Contenuto
- Rame: un metallo usato nei secoli
- Come usiamo il rame oggi?
- Usi antichi di rame
- Quali proprietà rendono il rame utile?
- Tipi di depositi di rame
- Offerta, domanda e riciclaggio del rame
- Come possiamo garantire adeguate forniture di rame per il futuro?
- Valutazione globale delle risorse di rame
Statua della Libertà: Nel 1886, la Statua della Libertà rappresentava il più grande uso del rame in un'unica struttura. Per costruire la statua, furono tagliate e martellate circa 80 tonnellate di lamiera di rame con uno spessore di circa 2,3 millimetri (3/32 di pollice), o circa quello di due penny statunitensi messi insieme. Harris.
Rame: un metallo usato nei secoli
Il rame è stato uno dei primi metalli mai estratti e utilizzati dagli umani e ha contribuito in modo vitale a sostenere e migliorare la società sin dagli albori della civiltà. Il rame fu usato per la prima volta in monete e ornamenti a partire dall'8000 a.C. circa e intorno al 5500 a.C., gli strumenti in rame aiutarono la civiltà a emergere dall'età della pietra. La scoperta che il rame legato con stagno produce bronzo segnò l'inizio dell'età del bronzo intorno al 3000 a.C.
Negli Stati Uniti, un pezzo di quello che si ritiene sia un braccialetto di rame è stato trovato in una sepoltura dei nativi americani nella pianura costiera della Georgia nel 2017. La sepoltura era una cremazione datata circa 3500 anni fa. Il rame conteneva oligoelementi che lo collegavano ai depositi geologici nella regione dei Grandi Laghi. Queste scoperte suggeriscono un collegamento commerciale a lunga distanza tra la Georgia e la regione dei Grandi Laghi, una distanza maggiore di quanto non si fosse mai visto prima.
Il rame è facilmente stirato, modellato e modellato; è resistente alla corrosione; e conduce calore ed elettricità in modo efficiente. Di conseguenza, il rame era importante per i primi esseri umani e continua ad essere un materiale di scelta per una varietà di applicazioni domestiche, industriali e ad alta tecnologia oggi.
Usi di rame: Questo grafico mostra come il rame è stato utilizzato negli Stati Uniti nel 2017 dal settore industriale. Ad esempio: il rame utilizzato nella costruzione di edifici avrebbe potuto essere utilizzato per cablaggi, impianti idraulici, impermeabilizzazione e molti altri singoli tipi di utilizzo. I dati per questo grafico provengono dal Riepilogo delle materie prime del sondaggio geologico degli Stati Uniti per il 2018.
Come usiamo il rame oggi?
Attualmente, il rame viene utilizzato nella costruzione di edifici, produzione e trasmissione di energia, produzione di prodotti elettronici e produzione di macchinari industriali e veicoli di trasporto. I cablaggi e gli impianti idraulici in rame sono parte integrante degli elettrodomestici, dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento e dei collegamenti di telecomunicazione utilizzati ogni giorno nelle case e nelle aziende. Il rame è un componente essenziale di motori, cablaggi, radiatori, connettori, freni e cuscinetti utilizzati in auto e camion. L'auto media contiene 1,5 chilometri (0,9 miglia) di filo di rame e la quantità totale di rame varia da 20 chilogrammi (44 libbre) in piccole auto a 45 chilogrammi (99 libbre) in veicoli di lusso e ibridi.
Moneta romana: Il rame fu uno dei primi metalli usati per fare monete e quella pratica iniziò verso l'8000 a.C. La moneta mostrata sopra è un follis romano con un'immagine di Costanzo I.
Usi antichi di rame
Come nei tempi antichi, il rame rimane un componente del conio utilizzato in molti paesi, ma sono stati identificati molti nuovi usi. Una delle applicazioni più recenti del rame include il suo uso in superfici spesso toccate (come maniglie in ottone), dove le proprietà antimicrobiche del rame riducono il trasferimento di germi e malattie. I produttori di semiconduttori hanno anche iniziato a utilizzare il rame per i circuiti nei chip di silicio, che consente ai microprocessori di funzionare più velocemente e consumare meno energia. Recentemente è stato anche scoperto che i rotori in rame aumentano l'efficienza dei motori elettrici, che sono un grande consumatore di energia elettrica.
Rame nelle automobili: Il rame è un componente essenziale di motori, cablaggi, radiatori, connettori, freni e cuscinetti utilizzati in auto e camion. L'auto media contiene 1,5 chilometri (0,9 miglia) di filo di rame e la quantità totale di rame varia da 20 chilogrammi (44 libbre) in piccole auto a 45 chilogrammi (99 libbre) in veicoli di lusso e ibridi.
