Обработка меди – это сложный процесс, который включает в себя множество этапов, поскольку производитель перерабатывает руду из необработанного, добытого состояния в очищенную для использования во многих отраслях промышленности. Медь обычно извлекается из оксидных и сульфидных руд, содержащих от 0,5 до 2,0% меди.
Методы рафинирования, используемые производителями меди, зависят от типа руды, так как а также другие экономические и экологические факторы. В настоящее время около 80% мирового производства меди добывается из сульфидных источников.
Независимо от типа руды, добытая медная руда должна быть сначала сконцентрирована для удаления пустой породы или нежелательные материалы, внедренные в руду. Первым шагом в этом процессе является дробление и измельчение руды в шаровой или стержневой мельнице.
Сульфидные медные руды
Практически все сульфидные медные руды, включая халькоцит (Cu 2 S), халькопирит (CuFeS 2 ) и ковеллит (CuS), обрабатываются плавкой. После измельчения руды до мелкого порошка ее концентрируют с помощью пенной флотации, которая требует смешивания измельченной руды с реагентами, которые объединяются с медью, чтобы сделать ее гидрофобной. Затем смесь погружают в воду вместе с пенообразователем, который способствует вспениванию.
Удаление примесей
Струи воздуха Вылетает сквозь воду, образуя пузырьки, которые поднимают водоотталкивающие частицы меди на поверхность. Пена, содержащая около 30% меди, 27% железа и 33% серы, снимается и отправляется на обжиг.
Если экономично, то меньше примесей могут присутствовать в руде, например, молибден, свинец, золото и серебро, также могут быть переработаны и удалены в это время посредством селективной флотации. При температурах между 932-1292 ° F (500-700 ° C) большая часть оставшейся серы сжигается в виде сульфидного газа, что приводит к кальцинированная смесь оксидов и сульфидов меди.
Создание черновой меди
В кальцинированную медь добавляются флюсы, о которых сейчас идет речь. Чистота 60% перед повторным нагревом, на этот раз до 2192 ° F (1200 ° C). При этой температуре флюсы кремнезема и известняка соединяются с нежелательными соединениями, такими как закись железа, и выносят их на поверхность для удаления в виде шлака. Оставшаяся смесь представляет собой расплавленный сульфид меди, называемый штейном.
Следующим шагом в процессе рафинирования является окисление жидкого штейна с целью удаления железа для сжигания. от содержания сульфида в виде диоксида серы. Результат 97-99%, черновая медь. Термин черновая медь происходит от пузырьков, образующихся диоксидом серы на поверхности меди.
Производство медных катодов
In Для производства катодов из меди рыночного качества черновая медь должна быть сначала отлита в аноды и обработана электролитически.. Погруженная в резервуар с сульфатом меди и серной кислоты вместе с катодным стартовым листом из чистой меди, черновая медь становится анодом в гальваническом элементе. Заготовки катода из нержавеющей стали также используются на некоторых нефтеперерабатывающих заводах, таких как медный рудник Кеннекотт компании Rio Tinto в штате Юта.
При подаче тока ионы меди начинают мигрировать на катод или стартовый лист, образуя катоды из меди с чистотой 99,9-99,99%.
Оксидные медные руды
После измельчения оксида медные руды, такие как азурит (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), брошантит (CuSO 4 ), хризоколла (CuSiO 3 · 2H 2 O) и куприт (Cu2O), разбавленная серная кислота наносится на поверхность материала на подушках для выщелачивания или в резервуарах для выщелачивания. Когда кислота просачивается сквозь руду, она соединяется с медью, образуя слабый раствор сульфата меди.
Так называемый «насыщенный» выщелачивающий раствор (или беременный раствор) затем обрабатывается с использованием гидрометаллургического процесса, известного как экстракция растворителем и электролитическое извлечение (или SX-EW).
Экстракция растворителем
Экстракция растворителем включает удаление меди из беременной жидкости с использованием органического растворителя или экстрагента. Во время этой реакции ионы меди обмениваются на ионы водорода, что позволяет извлекать кислотный раствор и повторно использовать его в процессе выщелачивания.
Богатый медью водный раствор затем переносят в электролитический резервуар, где происходит часть процесса с электролитическим выигрышем. Под действием электрического заряда ионы меди мигрируют из раствора на медные стартовые катоды, сделанные из медной фольги высокой чистоты.
Другие элементы, которые могут присутствовать в растворе. такие как золото, серебро, платина, селен и теллур собираются на дне резервуара в виде шламов и могут быть извлечены путем дальнейшей обработки.
Electro -won медные катоды имеют такую же или большую чистоту, чем те, которые производятся при традиционной плавке, но требуют от четверти до одной трети количества энергии на единицу продукции.
Разработка SX-EW
Разработка SX-EW позволила извлекать медь в областях, где серная кислота недоступна или не может быть произведена из серы в меднорудном теле, а также из старых сульфидных минералов, которые были окислены в результате воздействия воздуха или бактериального выщелачивания, и других отходов, которые ранее были бы утилизированы как необработанные.
Медь ca n в качестве альтернативы выпадать в осадок из насыщенного раствора путем цементирования железным ломом. Однако это дает менее чистую медь, чем SX-EW, и поэтому используется реже.
Выщелачивание на месте (ISL)
Выщелачивание на месте также использовалось для извлечения меди из подходящих участков рудных месторождений..
Этот процесс включает бурение скважин и закачку выщелачивающего раствора – обычно серной или соляной кислоты – в рудное тело. Фильтрат растворяет минералы меди, прежде чем он будет извлечен через вторую скважину. Дальнейшее рафинирование с использованием SX-EW или химического осаждения дает товарные медные катоды.
Низкосортная медная руда
Часто проводится ISL. на низкосортной медной руде в засыпанных забойных выработках (также известной как выщелачивание из забойных выработок ) руде в обрушенных областях подземных рудников.
Медные руды, наиболее подверженные ППВ, включают карбонаты меди, малахит и азурит, а также тенорит и хризоколлу.
Мировая добыча меди оценивается в превысила 19 миллионов метрических тонн в 2017 году. Основным источником меди является Чили, которая производит примерно одну треть от общего объема мировых поставок. Другие крупные производители включают США, Китай и Перу.
Производство меди из переработанных источников
Из-за высокой стоимости чистая медь, большая часть производства меди в настоящее время поступает из переработанных источников. В США переработанная медь составляет около 32% годового предложения. В глобальном масштабе эта цифра приближается к 20%.
Крупнейшим корпоративным производителем меди в мире является чилийское государственное предприятие Codelco. В 2017 году Codelco произвела 1,84 миллиона метрических тонн рафинированной меди. Среди других крупных производителей – Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. и Xstrata Plc.