Bài tiểu luận nhập môn kĩ thuật chủ Đề tổng quan về công nghệ khai thác và chế biến Đồng

Sau một quá trình dài lịch sử tiến hóa và phát triển, loài người đã nhìn ra được những tính chất mới đó là sự dẻo dai và khả năng dẫn điện của đồng, làm cho nó trở thành một vật liệu ưu

-BÀI TIỂU LUẬN NHẬP MÔN KĨ THUẬT CHỦ ĐỀ: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN ĐỒNG Giáo Viên Hướng Dẫn : Nguyễn Thế Hữu Lớp : Hóa 3 Sinh Viên Nhóm 4 Trần Bá Lê Dương 2023607132

Nguyễn Thị Hồng Hạnh 2023607115

Nguyễn Thị Mỹ Hạnh 2023607644

Đỗ Văn Hậu 2023607704

Vũ Minh Giáp 2023607356

Năm học: 2023-2024

Lời Cảm Ơn

Trong bài tiểu luận này nhóm chúng tôi đã hưởng được sự giúp đỡ của rất nhiều tài liệu quý giá cũng như được sự giúp đỡ và hỗ trợ của những tiền bối đi trước Tôi nhóm trưởng thay mặt nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người đã đóng góp vào bài tiểu luận này.

Đầu tiên tôi nhóm trưởng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người bạn cũng

là những thành viên nòng cốt của nhóm Cảm ơn vì họ đã đồng hành cùng tôi trên suốt chặng đường tìm hiểu,nghiên cứu và viết ra bài luận này.

Tiếp theo người nhóm tôi muốn cảm ơn đó chính là giảng viên hướng dẫn và những người đã giúp đỡ nhóm chúng tôi trong quá trình tìm hiểu nghiên cứu để lấy thêm thông tin cho tiểu luận này Sự hướng dẫn cùng với những kiến thức bổ sung của họ đã giúp nhóm chúng tôi hoàn thành tốt được bài tiểu luận.

Cuối cùng, nhóm chúng tôi hết sức cảm ơn mọi người đã giúp nhóm chúng tôi hoàn thành bài tiểu luận tổng quan công nghệ khai thác và chế biến đồng này Tôi không biết nói thêm gì hơn nữa Tôi hy vọng bài viết của nhóm chúng tôi có thể cho mội người hiểu biết thêm về công nghệ khai thác và chế biến đồng.

1 Ngữ cảnh và tầm quan trọng của đồng 3

2 Lý do lựa chọn đề 3

3 Cấu trúc bài luận 3

PHẦN I: LỊCH SỬ CỦA KHAI THÁC ĐỒNG 3

1.1 Thời kỳ tiền lịch sử và các người tiền lịch sử sử dụng đồng 3

1.2 Sự phát triển của công nghệ khai thác đồng qua các thời kỳ 4

PHẦN II: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC ĐỒNG 6

2.1 Khai thác truyền thống bằng tay 6

2.2 Công nghệ khai thác đồng hiện đại (đào mỏ ngầm, mỏ nổi, khai thác biển, v.v.) 7 2.3 Ảnh hưởng của công nghệ lên môi trường và xã hội 10

PHẦN III: CHẾ BIẾN ĐỒNG 11

3.1 Các phương pháp chế biến đồng thành sản phẩm 11

3.1.1 Phương pháp đúc đồng 11

3.1.2 Phương pháp cán đồng 12

PHẦN IV: TÁC ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÊN MÔI TRƯỜNG VÀ XÃ HỘI 12