Quali proprietà rendono il rame utile?
Le eccellenti proprietà leganti del rame lo hanno reso prezioso se combinato con altri metalli, come lo zinco (per formare l'ottone), lo stagno (per formare il bronzo) o il nichel. Queste leghe hanno caratteristiche desiderabili e, a seconda della loro composizione, sono sviluppate per applicazioni altamente specializzate. Ad esempio, la lega di rame-nichel viene applicata agli scafi delle navi perché non si corrode nell'acqua di mare e riduce l'adesione della vita marina, come i cirripedi, riducendo così la resistenza e aumentando l'efficienza del carburante. L'ottone è più malleabile e ha proprietà acustiche migliori rispetto al rame puro o allo zinco; di conseguenza, viene utilizzato in una varietà di strumenti musicali, tra cui trombe, tromboni, campane e piatti.
Rame in pietre preziose: Il rame è un elemento importante in numerose pietre preziose come turchese, azzurrite, malachite e crisocolla. Conferisce a questi minerali il loro colore verde o blu e il loro elevato peso specifico. I cabochon mostrati sopra sono alcune delle molte pietre preziose estratte in Arizona.
Tipi di depositi di rame
Il rame si presenta in molte forme, ma le circostanze che controllano come, quando e dove si deposita sono altamente variabili. Di conseguenza, il rame si trova in molti minerali diversi. La calcopirite è il minerale più abbondante ed economicamente significativo.
La ricerca progettata per comprendere meglio i processi geologici che producono depositi di minerali, compresi i depositi di rame, è un componente importante del programma USGS Mineral Resources. I depositi di rame sono ampiamente classificati in base alla formazione dei depositi. I depositi di rame di porfido, che sono associati a intrusioni ignee, producono circa i due terzi del rame dei mondi e sono quindi il tipo di deposito di rame più importante al mondo. Grandi depositi di rame di questo tipo si trovano nelle regioni montuose del Nord America occidentale e nelle Ande del Sud America.
Un altro importante tipo di deposito di rame - il tipo contenuto nelle rocce sedimentarie - rappresenta circa un quarto dei mondi identificati come risorse di rame. Questi depositi si verificano in aree come la cintura di rame dell'Africa centrale e il bacino di Zechstein dell'Europa orientale.
I singoli depositi di rame possono contenere centinaia di milioni di tonnellate di roccia portante di rame e comunemente sono sviluppati utilizzando metodi di estrazione a cielo aperto. Le operazioni di estrazione mineraria, che di solito seguono la scoperta del minerale per molti anni, spesso durano decenni. Sebbene a molte operazioni minerarie storiche non sia stato richiesto di condurre le proprie attività minerarie in modo da ridurne l'impatto ambientale, le attuali normative federali e statali impongono che le operazioni minerarie utilizzino pratiche ecocompatibili per ridurre al minimo gli effetti dello sviluppo minerale sulla salute umana e degli ecosistemi .
La ricerca ambientale mineraria di USGS aiuta a caratterizzare le interazioni naturali e umane tra i depositi di rame e gli ecosistemi acquatici e terrestri circostanti. La ricerca aiuta a definire le condizioni di base naturali prima dell'inizio dell'estrazione e dopo la chiusura della miniera. Gli scienziati USGS stanno studiando le variabili climatiche, geologiche e idrologiche per comprendere meglio le interazioni risorse-ambiente.
Estrazione del rame in Arizona: L'Arizona produce più rame di qualsiasi altro stato. Questa breve storia mostra come le miniere di rame di Arizonas abbiano costruito uno stato e cambiato una nazione.
Offerta, domanda e riciclaggio del rame
La produzione mondiale (offerta) e il consumo (domanda) di rame sono aumentati notevolmente negli ultimi 25 anni. Con l'entrata nel mercato globale dei grandi paesi in via di sviluppo, la domanda di materie prime minerali, incluso il rame, è aumentata. Negli ultimi 20 anni, la regione andina del Sud America è emersa come la regione di rame più produttiva del mondo. Nel 2007, circa il 45% dei mondi di rame veniva prodotto dalle Ande; gli Stati Uniti hanno prodotto l'8 percento. Praticamente tutto il rame prodotto negli Stati Uniti proviene, in ordine di produzione decrescente, in Arizona, Utah, New Mexico, Nevada o Montana.
Il rischio di interruzione della fornitura globale di rame è considerato basso poiché la produzione di rame è dispersa a livello globale e non è limitata a un singolo paese o regione. A causa della sua importanza nella costruzione e nella trasmissione di energia, tuttavia, l'impatto di qualsiasi interruzione della fornitura di rame sarebbe elevato.
