Koperproductie: hoe is koper gemaakt?

Koper wordt typisch geëxtraheerd uit oxide en sulfideertsen die tussen 0,5 en 2,0 procent koper bevatten.

De raffinage technieken die door koperen producenten worden gebruikt, zijn afhankelijk van het ertsoort, evenals andere economische en milieufactoren. Momenteel wordt ongeveer 80 procent van de wereldwijde koperen productie geëxtraheerd uit sulfide bronnen.

Ongeacht het ertsoort moet eerst gemalen kopererts geconcentreerd worden om gangoe te verwijderen, ongewenste materialen die in de erts zijn ingebed.

De eerste stap in dit proces is het verpletteren en poetsen van erts in een bal of staafmolen.

Sulfide Ores

Bijna alle sulfide-type koperenertsen, waaronder chalcocite (Cu ₂ S), chalcopyriet (CuFeS ₂ ) en covelliet (CuS) worden behandeld door smelten.

Nadat het erts in een fijne poeder is geperst, wordt het vervolgens geconcentreerd door frothflotatie, waarbij de poedererts met mengsels met het koper moet worden gemengd om het hydrofoob te maken. Het mengsel wordt vervolgens in water gebundeld met een schuimmiddel, dat schuim aanmoedigt.

Luchtstralen worden door de watervormende bellen opgeschoten die de waterafstotende koperdeeltjes op het oppervlak drijven. De schuim, die ongeveer 30 procent koper, 27 procent ijzer en 33 procent zwavel bevat, wordt afgeschuimd en voor roosteren genomen.

Als economische, kleine onzuiverheden die aanwezig zijn in het erts, kunnen dergelijke molybdeen, lood, goud en zilver ook worden verwerkt en verwijderd door selectieve flotatie.

Bij temperaturen tussen 932-1292

° F (500-700 ° C) wordt veel resterende zwavelgehalte verbrand als sulfidegas, wat resulteert in een calcine mix van koperoxiden en sulfiden. Fluxen worden toegevoegd aan het calcine koper, dat nu ongeveer 60 procent zuiver is, voordat het weer wordt verhit, deze keer tot 2192 ° C (1200 ° C).

Bij deze temperatuur combineren de silica- en kalksteenfluxen met ongewenste verbindingen, zoals ferrooxide, en breng ze naar het oppervlak om als slak te worden verwijderd. Het overgebleven mengsel is een gesmolten kopersulfide, aangeduid als 'matte'.

De volgende stap in het raffinageproces is om vloeibare mat te oxideren om ijzer te verwijderen en opnieuw sulfide-inhoud te verbranden als zwaveldioxide. Het resultaat is 97-99 procent blisterkoper. De term 'blister koper' komt uit de bubbels die door zwaveldioxide op het oppervlak van het koper worden geproduceerd.

Om koperkathoden van marktkwaliteit te produceren, moet blisterkoper eerst in anoden gegoten worden en elektrolytisch worden behandeld. Gedompeld in een tank van kopersulfaat en zwavelzuur, samen met een zuiver koperen kathode startplaat, wordt het blisterkoper de anode in een galvanische cel. Roestvrije stalen kathodemengsels worden ook gebruikt bij sommige raffinaderijen, zoals de Rio Tinto's Kennecott Copper Mine in Utah.

Als een stroom wordt ingevoerd, beginnen koperionen te migreren naar de kathode, of beginnersvel, die 99. 9-99 vormen. 99% pure koperkathoden.

Oxide Ore Processing en SX / EW

Na het verpletteren van oxiderend koperenerts, zoals azuriet (2CuCO

3 _{· Cu (OH) 3), brochantiet (CuSO} 4 >), chrysocolla (CuSiO ₃ · 2H ₂ O) en cupriet (Cu2O) wordt verdund zwavelzuur aangebracht op het oppervlak van het materiaal op lekbekleding of in uitlogtanks. _{Als het zuur door de erts drijft, combineert het met het koper, waardoor een zwakke kopersulfaatoplossing ontstaat.} De zogenaamde 'zwangere' lekoplossing (of zwangere drank) wordt vervolgens verwerkt met behulp van een hydrometallurgisch proces dat bekend staat als solvent-extractie en elektro-winning (of SX-EW).

