Techniki rafinacji stosowane przez producentów miedzi zależą od rodzaju rudy, a także od innych czynników ekonomicznych i środowiskowych. Obecnie około 80 procent światowej produkcji miedzi jest wydobywane ze źródeł siarczkowych.
Bez względu na rodzaj rudy, wydobyta ruda miedzi musi najpierw zostać skoncentrowana, aby usunąć skały płonne, niechciane materiały osadzone w rudzie.
Pierwszym krokiem w tym procesie jest kruszenie i proszkowanie rudy w młynie kulowym lub prętowym.
Rudy siarczkowe
Praktycznie wszystkie rudy miedzi typu siarczkowego, w tym chalkozyn (Cu 2 S), chalkopiryt (CuFeS 2 ) i kovellit (CuS), są poddawane wytapianiu.
Po rozdrobnieniu rudy na drobny proszek, następnie zatęża się go za pomocą flotacji pianowej, co wymaga zmieszania sproszkowanej rudy z odczynnikami, które łączą się z miedzią, aby uczynić ją hydrofobową. Mieszanina jest następnie kąpana w wodzie razem ze środkiem pieniącym, który sprzyja spienianiu.
Strumienie powietrza są wystrzeliwane przez wodę, tworząc bąbelki, które unoś wodę na powierzchni. Piana, która zawiera około 30 procent miedzi, 27 procent żelaza i 33 procent siarki, zostaje odtłuszczona i pobrana do pieczenia.
Jeżeli ekonomiczne, mniejsze zanieczyszczenia, które mogą być obecne w rudzie, takie molibden , ołów , złoto i srebro , mogą być również przetwarzane i usuwane w tym czasie poprzez selektywną flotację.
W temperaturach pomiędzy 932-1292 ° F (500-700 ° C), duża część pozostałej zawartości siarki jest spalana jako gaz siarczkowy, co daje kalcynowaną mieszankę tlenków i siarczków miedzi.
Topniki są dodawane do miedzi kalcynowanej, która jest teraz około 60 procent czysta, przed ponownym podgrzaniem, tym razem do 2192 ° F (1200 ° C).
W tej temperaturze topniki krzemionki i kamienia wapiennego łączą się z niepożądanymi związkami, takimi jak tlenek żelazawy, i doprowadzają je do powierzchni przeznaczonej do usunięcia w postaci żużla. Pozostała mieszanina jest stopionym siarczkiem miedzi zwanym "matowym".
Kolejnym etapem procesu rafinacji jest utlenianie ciekłego kamienia w celu usunięcia żelaza i ponowne spalanie zawartości siarczku w postaci dwutlenku siarki. Rezultatem jest 97-99 procent miedzi blister. Termin "miedź konwertorowa" pochodzi od pęcherzyków wytwarzanych przez dwutlenek siarki na powierzchni miedzi.
W celu produkcji katod miedzianych klasy przemysłowej, miedź konwertorowa musi najpierw zostać wlana do anod i poddana elektrolitycznej obróbce. Zanurzony w zbiorniku z siarczanem miedzi i kwasem siarkowym, wraz z arkuszem startowym czystej katody miedzianej staje się anodą w ogniwie galwanicznym. Bloki katod ze stali nierdzewnej są również wykorzystywane w niektórych rafineriach, takich jak kopalnia miedzi Kennecott Copper Mine w Utah w Rio Tinto.
W miarę wprowadzania prądu jony miedzi zaczynają migrować do katody lub arkusza startowego, tworząc 99,9-99,99% czystych katod miedzianych.
Przetwarzanie rud tlenkowych i SX / EW
Po rozdrobnieniu rud miedzi typu tlenku, takich jak azuryt (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brochantyt (CuSO 4 ), chryzokola (CuSiO 3 · 2H 2 O) i cuprit (Cu 2 O), rozcieńczony kwas siarkowy jest nakładany na powierzchnia materiału na podkładkach ługujących lub w zbiornikach ługujących.
Gdy kwas przechodzi przez rudę, łączy się z miedzią, tworząc słaby roztwór siarczanu miedzi.