Il rame è uno dei metalli più ampiamente riciclati; circa un terzo di tutto il rame consumato in tutto il mondo viene riciclato. Il rame riciclato e le sue leghe possono essere rifusi e utilizzati direttamente o ulteriormente trasformati in rame raffinato senza perdere nessuna delle proprietà chimiche o fisiche dei metalli.
Estrazione del rame in Arizona: L'Arizona produce più rame di qualsiasi altro stato. Questa breve storia mostra come le miniere di rame di Arizonas abbiano costruito uno stato e cambiato una nazione.
Miniera di rame dello Utah: Visibile dallo spazio, la miniera di rame di Bingham Canyon nello Utah ha prodotto oltre 12 milioni di tonnellate di rame porfido. La miniera è alta più di 4 chilometri (2,5 miglia) in cima e 800 metri (0,5 miglia) in profondità ed è una delle meraviglie ingegneristiche del mondo. Fotografia di C.G. Cunningham, USGS.
Come possiamo garantire adeguate forniture di rame per il futuro?
Per aiutare a prevedere dove potrebbero essere collocate le future risorse di rame, gli scienziati USGS studiano come e dove le risorse di rame conosciute sono concentrate nella crosta terrestre e usano tali conoscenze per valutare il potenziale di risorse di rame da scoprire. Le tecniche per valutare il potenziale delle risorse minerarie sono state sviluppate e perfezionate dall'USGS per supportare la gestione delle terre federali e per valutare meglio la disponibilità delle risorse minerarie in un contesto globale.
Negli anni '90, l'USGS ha condotto una valutazione delle risorse statunitensi di rame e ha concluso che rimaneva quasi tutto il rame che era stato scoperto. In particolare, l'USGS ha scoperto che erano stati scoperti circa 350 milioni di tonnellate di rame e ha stimato che circa 290 milioni di tonnellate di rame sono rimaste da scoprire negli Stati Uniti.
Consumo di rame: Le qualità del rame che lo hanno reso il materiale prescelto per una varietà di applicazioni domestiche, industriali e ad alta tecnologia hanno portato a un costante aumento del consumo globale di rame. Gli studi USGS sul consumo di rame mostrano alcune tendenze interessanti per il periodo 1990-2012. Il consumo di rame nelle economie emergenti, come la Cina e l'India, è aumentato considerevolmente, mentre il tasso di consumo negli Stati Uniti è leggermente diminuito. Fino al 2002, gli Stati Uniti erano il principale consumatore di rame e ogni anno utilizzavano circa il 16 percento del totale del rame raffinato mondiale (circa 2,4 milioni di tonnellate). Nel 2002, gli Stati Uniti sono stati sorpassati dalla Cina come principale utilizzatore mondiale di rame raffinato. L'economia in forte espansione in Cina ha contribuito a quadruplicare il suo consumo annuale di rame raffinato durante i 12 anni dal 2000 al 2012. Grafico di USGS.
Valutazione globale delle risorse di rame
L'USGS ha valutato il rame da scoprire in due tipi di deposito che rappresentano circa l'80% della fornitura mondiale di rame. I depositi di rame di porfido rappresentano circa il 60 percento dei mondi di rame. Nei depositi di rame di porfido, i minerali di minerale di rame sono disseminati in intrusioni ignee. Depositi di rame stratabound ospitati da sedimenti, in cui il rame è concentrato in strati in rocce sedimentarie, rappresentano circa il 20 percento dei mondi identificati come risorse di rame. A livello globale, le miniere in questi due tipi di deposito producono circa 12 milioni di tonnellate di rame all'anno.
Questo studio ha considerato il potenziale per depositi esposti e nascosti entro 1 chilometro dalla superficie per depositi di porfido e fino a 2,5 chilometri dalla superficie per depositi di stratabound ospitati da sedimenti. Per i depositi di porfido, sono stati delineati 175 tratti; 114 tratti contengono 1 o più depositi identificati. Sono stati delineati cinquanta tratti per depositi di rame stratabound ospitati da sedimenti; 27 contengono 1 o più depositi identificati.
I risultati della valutazione sono forniti per tipo di deposito per 11 regioni (tabella 1). La risorsa media totale non scoperta per i depositi di porfido è di 3.100 milioni di tonnellate e la risorsa media totale non scoperta per i depositi ospitati da sedimenti è di 400 milioni di tonnellate, per un totale globale di 3.500 milioni di tonnellate di rame. Gli intervalli di stime delle risorse (tra il 90 ° e il 10 ° percentile) riflettono l'incertezza geologica nel processo di valutazione. Circa il 50 percento del totale globale si verifica in Sud America, Asia centro-meridionale e Indocina e Nord America messi insieme.
