Kobberproduktion: Hvordan fremstilles kobber?

Kobber ekstraheres typisk fra oxid og sulfidmalm, der indeholder mellem 0,5 og 2,0 procent kobber.

Raffineringsteknikkerne, der anvendes af kobberproducenter, afhænger af malm typen, såvel som andre økonomiske og miljømæssige faktorer. I øjeblikket udvindes ca. 80 procent af den globale kobberproduktion fra sulfidkilder.

Uanset malmtype skal først kobbermalm koncentreres for at fjerne gangus, uønskede materialer, der er indlejret i malmen.

Det første skridt i denne proces er knusning og pulverisering af malm i en kugle eller stangfabrik.

Sulfidmalm

Næsten alle sulfider af kobbermalm, herunder chalcocit (Cu ₂ S), chalcopyrit (CuFeS ₂ ) og covellit (CuS), behandles ved smeltning.

Efter at malmen er knust til et fint pulver, koncentreres den derefter ved skumflotation, hvilket kræver blanding af pulverformet malm med reagenser, der kombinerer med kobberet for at gøre det hydrofobt. Blandingen bades derefter i vand sammen med et opskumningsmiddel, som fremmer skumdannelse.

Luftstråler optages gennem de vanddannende bobler, der flyder de vandafvisende kobberpartikler til overfladen. Skummet, der indeholder ca. 30 procent kobber, 27 procent jern og 33 procent svovl, skummet af og taget til stegning.

Hvis økonomiske, mindre urenheder, der kan være til stede i malmen, kan sådan molybdæn, bly, guld og sølv også behandles og fjernes på dette tidspunkt gennem selektiv flotation.

Ved temperaturer mellem 932-1292

° F (500-700 ° C) brændes meget af det resterende svovlindhold som sulfidgas, hvilket resulterer i en calcin blanding af kobberoxider og sulfider. Fluxer tilsættes til calcinkobberet, som nu er cirka 60 procent rent, inden det opvarmes igen, denne gang til 2192 ° C (1200 ° C).

Ved denne temperatur kombineres silica- og kalkstenflusserne med uønskede forbindelser, såsom ferrooxid, og bringer dem til overfladen for at blive fjernet som slagge. Den resterende blanding er et smeltet kobbersulfid benævnt 'matte'.

Det næste trin i raffineringsprocessen er at oxidere flydende mat for at fjerne jern og igen at forbrænde sulfidindholdet som svovldioxid. Resultatet er 97-99 procent blister kobber. Udtrykket "blister kobber" kommer fra boblerne produceret af svovldioxid på overfladen af ​​kobber.

For at producere kobberkatoder af markedsgrad skal blister kobber først smides i anoder og behandles elektrolytisk. Neddykket i en beholder af kobbersulfat og svovlsyre sammen med et rent kobberkatode-startark, bliver blisterkoperen anoden i en galvanisk celle. Rustfrit stålkatodemner anvendes også ved nogle raffinaderier, såsom Rio Tintos Kennecott-kobbermine i Utah.

Som en strøm introduceres, begynder kobberioner at migrere til katoden eller startarket, der danner 99. 9-99. 99% rene kobberkatoder.

Oxidmalmbehandling og SX / EW

Efter knusning af kobbermalm af oxidtype, såsom azurit (2CuCO

3 _{· Cu (OH) 3), brochartit (CuSO} 4 >), chrysocolla (CuSiO ₃ · 2H ₂ O) og cuprit (Cu2O), fortyndet svovlsyre påføres på overfladen af ​​materialet på udvaskningspuder eller i udvaskningstanke. _{Da syren trickles gennem malmen, kombineres den med kobberet, hvilket giver en svag kobbersulfatopløsning.} Den såkaldte "gravid" udvaskningsløsning (eller gravidvæske) behandles derefter ved anvendelse af en hydrometallurgisk proces, der er kendt som opløsningsmiddelekstraktion og elektrovinderende (eller SX-EW).

Opløsningsmiddelekstraktion indebærer at strippe kobberet fra den gravide væske ved anvendelse af et organisk opløsningsmiddel eller ekstraktionsmiddel. Under denne reaktion udveksles kobberioner for hydrogenioner, hvorved syreopløsningen kan udvindes og genanvendes i udvaskningsprocessen.

Den kobberrige vandige opløsning overføres derefter til en elektrolytbeholder, hvor den elektrovindende del af processen finder sted. Under elektrisk ladning migrerer kobberioner fra opløsningen til kobberstarterkatoder, der er fremstillet af kobberfolie af høj renhed.

Andre elementer, der kan være til stede i opløsningen, såsom guld, sølv, platin, selen og tellur, samler i bunden af ​​tanken som "slime" og kan genvindes ved yderligere behandling.

Elektro-vandede kobberkatoder er af samme eller større renhed end dem, der produceres ved traditionel smeltning, men kræver kun en fjerdedel til en tredjedel mængden af ​​energi pr. Produktionsenhed.

Udviklingen af ​​SX-EW har tilladt kobberudvinding i områder, hvor svovlsyre ikke er tilgængelig eller ikke kan produceres fra svovl inden for kobbermalmkroppen såvel som fra gamle sulfidmineraler, som er blevet oxideret ved udsættelse for luft eller bakterie udvaskning og andre affaldsmaterialer, som tidligere ville være bortskaffet ubearbejdet.

Kobber kan alternativt udfældes ud af den gravide opløsning via cementering under anvendelse af skrot. Dette frembringer imidlertid en mindre ren kobber end SX-EW og er således mindre ofte ansat.

In situ-udvaskning (ISL)

In-situ udvaskning er også blevet brugt til at genvinde kobber fra egnede områder af malmaflejringer.

Denne proces involverer boring af borehuller og pumpe en lakatopløsning - sædvanligvis svovlsyre eller saltsyre - ind i malmkroppen. Lakatet opløser kobbermineraler, inden det genvindes via et andet borehul. Yderligere raffinering ved anvendelse af SX-EW eller kemisk udfældning frembringer omsættelige kobberkatoder.

ISL udføres ofte på lavkvalitets kobbermalm i genopfyldte stop (også kendt som

stope leaching

) malm i forkullede områder af underjordiske miner. De kobbermalm, der er mest modtagelige for ISL, omfatter kobbercarbonater malachit og azurit, samt tenorit og chrysocolla. Global minproduktion af kobber anslås af den amerikanske geologiske undersøgelse til at have nået 16.1 million tons i 2011. Den primære kilde til kobber er Chile, der producerer ca. en tredjedel af verdens samlede forsyning. Andre store producenter omfatter USA, Kina og Peru.

På grund af den høje værdi af ren kobber kommer en stor del af kobberproduktionen nu fra genanvendte kilder. I USA tegner genbrugt kobber sig for ca. 32 procent af den årlige forsyning. Globalt er dette tal anslået til at være tættere på 20 procent.

Den største producent af kobber over hele verden er den chilenske statslige virksomhed Codelco. Codelco producerede 1. 76 mio. Tons raffineret kobber i 2010 eller ca. 11% af den samlede globale produktion. Andre store producenter omfatter Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. og Xstrata Plc.

Kilder

Schoolscience. co. uk. Kobber - Et Vital Element. Kobber Mining.

URL: // ressourcer. schoolscience. co. uk / cda / 14-16 / cumining / copch2pg2. html

Wikipedia. Copper Extraction Techniques.
URL: // da. wikipedia. org / wiki / Copper_extraction
Copper Development Association. Produktion.
URL: // www. kobber. org / uddannelse / kobber-produktion /