Raffineringsteknikkene som brukes av kobberprodusenter avhenger av malm typen, så vel som andre økonomiske og miljømessige faktorer. For tiden er ca 80 prosent av global kobberproduksjon hentet fra sulfidkilder.
Uavhengig av malmtypen må først kobbermalm konsentreres for å fjerne gangue, uønskede materialer innebygd i malmen.
Det første trinnet i denne prosessen er å knuse og pulverisere malm i en ball eller stangfabrikk.
Sulfide Malmer
Nesten alle sulfid-type kobbermalm, inkludert kalsocit (Cu 2 S), kalkopyritt (CuFeS 2 ) og kovellitt (CuS), behandles ved smelting.
Etter å ha knust malmen til et fint pulver, blir det deretter konsentrert av skumflotasjon, noe som krever blanding av pulverformig malm med reagenser som kombinerer kobberet for å gjøre det hydrofobt. Blandingen blir så badet i vann sammen med et skummemiddel, som oppmuntrer til skumdannelse.
Luftstråler skyves opp gjennom vannet som danner bobler som flyter de vannavvisende kobberpartiklene til overflaten. Skummet, som inneholder ca 30 prosent kobber, 27 prosent jern og 33 prosent svovel, blir skummet av og tatt for steking.
Hvis økonomiske, mindre urenheter som kan være tilstede i malmen, kan slik molybden , bly , gull og sølv også behandles og fjernes ved selektiv flotasjon.
Ved temperaturer mellom 932-1292 ° F (500-700 ° C) brennes mye av gjenværende svovelinnhold som sulfidgass, noe som resulterer i en kalsinblanding av kobberoksyder og sulfider.
Fluxer blir tilsatt til kalsin kobber, som nå er ca 60 prosent rent, før det oppvarmes igjen, denne gangen til 2192 ° C (1200 ° C).
Ved denne temperaturen kombinerer silisiumdioksyd- og kalksteinstrømmen med uønskede forbindelser, slik som jernholdig oksid, og bringer dem til overflaten for å bli fjernet som slagg. Den gjenværende blandingen er et smeltet kobbersulfid referert til som "matte".
Det neste trinnet i raffineringsprosessen er å oksidere flytende matte for å fjerne jern og igjen å forbrenne sulfidinnholdet som svoveldioksid. Resultatet er 97-99 prosent blister kobber. Begrepet "blister kobber" kommer fra boblene produsert av svoveldioksid på overflaten av kobberet.
For å produsere kobberkatoder av markedskvalitet, må blisterkoperen først støpes i anoder og behandles elektrolytisk. Neddykket i en tank av kobbersulfat og svovelsyre, sammen med et rent kobberkatode-startark, blir blisterkoperen anoden i en galvanisk celle. Rustfrie stålkatodemner brukes også på noen raffinaderier, som for eksempel Rio Tintos Kennecott-kobbergruve i Utah.
Når en strøm innføres, begynner kobberioner å migrere til katoden eller startarket, og danner 99,9-99,99% rene kobberkatoder.
Oxidmalmbehandling og SX / EW
Etter å ha knust oksydert kobbermalm, slik som azuritt (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), brokartitt (CuSO 4 ), chrysocolla (CuSiO 3 · 2H 2 O) og cuprite (Cu 2 O), blir fortynnet svovelsyre påført overflaten av materialet på utløpsrør eller i utløpsbeholdere.
Som syren trickles gjennom malmen, kombineres den med kobberet og produserer en svak kobbersulfatløsning.
Den såkalte "gravide" løsningsoppløsningen (eller gravid væske) behandles deretter ved hjelp av en hydrometallurgisk prosess kjent som løsningsmiddelekstraksjon og elektrovinnende (eller SX-EW).
Løsningsmiddelekstraksjon innebærer å fjerne kobberet fra den gravidvæske ved bruk av et organisk løsningsmiddel eller ekstrakt. Under denne reaksjonen blir kobberioner utvekslet for hydrogenioner, slik at syreoppløsningen kan utvinnes og gjenbrukes i utløpsprosessen.
Den kobberrike vandige løsningen overføres deretter til en elektrolyttank der den elektrovinnende delen av prosessen oppstår. Under elektrisk ladning migrerer kobberioner fra løsningen til kobberstarterkatoder som er laget av kobberfolie av høy renhet.
Andre elementer som kan være til stede i løsningen, som gull, sølv, platina , selen og tellur , samler i bunnen av tanken som "slimes" og kan gjenvinnes ved videre behandling.
Elektro-vunnet kobberkatoder har like større renhet enn de som produseres ved tradisjonell smelting, men krever kun en fjerdedel til en tredjedel av mengden energi per produksjonsenhet.
Utviklingen av SX-EW har gitt kobberutvinning i områder hvor svovelsyre ikke er tilgjengelig eller ikke kan produseres fra svovel i kobbermalmkroppen, samt fra gamle sulfidmineraler som har blitt oksidert ved eksponering for luft- eller bakteriell utvaskning og andre Avfallsmaterialer som tidligere hadde blitt avhendet unprocessed.
Kobber kan alternativt utfelles ut av den gravide løsningen via sementering ved bruk av skrapjern. Dette produserer imidlertid en mindre ren kobber enn SX-EW, og så er det mindre ofte ansatt.
In-Situ Leaching (ISL)
In-situ utvasking har også blitt brukt til å gjenvinne kobber fra egnede områder av malmavsetninger.
Denne prosessen innebærer boring av borehull og pumping av en løsemiddelløsning - vanligvis svovelsyre eller saltsyre - i malmkroppen. Lakkatet oppløser kobbermineraler før det gjenvinnes via et andre borehull. Ytterligere raffinering ved bruk av SX-EW eller kjemisk utfelling produserer markedsførbare kobberkatoder.
ISL utføres ofte på lavverdig kobbermalm i gjenfylte stopper (også kjent som stopping leaching ) malm i forkledede områder av underjordiske gruver.
De kobbermalmene som er mest mottagelige for ISL inkluderer kobberkarbonater malakitt og azuritt, samt tenoritt og chrysocolla.
Global minproduksjon av kobber er estimert av US Geological Survey å ha nådd 16,1 millioner metriske tonn i 2011. Den primære kilden til kobber er Chile, som produserer omtrent en tredjedel av verdens samlede forsyning. Andre store produsenter inkluderer USA, Kina og Peru.
På grunn av den høye verdien av ren kobber kommer en stor del av kobberproduksjonen nå fra resirkulerte kilder. I USA står resirkulert kobber for rundt 32 prosent av årlig forsyning. Globalt er dette tallet anslått til nærmere 20 prosent.
Den største produsenten av kobber over hele verden er den chilenske statlige virksomheten Codelco. Codelco produserte 1,76 millioner metriske tonn raffinerte kobber i 2010, eller ca 11% av den totale globale produksjonen. Andre store produsenter inkluderer Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. , og Xstrata Plc .
kilder
Schoolscience.co.uk. Kobber - En Vital Element. Kobber Mining.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipedia. Kobberutvinningsteknikker.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Kobberutviklingsforening. Produksjon.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/