Kim Loại Đồng – Kim Loại Của Mọi Thời Đại Lịch Sử

Kim Loại Đồng là một trong những kim loại đầu tiên được con người khai thác và sử dụng, và nó đã có những đóng góp quan trọng để duy trì và cải thiện xã hội kể từ buổi bình minh của nền văn minh.

Đồng lần đầu tiên được sử dụng trong tiền xu và đồ trang trí bắt đầu từ khoảng 8000 năm trước Công nguyên, và vào khoảng năm 5500 trước Công nguyên, các công cụ bằng đồng đã giúp nền văn minh xuất hiện từ thời kỳ đồ đá. Khám phá rằng đồng được hợp kim với thiếc tạo ra đồng đánh dấu sự khởi đầu của Thời đại đồ đồng vào khoảng 3000 trước Công nguyên. 

Tại Hoa Kỳ, một mảnh được cho là một chiếc vòng tay bằng kim loại đồng đã được tìm thấy trong một chôn cất người Mỹ bản địa trên đồng bằng ven biển Georgia vào năm 2017. Việc chôn cất là một vụ hỏa táng có niên đại khoảng 3500 năm trước. Đồng chứa các nguyên tố vi lượng liên kết nó với các mỏ địa chất trong khu vực Great Lakes. Những khám phá này cho thấy một kết nối thương mại đường dài giữa Georgia và khu vực Great Lakes, một khoảng cách lớn hơn bao giờ hết được biết đến trước đây.

Kim loại đồng dễ dàng kéo dài, đúc và tạo hình; có khả năng chống ăn mòn; và dẫn nhiệt và điện hiệu quả. Do đó, đồng rất quan trọng đối với con người sớm và tiếp tục là vật liệu được lựa chọn cho nhiều ứng dụng trong nước, công nghiệp và công nghệ cao hiện nay.

Công Dụng Cổ Xưa Của Kim Loại Đồng

Như thời cổ đại, đồng vẫn là một thành phần của tiền đúc được sử dụng ở nhiều quốc gia, nhưng nhiều cách sử dụng mới đã được xác định. Một trong những ứng dụng gần đây của đồng bao gồm việc sử dụng nó trong các bề mặt thường xuyên chạm vào (như tay nắm cửa bằng đồng). Trong đó đặc tính kháng khuẩn của đồng làm giảm việc truyền vi trùng và bệnh tật.

Các nhà sản xuất chất bán dẫn cũng đã bắt đầu sử dụng kim loại đồng cho mạch điện trong chip silicon, cho phép các bộ vi xử lý hoạt động nhanh hơn và sử dụng ít năng lượng hơn. Các cánh quạt bằng đồng gần đây cũng đã được tìm thấy để tăng hiệu quả của động cơ điện, vốn là một người tiêu thụ năng lượng điện chính.

Làm Thế Nào Để Chúng Ta Sử Dụng Đồng Ngày Nay?

Hiện nay, kim loại đồng được sử dụng trong xây dựng công trình, sản xuất và truyền tải điện, sản xuất sản phẩm điện tử và sản xuất máy móc công nghiệp và phương tiện vận tải. Hệ thống dây điện và hệ thống ống nước là không thể thiếu đối với các thiết bị, hệ thống sưởi ấm và làm mát, và các liên kết viễn thông được sử dụng hàng ngày trong gia đình và doanh nghiệp.

Kim loại đồng là một thành phần thiết yếu trong động cơ, hệ thống dây điện, bộ tản nhiệt, đầu nối, phanh và vòng bi được sử dụng trong xe hơi và xe tải. Chiếc xe trung bình chứa 1,5 km (0,9 dặm) dây đồng, và tổng số lượng đồng dao động từ 20 kg (44 pounds) trong xe nhỏ đến 45 kg (99 pounds) trong xe sang trọng và hybrid.

Những Tính Chất Nào Làm Cho Đồng Có Ích?

Các tính chất hợp kim tuyệt vời của kim loại đồng đã mang lại giá trị của phế liệu đồng. Chúng là vô giá khi kết hợp với các kim loại khác, chẳng hạn như kẽm (để tạo thành đồng thau), thiếc (để tạo thành đồng) hoặc niken. Các hợp kim này có các đặc tính mong muốn và, tùy thuộc vào thành phần của chúng, được phát triển cho các ứng dụng chuyên môn cao.