4.1 Hiệu quả và vấn đề môi trường trong khai thác và chế biến đồng 12

4.2 Tác động xã hội, kinh tế và chính trị của ngành công nghiệp khai thác đồng 13

PHẦN V: CÁC XU HƯỚNG MỚI TRONG CÔNG NGHỆ ĐỒNG 14

5.1 Các tiến bộ công nghệ và ứng dụng trong nghành khai thác và chế biến đồng 14

5.2 Biến đổi do sự phát triển công nghệ 4.0 và trí tuệ nhân tạo 15

PHẦN VI: KẾT LUẬN 16

6.1 Tóm tắt các điểm quan trọng 16

6.2 Đánh giá tầm quan trọng và tương lai của công nghệ khai thác và chế biến đồng 16

6.3 Vai trò của công nghệ khai thác và chế biến đồng 17

Tài liệu tham khảo

MỞ ĐẦU

1 Ngữ cảnh và tầm quan trọng của đồng

Một trong những nguồn tài nguyên quan trọng và không thể thiếu trong lịch sử phát triển của loài người là sự phát hiện kim loại đồng Kim loại này không chỉ có vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày mà còn đóng góp quan trọng đến các khía cạnh quan trọng của nền kinh tế thế giới, từ nghành công nghiệp đến đổi mới công nghệ và xây dựng nền quốc gia

Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học,

có kí hiệu là Cu(từ tiếng La-tinh: cuprum), được Mendeleev tổng hợp và đưa vào bảng hệ thống tuần hoàn Trong những năm đầu của lịch sử về đồng, con người chỉ sử dụng đồng làm trang sức và những công cụ sản xuất, sinh hoạt thô sơ Sau một quá trình dài lịch sử tiến hóa và phát triển, loài người đã nhìn ra được những tính chất mới đó là sự dẻo dai và khả năng dẫn điện của đồng, làm cho nó trở thành một vật liệu ưu tiên số

1 về việc chế tạo các công cụ, đồ trang sức và vật liệu xây dựng phục vụ cho cuộc sống con người

Có 1 ví dụ nổi bật về tầm quan trọng của đồng trong lịch sử là thời kỳ

đồ đồng(Châu Âu thời kỳ trung cổ) Kỹ thuật đúc đồng đã tạo ra một cuộc cách mạng trong sản xuất kim loại trên thế giới từ đó thúc đẩy mạnhnhững nghành công nghiệp Từ đó cũng suất hiện các đồ trang sức vật liệu xây dựng góp sự thúc đẩy văn hóa cũng như kinh tế trên thế giới

2 Lý do lựa chọn đề

Việc nghiên cứu và khám phá về công nghệ khai thác và chế biến đồng không chỉ phản ánh một phần của lịch sử nhân loại, mà còn đi sâu vào sự phát triển tiến bộ của con người và tương lai của toàn xã hội Trong thời đại đang chuyển đổi nhanh một cách chóng mặt với sự lan tỏa của công nghệ, đồng vẫn đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau của xã hội công nghiệp công nghệ

Ngày nay sự phát triển và ứng dụng của công nghệ đang thúc đẩy sự tối ưu hóa và hiện đại hóa trong việc khai thác và chế biến đồng Các

phương pháp khai thác và chế biến mới cùng với các thiết bị tân tiến đã xuất hiện để giảm thiểu tác dộng môi trường và nâng cao hiệu suất khai thác và chế biến giúp sản phẩm đưa ra tốt hơn.ngoài ra nó cũng là một

3 Cấu trúc bài luận

Cấu trúc bài luận của chúng tôi sẽ giúp mọi người dễ hiểu nhất về tổng quan công nghệ khai thác và chế biến đồng Chúng tôi sẽ đi từ tổng quan về lịch sử khai thác và chế biến dồng, sau đó tiến sâu vào các phương pháp khai thác và chế biến đồng hiện nay Bài luận cũng trình bày tác độngcủa công nghệ lên môi trường và xã hội, nhấn mạnh các vẫn đề quan trọng

mà chúng tả phải đối mặt trong quá trình khai thác, chế biến cũng như sử dụng đồng Cuối cùng chúng tôi sẽ đưa đến cho mọi người những khám phá xu hướng mới cũng sẽ được sử dụng trong tương lai của công nghệ khai thác và chế biến đồng từ đó nhìn thấy tương lai của nghành công nghiệp quan trọng này

