Tehnicile de rafinare utilizate de producătorii de cupru depind de tipul de minereu, precum și de alți factori economici și de mediu. În prezent, aproximativ 80% din producția globală de cupru este extrasă din surse de sulfuri.
Indiferent de tipul de minereu, minereul de cupru minat trebuie mai întâi concentrat pentru a îndepărta gangul, materialele nedorite înglobate în minereu.
Prima etapă a acestui proces este extracția și pulverizarea minereului într-o moară cu bile sau tije.
Minereuri de sulf
Practic, toate minereurile de cupru de tip sulfid, incluzând calcicit (Cu 2S), chalcopirit (CuFeS 2 ) și covelit (CuS), sunt tratate prin topire.
După sfărâmarea minereului la o pulbere fină, acesta este apoi concentrat prin flotarea spumei, ceea ce necesită amestecarea minereului pulbere cu reactivi care se combină cu cuprul pentru al face hidrofob. Amestecul este apoi scăldat în apă împreună cu un agent de spumare, care încurajează spumarea.
Jeturile de aer sunt împinse prin bulele de formare a apei care flotă particulele de cupru hidrofuge la suprafață. Spuma, care conține aproximativ 30% cupru, 27% fier și 33% sulf, este îndepărtată și luată pentru a fi prăjită.
Dacă pot fi prezente impurități economice mai mici, precum molibdenul , plumbul , aurul și argintul , pot fi prelucrate și îndepărtate în acest moment prin flotare selectivă.
La temperaturi cuprinse între 500-700 ° C, o mare parte din conținutul de sulf rămas este ars ca gaz sulfurat, rezultând un amestec calcinos de oxizi de cupru și sulfuri.
Fluxurile se adaugă la cuprul calcinat, care este acum cu aproximativ 60% pur, înainte de a fi încălzit din nou, de această dată la 1200C ° C.
La această temperatură, fluxurile de silice și calcar se combină cu compuși nedoriți, cum ar fi oxidul feros, și le aduc la suprafață pentru a fi îndepărtați ca zgură. Amestecul rămas este o sulfură de cupru topită denumită "mată".
Următoarea etapă a procesului de rafinare este oxidarea matului lichid în scopul eliminării fierului și, din nou, arderea conținutului de sulfură ca dioxid de sulf. Rezultatul este cupru blister de 97-99%. Termenul "cupru blister" provine din bulele produse de dioxidul de sulf pe suprafața cuprului.
Pentru a produce catozi de cupru de calitate de piață, cuprul blister trebuie mai întâi turnat în anozi și tratat electrolitic. Pătruns într-un rezervor de sulfat de cupru și acid sulfuric, împreună cu o foaie de pornire catodică de cupru pur, cuprul blister devine anodul într-o celulă galvanică. Oțelurile din catod din oțel inoxidabil sunt, de asemenea, utilizate la unele rafinării, cum ar fi minele de cupru Kennecott din Rio Tinto din Utah.
Odată cu introducerea curentului, ionii de cupru încep să migreze la catod, sau la foaia de pornire, formând cathodi de cupru pur 99,9-99,99%.
Prelucrarea oxidului de minereu și SX / EW
După sfărâmarea minereurilor de cupru de tip oxid, cum ar fi azuratul (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brohanitul (CuSO4), chrysocolla (CuSiO3 · 2H2O) și cuprul (Cu2O) suprafața materialului pe plăcuțele de leșiere sau în rezervoarele de leșiere.
Deoarece acidul se scurge prin minereu, se combină cu cuprul, producând o soluție slabă de sulfat de cupru.
Așa-numita soluție de scurgere "gravidă" (sau băutură gravidă) este apoi procesată folosind un procedeu hidrometalurgic cunoscut sub numele de extracție cu solvent și electro-câștigător (sau SX-EW).
Extracția prin extracție implică îndepărtarea cuprului din lichidul gestant utilizând un solvent organic sau extractant. În timpul acestei reacții, ionii de cupru sunt înlocuiți cu ioni de hidrogen, permițând soluția acidă să fie recuperată și reutilizată în procesul de leșiere.
Soluția apoasă bogată în cupru este apoi transferată într-un rezervor electrolitic unde are loc partea electro-câștigătoare a procesului. Sub sarcină electrică, ionii de cupru migrează din soluție la catodii de pornire din cupru, care sunt fabricați din folie de cupru de înaltă puritate.
Alte elemente care pot fi prezente în soluție, precum aurul, argintul, platina , seleniul și telurul , se colectează în partea inferioară a rezervorului ca "slimes" și pot fi recuperate prin procesare ulterioară.
Catelele de cupru obținute din electrozi au o puritate egală sau mai mare decât cele obținute prin topirea tradițională, dar necesită doar un sfert până la o treime din cantitatea de energie pe unitate de producție.
Dezvoltarea SX-EW a permis extracția cuprului în zone în care acidul sulfuric nu este disponibil sau nu poate fi produs din sulf în corpul de minereu de cupru, precum și din mineralele vechi sulfurate care au fost oxidate prin expunere la aer sau leșiere bacteriene și alte deșeuri care ar fi fost eliminate înainte de prelucrare.
Ca alternativă, cuprul poate fi precipitat din soluția gravidă prin cimentare folosind fier vechi. Cu toate acestea, aceasta produce o cupru mai puțin pur decât SX-EW și, prin urmare, este mai puțin folosită.
Injecții în situ (ISL)
Lichidarea in-situ a fost de asemenea utilizată pentru a recupera cuprul din zone adecvate de depozite de minereu.
Acest proces implică forarea puțurilor de foraj și pomparea unei soluții de levigat - de regulă acid sulfuric sau acid clorhidric - în corpul de minereu. Leachatul dizolvă mineralele de cupru înainte de a fi recuperat printr-o a doua gaură de sondă. Rafinarea ulterioară utilizând SX-EW sau precipitarea chimică produce catozi de cupru comercializabili.
ISL se desfășoară adesea pe minereu de cupru de calitate inferioară în minereuri în zonele crăpate ale minelor subterane.
Minerele de cupru cele mai accesibile la ISL includ carbonații de cupru malachit și azuriți, precum și tenoritul și chrysocola.
Producția mondială de minereu de cupru este estimată de Surse geologice americane că a ajuns la 16,1 milioane de tone metrice în 2011. Principala sursă de cupru este Chile, care produce aproximativ o treime din oferta mondială totală. Alți producători mari includ SUA, China și Peru.
Datorită valorii ridicate a cuprului pur, o mare parte a producției de cupru vine acum din surse reciclate. În SUA, cuprul reciclat reprezintă aproximativ 32% din oferta anuală. La nivel global, acest număr este estimat a fi mai aproape de 20%.
Cel mai mare producător din lume de cupru la nivel mondial este întreprinderea chiliană de stat Codelco. Codelco a produs 1,76 milioane de tone metrice de cupru rafinat în 2010, sau aproximativ 11% din producția globală globală. Alți producători mari includ Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. și Xstrata Plc .
surse
Schoolscience.co.uk. Cuprul - un element vital. Exploatarea cuprului.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipedia. Tehnici de extracție a cuprului.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Asociația pentru dezvoltarea cuprului. Producție.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/