Kopparproduktion: hur tillverkas koppar?

Koppar extraheras typiskt från oxid- och sulfidmalmer som innehåller mellan 0,5 och 2,0 procent koppar.

Raffineringsteknikerna som används av kopparproducenter beror på malmtypen, liksom andra ekonomiska och miljömässiga faktorer. För närvarande extraheras cirka 80 procent av den globala kopparproduktionen från sulfidkällor.

Oavsett malmtyp måste förstärkt kopparmalm koncentreras för att avlägsna gångvatten, oönskade material som är inbäddade i malmen.

Det första steget i denna process är att krossa och pulverisera malm i en boll eller stångbruk.

Sulfidmalm

Nästan alla sulfider av kopparmalm, inklusive kalkocit (Cu ₂ S), kalkopyrit (CuFeS ₂ ) och kovellit (CuS), behandlas av smältning.

Efter krossning av malmen till ett fint pulver koncentreras det sedan genom skumflotation, vilket kräver att man blandar pulverformig malm med reagens som kombinerar kopparet för att göra det hydrofobt. Blandningen badas sedan i vatten tillsammans med ett skummedel, vilket uppmuntrar att skumma.

Luftstrålar skjuts upp genom de vattenbildande bubblorna som flyter de vattenavvisande kopparpartiklarna till ytan. Skummet, som innehåller cirka 30 procent koppar, 27 procent järn och 33 procent svavel, skummas av och tas till rostning.

Om ekonomiska, mindre orenheter som kan förekomma i malmen, kan molybden, bly, guld och silver också bearbetas och tas bort vid denna tidpunkt genom selektiv flotation.

-3 ->

Vid temperaturer mellan 932-1292 ° F (500-700 ° C) brinner mycket av kvarvarande svavelhalt som sulfidgas, vilket resulterar i en kalcinblandning av kopparoxider och sulfider.

Fluxer läggs till kalcinkopparen, som nu är ca 60 procent ren innan den upphettas igen, denna gång till 2192 ° F (1200 ° C).

Vid denna temperatur kombinerar kisel- och kalkstenflödena med oönskade föreningar, såsom järnoxid, och leder dem till ytan för att avlägsnas som slagg. Den återstående blandningen är en smält kopparsulfid som kallas "matt".

Nästa steg i raffineringsprocessen är att oxidera flytande matta för att avlägsna järn och igen att bränna av sulfidhalten som svaveldioxid. Resultatet är 97-99 procent blisterkoppar. Termen "blisterkoppar" kommer från de bubblor som produceras av svaveldioxid på ytan av koppar.

För att producera kopparkatoder av marknadsklass, måste blisterkoppar först gjutas i anoder och behandlas elektrolytiskt. Inbäddad i en tank av kopparsulfat och svavelsyra, tillsammans med ett rent kopparkatodstartark, blir blisterkopparen anoden i en galvanisk cell. Rostfritt stålkatodämnen används också vid vissa raffinaderier, såsom Rio Tintos Kennecott-kopparm Mine i Utah.

När en ström introduceras börjar kopparjoner migrera till katoden eller startarket och bilda 99. 9-99. 99% rena kopparkatoder.

Oxidmalmförädling och SX / EW

Efter krossning av oxider av kopparmalm, såsom azurit (2CuCO ₃ · Cu (OH) 3), brokartit (CuSO _{4 >), chrysocolla (CuSiO} 3 _{· 2H} 2 _{O) och cuprit (Cu2O), utspädd svavelsyra appliceras på ytan av materialet på utlakningsplattor eller i utlakningstankar.} När syran tricklar genom malmen, kombineras den med koppar, vilket ger en svag kopparsulfatlösning.

Den så kallade "pregnant" lösningen (eller gravidlut) behandlas sedan med en hydrometallurgisk process som kallas lösningsmedelsutvinning och elektrovinning (eller SX-EW).

Lösningsmedelsutvinning involverar avlägsnande av koppar från den gravida vätskan med användning av ett organiskt lösningsmedel eller extraktionsmedel. Under denna reaktion utbyts kopparjoner för vätejoner, vilket möjliggör att sura lösningen återvinns och återanvänds i utlakningsprocessen.

Den kopparrika vattenhaltiga lösningen överförs sedan till en elektrolytbehållare där den elektrovinnande delen av processen sker. Under elektrisk laddning migrerar kopparjoner från lösningen till kopparstartkatoder som är gjorda av kopparfolie av hög renhet.

Andra element som kan vara närvarande i lösningen, som guld, silver, platina, selen och tellur, samlas i tankens botten som "slimes" och kan återvinnas genom vidare bearbetning.

Elektro-won kopparkatoder är av samma eller större renhet än de som produceras genom traditionell smältning, men kräver endast en fjärdedel till en tredjedel av mängden energi per produktionsenhet.

Utvecklingen av SX-EW har tillåtit kopparuttag i områden där svavelsyra inte är tillgänglig eller inte kan framställas från svavel inom kopparmalmkroppen, såväl som från gamla sulfidmineraler som har oxiderats genom exponering för luft eller bakterie utlakning och andra avfallsmaterial som tidigare skulle bortskaffas utan bearbetning.

Kopparburken kan alternativt utfällas ur den gravida lösningen via cementering med användning av skrot. Detta ger emellertid en mindre ren koppar än SX-EW och används sålunda mindre ofta.

In situ-läckage (ISL)

In situ-läckage har också använts för att återvinna koppar från lämpliga områden av malmavlagringar.

Denna process inbegriper borrning av borrhål och pumpning av en lösglatlösning - vanligen svavelsyra eller saltsyra - i malmkroppen. Lakatet löser upp kopparmineraler innan det återvinns via ett andra borehål. Ytterligare raffinering med användning av SX-EW eller kemisk utfällning ger marknadsförbara kopparkatoder.

ISL utförs ofta på lågkvalitativ kopparmalm i återfyllda stoppar (även känd som

stoplakning ) malm i krossade områden av underjordiska gruvor. Kopparmalm som är mest mottagliga för ISL inkluderar kopparkarbonatermalakit och azurit, samt tenorit och chrysocolla.

Global minproduktion av koppar beräknas av den amerikanska geologiska undersökningen att ha nått 16.1 miljon ton 2011. Den primära källan till koppar är Chile, vilket producerar ungefär en tredjedel av världens totala utbud. Andra stora producenter inkluderar USA, Kina och Peru.

På grund av det höga värdet av ren koppar kommer en stor del kopparproduktion från återvunna källor. I USA står återvunnet koppar för cirka 32 procent av den årliga tillgången. Globalt uppskattas detta nummer närmare 20 procent.

Den största företagstillverkaren av koppar över hela världen är det chilenska statsföretaget Codelco. Codelco producerade 1,76 miljoner ton raffinerad koppar 2010 eller cirka 11% av den totala globala produktionen. Andra stora producenter inkluderar Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. och Xstrata Plc.

Källor

Schoolscience. co. Storbritannien. Koppar - En Vital Element. Koppar Mining.

URL: // resurser. schoolscience. co. uk / cda / 14-16 / cumining / copch2pg2. html
Wikipedia. Kopparuttagsteknik.
URL: // sv. wikipedia. org / wiki / Copper_extraction
Kopparutvecklingsförening. Produktion.
URL: // www. koppar. org / utbildning / koppar-produktion /