdos sudaro apie 60 procentų viso pasaulio vario. Vario porfirijos nuosėdose vario rūdos mineralai pasklinda dulkinant įsibrovimus. Nuosėdose laikomos strazdančio vario sankaupos, kuriose varis yra koncentruotas nuosėdinių uolienų sluoksniais, sudaro apie 20 procentų identifikuotų vario išteklių pasauliuose. Šių dviejų telkinių kasyklose per metus pagaminama apie 12 milijonų tonų vario.
Šiame tyrime buvo aptiktos atvirų ir paslėptų nuosėdų potencialios porfyro nuosėdos 1 km atstumu nuo paviršiaus ir iki 2,5 km paviršiaus paviršiaus nuosėdose esančių sluoksninių nuosėdų. Dėl porfirijos indėlių buvo nubrėžti 175 takai; 114 traktatuose yra 1 ar daugiau nustatytų telkinių. Penkiasdešimt traktatų buvo nubrėžti dėl nuosėdose esančių strazdo pavidalo vario telkinių; 27 yra 1 ar daugiau identifikuotų telkinių.
Vertinimo rezultatai pateikiami pagal indėlių tipus 11 regionų (1 lentelė). Vidutinis neišaiškintas porfirijos telkinių šaltinis yra 3100 milijonų tonų, o nuosėdų kaupiamų telkinių bendras neatrastų išteklių yra 400 milijonų tonų, o visame pasaulyje yra 3500 milijonų tonų vario. Išteklių įverčių diapazonai (nuo 90 iki 10 procentilių) atspindi geologinį neapibrėžtumą vertinimo procese. Maždaug 50 procentų viso pasaulio kiekio susidaro Pietų Amerikoje, Centrinėje Pietų Azijoje ir Indokinijoje bei Šiaurės Amerikoje.
Vario indėlio žemėlapis: Žinomų vario telkinių pasiskirstymas 2008 m. Raudona spalva apibūdina varį, susijusį su nešvariais įsiskverbimais (porfirinio vario nuosėdas), o mėlyna - varį, esantį nuosėdinėse uolienose (nuosėdose esančio vario nuosėdas). USGS žemėlapis. Padidinti žemėlapį.
Pietų Amerika turi didžiausius identifikuotus ir neatrastus vario išteklius (apie 20 procentų visos neatrastos sumos). Šiame regione iškasamos didžiausios pasaulyje porfirijos nuosėdos. Čilė ir Peru yra viena iš geriausių varį gaminančių pasaulio šalių.
Centrinė Amerika ir Karibai priima du neišvystytus milžiniškus (> 2 mln. tonų vario) porfirinio vario telkinius Panamoje. Didžioji dalis neatrastų išteklių yra juostoje, kuri tęsiasi nuo Panamos iki pietvakarinės Meksikos.
Šiaurės Amerika yra labai mineralizuotų porfirinio vario traktatų, apimančių supergaminius (> 25 mln. tonų vario) porfirijos telkinius šiaurinėje Meksikoje, vakarinėse JAV dalyse ir Aliaskoje, taip pat milžiniškus indus vakarų Kanadoje. Apskaičiuoti neatrasti porfyro vario ištekliai yra maždaug lygūs nustatytiems ištekliams.
Pagrindinės varį gaminančios JAV JAV yra Arizonos valstija, Juta, Naujoji Meksika, Nevada ir Montana. Manoma, kad Jungtinėse Valstijose Mičigano, Montanos ir Teksaso valstijos neatrastose nuosėdose esančio strazdaninio vario telkiniuose yra apie tris kartus daugiau vario, nei buvo nustatyta. Yra žinomi du milžiniški telkiniai Mičigane ir Montanoje.
Šiaurės rytų Azija yra nepakankamai ištirtas, turint nedidelius porfyro vario išteklius ir nustatant tik vieną milžinišką porfirinio vario telkinį. Tačiau manoma, kad vidutiniai neatrasti ištekliai yra gana dideli. Šis regionas turi didžiausią neatrastų ir identifikuotų išteklių santykį tyrime.
Šiaurės Centrinė Azija turi 35 porfyro vario telkinius, įskaitant supergalų telkinį Mongolijoje ir milžinišką indėlį Kazachstane. Manoma, kad trakto srityje yra maždaug tris kartus didesnis už nustatytą porfirinio vario išteklių kiekį. Šiame regione taip pat yra trys milžiniškos nuosėdose laikomos strazdaninio vario sankaupos Kazachstane ir Rusijoje. USGS apskaičiavo, kad gali būti tiek nuosėdų, turinčių sluoksniuotą varį, kiek jau buvo rasta.
Pietų Vidurinė Azija ir Indokinija yra mažiau nuodugniai ištirti nei daugelis kitų pasaulio dalių; tačiau Tibeto plokščiakalnyje iki šiol buvo aptiktos keturios milžiniškos porfirinio vario sankaupos. Neaptiktuose porfyro vario telkiniuose gali būti aštuonis kartus didesnis už nustatytą vario kiekį.
Pietryčių Azijos archipelagai talpina pasaulinės klasės aukso turtingus porfirijos vario indėlius, tokius kaip supergantis Indonezijoje, ir apie 16 milžiniškų indėlių Indonezijoje, Papua Naujojoje Gvinėjoje ir Filipinuose. Nors regionų dalys yra gerai ištirtos, tikėtina, kad neatrastų porfyrų ištekliai viršys nustatytus išteklius.
Rytų Australija turi vieną milžinišką porfyro vario telkinį ir keletą mažų porfyro indėlių. Tikimasi, kad nedideli neatrasti ištekliai. Australija dešimtmečiais buvo pirmaujanti vario gamintoja.
Rytų Europa ir Pietvakarių Azija nuo seno buvo iškasamas varis, o pastaruoju metu buvo aptiktos milžiniškos porfirinio vario sankaupos. Prognozuojama, kad neatrastas varis bus maždaug dvigubai didesnis už nustatytus išteklius - tiek porfirų telkiniams išilgai juostos iš Rumunijos per Turkiją ir Iraną, tiek nuosėdose kaupiamoms sluoksninėms telkiniams Afganistane.
Vakarų Europa Lenkijoje yra didžiausias nuosėdų turinčio strazdo pavidalo vario telkinys pasaulyje. Manoma, kad nepastebėti nuosėdų kaupiamo strazdaninio vario ištekliai pietvakarių Lenkijoje maždaug 30 procentų viršija nustatytus išteklius.
Afrika ir Viduriniai Rytai turi didžiausias nuosėdose kaupiamo nuosėdų turinčio vario sankaupas pasaulyje - 19 milžiniškų telkinių yra Centrinės Afrikos vario juostoje Kongo Demokratinėje Respublikoje ir Zambijoje. Reikia atrasti reikšmingų neatrastų vario išteklių.