Ví dụ, hợp kim đồng-niken được áp dụng cho thân tàu vì nó không bị ăn mòn trong nước biển và làm giảm sự bám dính của sinh vật biển, như chuồng ngựa. Do đó làm giảm lực cản và tăng hiệu quả nhiên liệu. Đồng thau dễ uốn hơn và có đặc tính âm tốt hơn kim loại nguyên chất hoặc kẽm; do đó, nó được sử dụng trong nhiều loại nhạc cụ, bao gồm kèn, kèn trombone, chuông và chũm chọe.

Các Loại Tiền Gửi Bằng Đồng

Đồng xảy ra dưới nhiều hình thức, nhưng hoàn cảnh kiểm soát cách thức, thời gian và nơi nó được gửi là rất khác nhau. Kết quả là kim loại đồng xảy ra ở nhiều khoáng chất khác nhau. Chalcopyrite là khoáng sản đồng phong phú nhất và có ý nghĩa kinh tế.

Nghiên cứu được thiết kế để hiểu rõ hơn các quy trình địa chất sản xuất các mỏ khoáng sản, bao gồm cả tiền gửi đồng, là một thành phần quan trọng của Chương trình Tài nguyên khoáng sản USGS. Tiền gửi đồng được phân loại rộng rãi trên cơ sở cách thức tiền gửi hình thành. Tiền gửi bằng đồng xốp, liên quan đến sự xâm nhập của lửa, mang lại khoảng hai phần ba số đồng của thế giới và do đó là loại tiền gửi quan trọng nhất trên thế giới. Tiền gửi đồng lớn loại này được tìm thấy ở các vùng núi phía tây Bắc Mỹ và trong dãy núi Andes của Nam Mỹ.

Một loại tiền gửi đồng quan trọng khác – loại chứa trong đá trầm tích – chiếm khoảng một phần tư tài nguyên đồng được xác định của thế giới. Các khoản tiền gửi này xảy ra ở các khu vực như vành đai đồng ở trung tâm châu Phi và lưu vực Zechstein của Đông Âu.

Các mỏ đồng riêng lẻ có thể chứa hàng trăm triệu tấn đá mang đồng và thường được phát triển bằng cách sử dụng các phương pháp khai thác lộ thiên. Hoạt động khai thác, thường theo sau phát hiện quặng trong nhiều năm, thường kéo dài trong nhiều thập kỷ. Mặc dù nhiều hoạt động khai thác lịch sử không bắt buộc phải tiến hành các hoạt động khai thác theo cách làm giảm tác động đến môi trường, các quy định hiện hành của Liên bang và Nhà nước yêu cầu các hoạt động khai thác sử dụng các thực hành hợp lý với môi trường để giảm thiểu tác động của phát triển khoáng sản đối với sức khỏe hệ sinh thái và con người.

Nghiên cứu môi trường khoáng sản USGS giúp đặc trưng cho sự tương tác tự nhiên và con người giữa các mỏ đồng và hệ sinh thái dưới nước và trên cạn xung quanh. Nghiên cứu giúp xác định các điều kiện cơ bản tự nhiên trước khi bắt đầu khai thác và sau khi đóng cửa mỏ. Các nhà khoa học USGS đang nghiên cứu các biến khí hậu, địa chất và thủy văn để hiểu rõ hơn về các tương tác tài nguyên – môi trường.

Kim loại đồng trong đá quý: Kim loại đồng là một yếu tố quan trọng trong một số loại đá quý như ngọc lam, azurite, malachite và chrysocolla. Nó cung cấp cho các khoáng chất này màu xanh lá cây hoặc màu xanh và trọng lượng riêng cao. Những chiếc móc sắt được hiển thị ở trên là một số trong nhiều loại đá quý được khai thác ở Arizona.

Cung, Cầu Và Tái Chế Đồng

Sản lượng (cung) và tiêu thụ (nhu cầu) đồng của thế giới đã tăng đáng kể trong 25 năm qua. Khi các nước đang phát triển lớn bước vào thị trường toàn cầu, nhu cầu về các mặt hàng khoáng sản, bao gồm cả đồng, đã tăng lên. Trong 20 năm qua, khu vực Andean ở Nam Mỹ đã nổi lên là khu vực đồng năng suất cao nhất thế giới. Năm 2007, khoảng 45% đồng của thế giới được sản xuất từ ​​dãy núi Andes; Hoa Kỳ sản xuất 8 phần trăm. Hầu như tất cả kim loại đồng được sản xuất tại Hoa Kỳ đều xuất phát từ thứ tự sản xuất giảm dần, Arizona, Utah, New Mexico, Nevada hoặc Montana.