PHẦN I: LỊCH SỬ CỦA KHAI THÁC ĐỒNG

1.1 Thời kỳ tiền lịch sử và các người tiền lịch sử sử dụng đồng

Thời tiền sử là thời rất xa xưa từ khoảng 5000-4000 TCN, các vùng Đông Nam Á và Đông Nam Âu bắt đầu sử dụng đồng để chế tạo vật dụng cũng như trang sức, ở nhiều nơi còn dùng đồng làm tiền tệ trao đổi Khoảng

3000 TCN người châu Âu đã dùng đồng nhưng chưa được rộng rãi vì nó quá hiếm và đắt Thay vào đó đồng chỉ được sử dụng làm trang sức hoặc như là thương vật

Dưới thời đại đồ đồng, từ khoảng 3000-1000 TCN, con người đã bắt đầu khai tác và chế biến đồng để sản xuất các vật dụng phục vụ cuộc sốn Từ

đó đồng chở nên phổ biến đặc biệt là đối với các nền văn minh tiến bộ như người Babylon và Ai Cập vì họ đã biết cách khai thác và sử dụng mỏ đồng

Hình 1.1.1 Hình ảnh minh họa chế biến đồng ngày xưa

Hình 1.1.2 Đồ đồng thời Thương Chu ở Lào

1.2 Sự phát triển của công nghệ khai thác đồng qua các thời kỳ

Sự phát triển của công nghệ khai thác đồng được chia làm 6 giai đoạn quan trọng như sau:

+Thời kỳ tiền sử: Người tiền sử đã khám phá và sử dụng đồng từ khoảng 10.000 năm trước Công nguyên Họ ban đầu khai thác đồng ở dạng tự nhiên sau đó đã tìm ra được cách chế biến Đồng

+Thời kỳ đồ Đồng: Vào khoảng thế kỷ thứ 4 TCN, người Ai Cập cổ đại đãthành công trong việc chế tạo các vật phẩm từ đồng như công cụ, vũ khí và trang sức Đây được coi là 1 bước tiến lớn của nhân loài về công cuộc chế biến Đồng

+Thời kỳ kim loại Đồng: Vào khoảng thế kỷ thứ 3 TCN, người Sumer đã phát triển phương pháp nung nóng đồng để tạo ra kim loại đồng Từ đó đã tạo

ra được một sự thuận lợi to lớn đối với con người cho việc sử dụng đồng vào những mục đích khác nhau cụ thể như xây dụng làm đồ trang sức, công cụ, vàgiao dịch thương mại

+Thời kỳ Đồng thau: Vào thời kỳ cổ đại, con người đã tạo ra đồng thau - một hợp kim giữa đồng và thiếc - đã trở thành vật liệu phổ biến trong sản xuấtcông cụ và vũ khí Lại đưa nghành chế biến đồng của nhân loại lên một tầm cao mới vì đồng thau có độ cứng cao kèm thêm tính chất chống mài mòn giúpcho những dụng cụ cũng như nhũng thứ làm từ đồng trở nên bền hơn so với đồng thuần

+Công nghệ đúc đồng: Trong thời kỳ Trung cổ, công nghệ đúc đồng đã được phát triển thêm một bậc, cho phép sản xuất các vật phẩm đồng phức tạp

và chi tiết hơn Qua đó đồng đúc được sử dụng nhiều hơn trong các lĩnh vực như kiến trúc, nghệ thuật và thiết kế

+Thời kỳ công nghiệp hóa: Trong thời kỳ Cách mạng công nghiệp đang cónhững bước tiến, công nghệ khai thác đồng được cải tiến đáng kể để sánh với các lĩnh vực khác Xuất hiện những phương pháp khai thác đồng mới như công nghệ khoan đồng và công nghệ chiết suất đồng tiên tiến đem lại hiệu suất vô cùng cao Điều này đã mở ra cho nhân loại một con đường phát triển cực lớn của nghành công nghiệp đồng