Tak zwany "ciężarny" roztwór ługujący (lub roztwór macierzysty) jest następnie przetwarzany za pomocą procesu hydrometalurgicznego, znanego jako ekstrakcja rozpuszczalnikiem i elektro-wygrywanie (lub SX-EW).
Ekstrakcja rozpuszczalnikowa polega na odpędzaniu miedzi z ługu kobiecego za pomocą rozpuszczalnika organicznego lub ekstrahenta. Podczas tej reakcji jony miedzi są wymieniane na jony wodoru, co pozwala odzyskać kwasowy roztwór i ponownie wykorzystać go w procesie ługowania.
Roztwór wodny bogaty w miedź jest następnie przenoszony do zbiornika elektrolitycznego, w którym następuje elektro-wygrywająca część procesu. Pod ładunkiem elektrycznym jony miedzi migrują z roztworu do katod zapłonowych z miedzi wykonanych z wysokiej czystości folii miedzianej.
Inne pierwiastki, które mogą występować w roztworze, takie jak złoto, srebro, platyna , selen i tellur , gromadzą się w dnie zbiornika jako "szlam" i można je odzyskać przez dalsze przetwarzanie.
Elektro-wygrane katody miedziane mają taką samą lub większą czystość niż te wytwarzane w tradycyjnym wytopie, ale wymagają tylko jednej czwartej do jednej trzeciej energii na jednostkę produkcji.
Rozwój SX-EW umożliwił ekstrakcję miedzi w obszarach, w których kwas siarki nie jest dostępny lub nie może być wytwarzany z siarki w ciele rudy miedzi, a także ze starych minerałów siarczkowych, które utleniały się pod wpływem powietrza lub wymywania bakterii i innych materiały odpadowe, które zostały wcześniej unieszkodliwione w stanie nieprzetworzonym.
Miedź może być alternatywnie wytrącona z roztworu w ciąży przez cementowanie za pomocą złomu żelaza. Jednakże daje to mniej czystej miedzi niż SX-EW i dlatego jest rzadziej stosowany.
Wymywanie w czasie (ISL)
Ługowanie in-situ zostało również wykorzystane do odzyskania miedzi z odpowiednich obszarów złóż rud.
Proces ten polega na wierceniu otworów wiertniczych i pompowaniu roztworu odcieku - zwykle kwasu siarkowego lub chlorowodorowego - do rudy. Odciek rozpuszcza minerały miedzi, zanim zostanie odzyskany przez drugi odwiert. Dalsze rafinowanie za pomocą SX-EW lub strącanie chemiczne prowadzi do sprzedaży katod miedzianych.
ISL jest często prowadzony na rudach o niskiej jakości miedzianej w zasypywanych stopach (zwanych również ługowaniem stope ) w zatopionych obszarach podziemnych kopalń.
Rudy miedzi najbardziej podatne na ISL obejmują malachit węglan miedzi i azuryt, a także tenoryt i chryzokolę.
Globalna produkcja miedzi w kopalni szacowana jest przez US Geological Survey na 16,1 miliona ton metrycznych w 2011 roku. Głównym źródłem miedzi jest Chile, które wytwarza około jednej trzeciej całkowitej światowej podaży. Inni wielcy producenci to Stany Zjednoczone, Chiny i Peru.
Ze względu na wysoką wartość czystej miedzi duża część produkcji miedzi pochodzi obecnie ze źródeł pochodzących z recyklingu. W Stanach Zjednoczonych ilość miedzi z recyklingu stanowi około 32 procent rocznej podaży. Globalnie szacuje się, że ta liczba jest bliższa 20 procentom.
Największym korporacyjnym producentem miedzi na świecie jest chilijskie przedsiębiorstwo państwowe Codelco. Codelco wyprodukowało 1,76 mln ton metrycznych rafinowanej miedzi w 2010 r. Lub około 11% całkowitej światowej produkcji. Inni wielcy producenci to Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. i Xstrata Plc .
Źródła
Schoolscience.co.uk. Copper - A Vital Element. Wydobywanie miedzi.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipedia. Techniki ekstrakcji miedzi.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Stowarzyszenie Rozwoju Miedzi. Produkcja.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/