Mappa dei depositi di rame: Distribuzione di depositi noti di rame nel 2008. Il rosso indica rame associato a intrusioni ignee (depositi di rame porfido) e il blu indica rame contenuto nelle rocce sedimentarie (depositi di rame ospitati da sedimenti). Mappa di USGS. Ingrandire la mappa.
Sud America ha le maggiori risorse di rame identificate e non ancora scoperte (circa il 20 percento dell'importo totale non ancora scoperto). I più grandi depositi al mondo di porfido sono estratti in questa regione. Cile e Perù sono tra i principali paesi produttori di rame al mondo.
America centrale e Caraibi ospita due depositi di rame porfido gigante non sviluppato (> 2 milioni di tonnellate di rame) a Panama. La maggior parte delle risorse non ancora scoperte si trova in una cintura che si estende da Panama al Messico sudoccidentale.
Nord America ospita tratti di rame di porfido altamente mineralizzati che includono depositi di porfido supergiganti (> 25 milioni di tonnellate di rame) nel nord del Messico, negli Stati Uniti occidentali e in Alaska, nonché depositi giganti nel Canada occidentale. Le risorse di rame porfirico non scoperte stimate sono approssimativamente uguali alle risorse identificate.
I principali stati produttori di rame negli Stati Uniti sono l'Arizona, lo Utah, il New Mexico, il Nevada e il Montana. Negli Stati Uniti, si stima che depositi di rame stratabound ospitati da sedimenti non scoperti nel Michigan, nel Montana e nel Texas contengano circa il triplo di rame rispetto a quanto è stato identificato. Sono noti due depositi giganti, nel Michigan e nel Montana.
Nord-est asiatico è relativamente sottoesposto, con risorse di rame di porfido identificate modeste e solo un deposito di rame di porfido gigante identificato. Tuttavia, si stima che le risorse medie non ancora scoperte siano piuttosto grandi. Questa regione ha il più grande rapporto tra risorse sconosciute e identificate nello studio.
Asia centro-settentrionale ha 35 depositi di rame di porfido, tra cui un deposito supergigante in Mongolia e un deposito gigante in Kazakistan. Si stima che l'area del tratto contenga circa tre volte la quantità di risorsa di rame di porfido identificata. Questa regione ospita anche tre giganteschi giacimenti di rame stratabound ospitati da sedimenti, in Kazakistan e Russia. L'USGS stima che possa essere presente tanto rame stratabound ospitato da sedimenti che è già stato scoperto.
Asia centro-meridionale e Indocina sono esplorati meno accuratamente di molte altre parti del mondo; tuttavia, finora sono stati identificati quattro giganteschi giacimenti di rame di porfido nell'Altopiano tibetano. I depositi di rame di porfido non scoperti possono contenere otto volte la quantità identificata di rame.
Arcipelaghi del sud-est asiatico ospita depositi di rame di porfido di classe mondiale ricchi di oro come un supergigante in Indonesia e circa 16 depositi giganti in Indonesia, Papua Nuova Guinea e Filippine. Sebbene parti della regione siano ben esplorate, le risorse di porfido da scoprire probabilmente supereranno le risorse identificate.
Australia orientale ha un gigantesco deposito di porfido di rame e diversi piccoli depositi di porfido. Risorse coperte da scoprire modeste sono coperte. L'Australia è stata un produttore di rame leader per decenni.
Europa orientale e sud-ovest asiatico sono stati estratti per il rame sin dai tempi antichi e recentemente sono stati identificati depositi di rame di porfido gigante. Si prevede che il rame non scoperto sia circa il doppio delle risorse identificate, sia per i depositi di porfido lungo una cintura dalla Romania attraverso la Turchia e l'Iran sia per i depositi di stratabound ospitati da sedimenti in Afghanistan.
Europa occidentale ha il più grande deposito di rame stratabound ospitato da sedimenti al mondo, in Polonia. Si stima che le risorse di rame stratabound ospitate da sedimenti non scoperte nella Polonia sudoccidentale superino le risorse identificate di circa il 30 percento.
Africa e Medio Oriente ha il più grande accumulo al mondo di depositi di rame stratabound ospitati da sedimenti, con 19 depositi giganti nella cintura di rame centrafricana nella Repubblica Democratica del Congo e nello Zambia. Rimangono da scoprire significative risorse di rame da scoprire.