Hình 1.2.1 Đồng thau và sản phẩm đồng thau

Hình 1.2.2 Làng đúc đồng Quảng Bố

Hình 1.2.3 Một số sản phẩm được làm từ đồng đúc

PHẦN II: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC ĐỒNG

Có nhiều phương pháp khai thác đồng khác nhau, trong đó phương pháp truyền thống và phương pháp hiện đại là hai phương pháp chính Dưới đây là hai phương pháp chính đó:

2.1 Khai thác truyền thống bằng tay

Hình 2.1.1 Khai thác đồng truyền thống

Khai thác đồng truyền thống bằng tay là quá trình khai thác mà người lao động sử dụng tay và các công cụ đơn giản để trích xuất đồng từ mỏ hoặc

từ tầng đất chứa đồng Nó được xem là phương pháp khai thác đồng sử dụng trong quá khứ và vẫn còn được sử dụng ở một số nơi trên thế giới

Việc khai thác đồng bằng truyền thống như vậy nó cũng có ưu nhược điểm nhất định Nhược điểm của nó là tốn công sức và thời gian Đồng

thường không nằm ở vị trí dễ tiếp cận và cần phải đào sâu vào lòng đất để lấy

ra, ngoài ra những công cụ còn làm giảm giới hạn khả năng khai thác Tuy nhiên ngoài những nhược điểm khai thác truyền thống cũng có những ưu điểm như nó giữ được phương pháp truyền thống và kiến thức của một địa phương về việc khai thác đồng, khi công nghệ chưa phát triển nó cũng đã giúp nhiều về lợi ích kinh tế và đóng góp quan trọng cho sự phát triển của nghành công nghiệp

2.2 Công nghệ khai thác đồng hiện đại(đào mỏ ngầm, mỏ nổi, khai

+Khai thác mỏ hở: Là phương pháp khai thác quặng đồng nằm ở gần bề mặt đất bằng cách nổ mìn và vận chuyển ra khỏi mỏ Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp, sản lương cao và dễ sử dụng Tuy vậy nó vẫn có nhược

điểm là ảnh hưởng đến môi trường làm xấu đi cảnh quan thiên nhiên Ví dụ

về các mỏ hở lớn trên thế giới mỏ chuquicamata, mỏ Escondia, mỏ Grasberg

ở Indonesia

Hình 2.2.2 Mỏ đồng Escondia ở Chile

Hình 2.2.3 Toàn cảnh mỏ Grasberg của Indonesia

+Khai thác hầm lò: Là phương pháp khai thác quặng đồng nằm ở sâu dưới

lòng đất bằng cách khoan lỗ, nổ mìn và vận chuyển quặng lên bề mặt qua các hầm lò Phương pháp này lại tối ưu được việc gây hại đến mỗi trường có thể khai thác sâu và có chất lượng cao hơn Tuy vậy nó lại có chi phí rất lớn rủi ro

an toàn cao và khó áp dụng công nghệ hiện đại Một số ví dụ về các mỏ đồng khai thác hầm lò là: Mỏ Oyu Tolgoi ở Mông Cổ, mỏ El Teniente ở Chile, mỏ Olympic Dam ở Úc, v.v

