De raffinagetechnieken die door koperproducenten worden gebruikt, zijn afhankelijk van het ertstype en van andere economische en omgevingsfactoren. Momenteel wordt ongeveer 80 procent van de wereldwijde koperproductie gewonnen uit sulfidebronnen.
Ongeacht het ertstype, moet gedolven kopererts eerst worden geconcentreerd om ganggesteente, ongewenste materialen ingebed in het erts, te verwijderen.
De eerste stap in dit proces is het vergruizen en verpoederiseren van erts in een kogelmolen.
Sulfide Ores
Vrijwel alle kopererts van het sulfide-type, waaronder chalcocite (Cu 2 S), chalcopyrite (CuFeS 2 ) en covellite (CuS), worden behandeld door te smelten.
Nadat het erts tot een fijn poeder is vergruisd, wordt het vervolgens geconcentreerd door schuimflotatie, waardoor het poedervormige erts moet worden gemengd met reagentia die samen met het koper hydrofoob zijn. Het mengsel wordt dan samen met een schuimmiddel in water gedompeld, wat schuimvorming bevordert.
Luchtstralen worden omhooggeschoten door het water en vormen luchtbellen die de waterafstotende koperdeeltjes naar de oppervlakte drijven. Het schuim, dat ongeveer 30 procent koper, 27 procent ijzer en 33 procent zwavel bevat, wordt afgeschept en voor het braden genomen.
Als economische, minder verontreinigingen die aanwezig kunnen zijn in het erts, zoals molybdeen , lood , goud en zilver , kunnen op dit moment ook worden verwerkt en verwijderd door selectieve flotatie.
Bij temperaturen tussen 932-1292 ° F (500-700 ° C) wordt veel van het resterende zwavelgehalte afgebrand als sulfidegas, resulterend in een calcinemengsel van koperoxiden en sulfiden.
Fluxen worden toegevoegd aan het gecalcineerde koper, dat nu ongeveer 60 procent zuiver is, voordat het opnieuw wordt verwarmd, ditmaal tot 2192 ° F (1200 ° C).
Bij deze temperatuur combineren de siliciumoxide- en kalksteenfluxen met ongewenste verbindingen, zoals ferro-oxide, en brengen ze naar het oppervlak om te worden verwijderd als slak. Het overblijvende mengsel is een gesmolten kopersulfide dat wordt aangeduid als 'mat'.
De volgende stap in het raffinageproces is het oxideren van vloeibaar mat om ijzer te verwijderen en opnieuw het sulfidegehalte als zwaveldioxide te verbranden. Het resultaat is 97-99 procent blister koper. De term 'blister koper' komt van de bubbels geproduceerd door zwaveldioxide op het oppervlak van het koper.
Om koperkathodes van marktkwaliteit te produceren, moet blisterkoper eerst in anodes worden gegoten en elektrolytisch worden behandeld. Ondergedompeld in een tank kopersulfaat en zwavelzuur, samen met een puur koperen kathodestartblad, wordt het blisterkoper de anode in een galvanische cel. Roestvrijstalen kathode blanks worden ook gebruikt in sommige raffinaderijen, zoals de Kennecott-kopermijn van Rio Tinto in Utah.
Wanneer een stroom wordt geïntroduceerd, beginnen koperionen te migreren naar de kathode, of startvel, en vormen 99,9-99,99% zuivere koperkathodes.
Oxide-ertsverwerking en SX / EW
Na het vergruizelen van kopererts van het oxide-type, zoals azurite (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), brochantite (CuSO 4 ), chrysocolla (CuSiO 3 · 2H 2 O) en cuprite (Cu2O), wordt verdund zwavelzuur op de oppervlak van het materiaal op uitlogpads of in uitloogtanks.
Terwijl het zuur door het erts sijpelt, combineert het met het koper, waardoor een zwakke kopersulfaatoplossing ontstaat.
De zogenaamde 'zwangere' uitloogoplossing (of zwangere vloeistof) wordt vervolgens verwerkt met behulp van een hydrometallurgisch proces dat bekend staat als oplosmiddelextractie en elektrowinning (of SX-EW).
De extractie van het oplosmiddel omvat het strippen van het koper uit de zwangere vloeistof met behulp van een organisch oplosmiddel of extractiemiddel. Tijdens deze reactie worden koperionen uitgewisseld voor waterstofionen, waardoor de zure oplossing kan worden teruggewonnen en opnieuw kan worden gebruikt in het uitloogproces.
De koperrijke waterige oplossing wordt vervolgens overgebracht naar een elektrolytische tank waar het elektrowinnende deel van het proces plaatsvindt. Onder elektrische lading migreren koperionen van de oplossing naar koperen starter-kathoden die zijn gemaakt van hoogzuivere koperfolie.
Andere elementen die in de oplossing aanwezig kunnen zijn, zoals goud, zilver, platina , seleen en tellurium , verzamelen zich in de bodem van de tank als 'slimes' en kunnen door verdere verwerking worden teruggewonnen.
Electro-gewonnen koperen kathodes zijn van gelijke of grotere zuiverheid dan die geproduceerd door traditioneel smelten, maar vereisen slechts een kwart tot een derde van de hoeveelheid energie per eenheid van productie.
De ontwikkeling van SX-EW heeft koperextractie mogelijk gemaakt in gebieden waar zwavelzuur niet beschikbaar is of niet kan worden geproduceerd uit zwavel in het koperertslichaam, evenals uit oude sulfidemineralen die zijn geoxideerd door blootstelling aan lucht- of bacteriële uitloging en andere afvalstoffen die eerder niet-verwerkt zouden zijn verwijderd.
Koper kan ook uit de zwangere oplossing worden geprecipiteerd via cementatie met schroot. Dit produceert echter een minder zuiver koper dan SX-EW en wordt daarom minder vaak gebruikt.
In-Situ Leaching (ISL)
In-situ uitloging is ook gebruikt om koper terug te winnen uit geschikte gebieden van ertsafzettingen.
Dit proces omvat het boren van boorgaten en het verpompen van een percolaatoplossing - meestal zwavelzuur of zoutzuur - in het ertslichaam. Het percolaat lost kopermineralen op voordat het via een tweede boorgat wordt teruggewonnen. Verder verfijnen met SX-EW of chemische precipitatie produceert verkoopbare koperkathodes.
ISL wordt vaak uitgevoerd op laagwaardig kopererts in opgevulde stopplaatsen (ook bekend als stope leaching ) of in holtes van ondergrondse mijnen.
De koperorsen die het meest geschikt zijn voor ISL omvatten de kopercarbonaten malachiet en azuriet, evenals tenoriet en chrysocolla.
De wereldwijde mijnproductie van koper wordt geschat door de US Geological Survey om 16,1 miljoen metrische ton te bereiken in 2011. De belangrijkste bron van koper is Chili, dat ongeveer een derde van het totale wereldaanbod produceert. Andere grote producenten zijn de VS, China en Peru.
Vanwege de hoge waarde van puur koper, komt een groot deel van de koperproductie nu uit gerecyclede bronnen. In de VS is gerecycleerd koper goed voor ongeveer 32 procent van het jaarlijkse aanbod. Wereldwijd wordt geschat dat dit aantal dichter bij de 20 procent ligt.
De grootste producent van koper ter wereld is het Chinese bedrijf Codelco. Codelco produceerde in 2010 1,76 miljoen metrische ton geraffineerd koper, 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. Kopermijnbouw.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipedia. Koperextractietechnieken.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Copper Development Association. Productie.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/