Nguy cơ gián đoạn nguồn cung đồng toàn cầu được coi là thấp vì sản xuất đồng bị phân tán trên toàn cầu và không giới hạn ở một quốc gia hoặc khu vực. Do tầm quan trọng của nó trong xây dựng và truyền tải điện, tuy nhiên, tác động của bất kỳ sự gián đoạn cung cấp đồng nào sẽ rất cao.

Đồng là một trong những kim loại được thu mua phế liệu đồng và tái chế rộng rãi nhất; khoảng một phần ba số đồng tiêu thụ trên toàn thế giới được tái chế. Đồng tái chế và hợp kim của nó có thể được tái chế và sử dụng trực tiếp hoặc tái xử lý thành đồng tinh luyện mà không làm mất bất kỳ tính chất hóa học hoặc vật lý nào của kim loại.

Làm Thế Nào Để Đảm Bảo Cung Cấp Đủ Đồng Cho Tương Lai?

Để giúp dự đoán nguồn tài nguyên đồng trong tương lai có thể nằm ở đâu, các nhà khoa học USGS nghiên cứu cách thức và nơi tài nguyên đồng được biết đến tập trung trong vỏ Trái đất và sử dụng kiến ​​thức đó để đánh giá tiềm năng của tài nguyên đồng chưa được khám phá. Các kỹ thuật đánh giá tiềm năng tài nguyên khoáng sản đã được USGS phát triển và cải tiến để hỗ trợ quản lý đất đai Liên bang và đánh giá tốt hơn nguồn tài nguyên khoáng sản trong bối cảnh toàn cầu.

Vào những năm 1990, USGS đã tiến hành đánh giá tài nguyên đồng của Hoa Kỳ và kết luận rằng gần như vẫn còn nhiều kim loại đồng được tìm thấy như đã được phát hiện. Cụ thể, USGS phát hiện ra rằng khoảng 350 triệu tấn đồng đã được phát hiện và ước tính rằng khoảng 290 triệu tấn đồng vẫn chưa được khám phá ở Hoa Kỳ.

Đánh Giá Tài Nguyên Đồng Toàn Cầu

USGS đã đánh giá kim loại đồng chưa được phát hiện trong hai loại tiền gửi chiếm khoảng 80% nguồn cung đồng của thế giới. Tiền gửi đồng porpry chiếm khoảng 60 phần trăm đồng của thế giới. Trong các mỏ đồng xốp, khoáng chất quặng đồng được phổ biến trong các cuộc xâm nhập dữ dội. Các mỏ đồng phân tầng chứa trầm tích, trong đó đồng tập trung thành từng lớp trong đá trầm tích, chiếm khoảng 20% ​​tài nguyên đồng được xác định của thế giới. Trên toàn cầu, các mỏ trong hai loại tiền gửi này sản xuất khoảng 12 triệu tấn đồng mỗi năm.

Nghiên cứu này đã xem xét tiềm năng đối với các trầm tích bị phơi nhiễm và che giấu trong phạm vi 1 km bề mặt đối với các trầm tích xốp và lên tới 2,5 km bề mặt đối với các trầm tích phân tầng chứa trầm tích. Đối với tiền gửi por porry, 175 vùng được phân định; 114 vùng chứa 1 hoặc nhiều tiền gửi được xác định. Năm mươi vùng được phân định cho các mỏ đồng phân tầng trầm tích; 27 chứa 1 hoặc nhiều tiền gửi được xác định.

Kết quả đánh giá được cung cấp theo loại tiền gửi cho 11 khu vực. Tổng tài nguyên trung bình chưa được phát hiện đối với tiền gửi porpry là 3.100 triệu tấn, và tổng tài nguyên trung bình chưa được phát hiện cho tiền gửi trầm tích là 400 triệu tấn, với tổng số 3.500 triệu tấn đồng trên toàn cầu. Phạm vi ước tính tài nguyên (giữa phần trăm thứ 90 và thứ 10) phản ánh sự không chắc chắn về địa chất trong quá trình đánh giá. Khoảng 50% tổng số toàn cầu xảy ra ở Nam Mỹ, Nam Trung Á và Đông Dương và Bắc Mỹ cộng lại.