Hình 2.2.4 Đường hầm mỏ Oyu Tolgoi

Hình 2.2.5 Khu mỏ Olympic Dam ở Úc

+Khai thác sinh học: Là phương pháp khai thác quặng đồng bằng cách sử dụng các vi sinh vật để giải phóng đồng từ quặng Phương pháp này giúp giảm ảnh hưởng đến môi trường tiết kiệm năng lượng và có thể khai thác được các quặng khó tan Ngược lại điểm tốt thì nhực điểm của nó là diễn ra chậm tón thời gian yêu cầu điều kiện sinh học và hóa học phù hợp và cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật Ví dụ

về các mỏ đồng khai thác sinh học là: Mỏ Bingham Canyon ở Mỹ, mỏ

Sarcheshmeh ở Iran, mỏ Zijinshan ở Trung Quốc, v.v

Hình 2.2.6 Mỏ Bingham Canyon ở Mỹ

2.3 Ảnh hưởng của công nghệ lên môi trường và xã hội

Hiện nay công nghệ khai thác đồng có những ảnh hưởng đáng kể đến môitrường và xã hội theo nhiều hướng khác nhau:

+Tích cực: Tạo ra việc làm và thu nhập cho người dân gần khu vực khai thác; đóng góp vào sự phát triển kinh tế và xã hội của thế giới; cung cấp nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như điện tử, xây dựng, hoá chất; khuyến khích sự đổi mới và nâng cao công nghệ trong ngành khai thác đồng; giúp năng cao nền kinh tế cho xã hội

+Tiêu cực: Gây ô nhiễm không khí, nước, đất và sinh thái do khí bụi, nước thải, chất thải rắn và các chất độc hại từ đó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người; làm mất đi sự cân bằng sinh thái và đa dạng sinh học do phá hủy rừng, đất đai và các loài động thực vật một cách quá mức dẫn đến

những thiên tai cho con người; gây ảnh hưởng đến người dân gần đó do tiếng

ồn khói bụi

PHẦN III: CHẾ BIẾN ĐỒNG.

3.1 Các phương pháp chế biến đồng thành sản phẩm.

Như chúng ta đã biết, đồng là một kim loại rất phổ biến và có giá trị kinh

tế cao Kim loại đồng và các hợp kim của đồng được con người phát hiện và

sử dụng cách đây hàng ngàn năm Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ về kim loại này và các phương pháp chế biến nó Vì thế bài tiểu luận ngày hôm nay nhóm chúng tôi sẽ chia sẻ đến các bạn một số phương pháp chế biến kim loại này trong đời sống hiện đại ngày nay

- Đúc đồng tương tự như đúc các kim loại khác, trước tiên phải chế tạo ra

khuôn mẫu Nung nóng chảy đồng rồi đổ vào khuôn, sản phẩm đã đông đặc

và nguội lạnh gia công cắt gọt để hoàn thiện sản phẩm Sơ lược có bốn công đoạn chính để hoàn thành một sản phẩm

Bước 1: Tạo mẫu

+ Nghệ nhân tạo mẫu như hình ảnh của sản phẩm mẫu(mẫu có thể do khách hàng cung cấp)

+ Dùng đất sét đắp mẫu theo quy định, chỉnh sửa đường nét, ngôn ngữ điêu khắc của thành phẩm trên từng thành phẩm

+ Khi đạt được yêu cầu làm khuôn thạch cao âm bản chỉnh sửa đổ ra khuôn thạch cao

+ Bản chỉnh sửa đường nét như phác thảo đã được duyệt

Bước 2: Tạo khuôn:

+ Công đoạn làm khuôn(sử dụng khuôn thạch cao để tạo ra khuôn đồng)+ Dùng đất + chấu + giấy gió để làm khuôn âm bản(khuôn mở hay còn gọi là khuôn 2 nửa)

+ Sau đó dùng đất bùn củ + chấu + bột chịu nhiệt làm cốt bên trong(gọi là làmthao)

+ Nung chín khuôn ở nhiệt độ 700 độ C, sau đó để nguội căn chỉnh độ dày mỏng của phần đồng, đạt theo yêu cầu kỹ thuật