Oplossing van oplosmiddelen houdt in dat het koper uit de zwangere drank wordt verwijderd door gebruik te maken van een organisch oplosmiddel of extractiemiddel. Tijdens deze reactie worden koperionen uitgewisseld voor waterstofionen, waardoor de zuuroplossing kan worden hersteld en opnieuw gebruikt worden in het uitlogingsproces.

De koperrijke waterige oplossing wordt dan overgebracht naar een elektrolytische tank waar het elektro-winnende deel van het proces plaatsvindt. Onder elektrische lading migreren koperionen van de oplossing naar koperstartkathoden die zijn gemaakt van koperfolie met hoge zuiverheid.

Andere elementen die aanwezig zijn in de oplossing, zoals goud, zilver, platina, selenium en tellurium, verzamelen in de bodem van de tank als 'slimes' en kunnen worden hersteld door verdere verwerking.

Elektro-gewonnen koperkathoden zijn van gelijke of grotere zuiverheid dan die welke door traditionele smelt worden geproduceerd, maar vereisen slechts een kwart voor een derde van de hoeveelheid energie per productie-eenheid.

De ontwikkeling van SX-EW heeft koperwinning toegestaan ​​in gebieden waar zwavelzuur niet beschikbaar is of niet kan worden geproduceerd uit zwavel binnen het koperertslichaam, evenals uit oude sulfide-mineralen die zijn geoxideerd door blootstelling aan lucht- of bacteriële uitloging en andere afvalstoffen die eerder afgewerkt zouden zijn.

Koper kan alternatief worden geprecipiteerd uit de zwangere oplossing via cementering met behulp van ijzer. Dit produceert echter een minder zuiver koper dan SX-EW en wordt dus minder vaak gebruikt.

In-Situ Leaching (ISL)

In-situ uitloging is ook gebruikt om koper uit geschikte gebieden van ertsafzettingen te herstellen.

Dit proces omvat het boren van boorgaten en pompen van een percolaatoplossing - gewoonlijk zwavelzuur of zoutzuur - in het ertslichaam. Het loogaat lost kopermineralen op voordat het via een tweede boorgat wordt hersteld. Verdere raffinage met behulp van SX-EW of chemische neerslag produceert verkrijgbare koperkathoden.

ISL wordt vaak uitgevoerd op laagwaardig kopererts in teruggevulde stoppen (ook bekend als

stoorloging

) erts in gekerfde gebieden van ondergrondse mijnen. De meest voorkomende koperenertsen van ISL zijn onder meer het kopercarbonaat malachiet en azuriet, evenals tenoriet en chrysocolla. De wereldwijde mijnproductie van koper wordt geschat door het geologische onderzoek van de VS om 16 te hebben bereikt.1 miljoen ton in 2011. De belangrijkste bron van koper is Chili, die ongeveer een derde van de totale wereldlevering levert. Andere grote producenten omvatten de VS, China en Peru.

Door de hoge waarde van zuiver koper komt nu een groot deel van de koperproductie uit gerecycleerde bronnen. In de VS bedraagt ​​gerecycleerd koper ongeveer 32 procent van de jaarlijkse voorraad. Wereldwijd wordt dit nummer dichter bij 20 procent geraamd.

De grootste producent van koper wereldwijd is de Chileense staatsbedrijf Codelco. Codelco produceerde 1.76 miljoen ton geraffineerd koper in 2010, of ongeveer 11% van de totale wereldwijde productie. Andere grote producenten zijn Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. en Xstrata Plc.

Bronnen

Schoolscience. co. uk. Koper - Een Vitaal Element. Koper Mijnbouw.

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

Wikipedia. Koper Extractietechnieken.
URL: // nl. wikipedia. org / wiki / Copper_extraction
Copper Development Association. Productie.
URL: // www. koper. org / onderwijs / koper-productie /