- Chỉnh sửa khuôn, lau nhẵn, quét sơn chịu nhiệt nung lại 1 lượt nữa ở nhiệt

độ 500 độ C, ghép khuôn thành 1 khối

Bước 3: Nấu chảy nguyên liệu

+ Nấu đồng ở nhiệt độ 1200 độ C, khi đồng chảy hết pha tỷ lệ Thiếc + Chì +Kẽm theo yêu cầu, chỉnh nhiệt độ là 1250 độ C, nước đồng lỏng đạt theo yêu cầu lúc đó đưa ra và rót vào khuôn

Bước 4: Rót khuôn

+ Trước khi đúc đồng và các hợp kim nóng chảy vào khuôn phải nung khuôn nóng đều, đủ độ nhiệt cho đồng chảy đều trong khuôn Đây là khâu khó nhất phải nhờ kinh nghiệm của đôi mắt và khả năng phán đoán của nghệ nhân kinhnghiệm đảm trách

Bước 5: Hoàn thiện sản phẩm

+ Sau khi khuôn nguội, dỡ khuôn lấy sản phẩm ra mài, giũa, đục, tách, mà rũatheo mẫu và con mắt của nghệ nhân phải đồng sắc - đồng khí mới đạt yêu cầu

kỹ thuật, nghệ thuật

3.1.2 Phương pháp cán đồng.

- Cán đồng là phương pháp sản xuất đồng vật liệu bằng cách dùng máy cán các tấm đồng thành các hình dạng và kích thước khác nhau

- Qúa trình cán đồng được thực hiện qua 6 bước:

+ Bước 1: Làm sạch đồng: Đồng được làm sạch bằng cách chà xát bề mặt với chất tẩy rửa

+ Bước 2: Đun nóng đồng: Sau khi được làm sạch, đồng được đưa vào lò đun nóng để đạt đến mức nhiệt độ cần thiết cho quá trình cán.

+ Bước 3: Cán đồng: Đồng được đưa vào máy cán để được cán thành các tấm phẳng hoặc cuộn theo yêu cầu của khách hàng Quá trình này có thể được lặp lại nhiều lần để đạt được độ dày mong muốn

+ Bước 4: Tinh chế đồng: Sau khi cán xong, đồng được tinh chế để loại bỏ bất

kỳ hạt kim loại nào còn sót lại

+ Bước 2: Ép đồng: Đồng sẽ được đặt giữa hai tấm ép bằng thép hoặc giữa hai trục ép đồng Đồng sẽ được ép khi đang nóng để giảm thiểu sự phá vỡ và tạo ra một bề mặt phẳng nhất có thể Quá trình ép sử dụng áp lực để nén đồng lại, giúp tạo ra một tấm đồng dẹp và bền

+ Bước 3: Xử lý bề mặt: Sau khi ép, bề mặt sẽ được xử lý để làm mịn và chuẩn bị cho quá trình gia công tiếp theo Các bề mặt đồng cũng có thể được phủ bởi các lớp bảo vệ hoặc trang trí

+ Bước 4: Kiểm tra chất lượng và bao bì: Cuối cùng, sản phẩm đồng sẽ được kiểm tra chất lượng bằng cách sử dụng các thiết bị đo đạc độ dày, độ cứng và

độ bền Sau đó, chúng sẽ được đóng gói và giao cho khách hàng

3.1.4 Phương pháp mạ kim loại đồng.

+ Bước 1: Chuẩn bị bề mặt: Kim loại cần được làm sạch để đảm bảo lớp mạ đồng bám chặt lên bề mặt Bề mặt kim loại cần được tẩy rửa hoặc xử lý để loại bỏ bất kỳ giọt dầu, bụi hay bất kỳ tạp chất nào trên bề mặt

+ Bước 2: Chuẩn bị thành phần mạ: Dung dịch mạ đồng cần được chuẩn bị sẵn hoặc phun tia đồng sẽ được tạo ra bằng cách hòa tan đồng vào trong dung dịch

+ Bước 3: Mạch điện: Một chiết điện được gắn vào kim loại cần mạ đồng, và chiết điện khác lại được gắn vào một đầu mạch điện đồng là nhân của nguồn