銅的製造工藝

通常從含有0.5-2.0%銅的氧化物和硫化物礦石中提取。

銅生產商採用的精煉技術取決於礦石類型以及其他經濟和環境因素。 目前,全球大約80%的銅產量是從硫化物來源中提取的。

無論礦石類型如何,首先必須將開采的銅礦石濃縮以除去嵌入礦石中的脈石,不需要的材料。

這個過程的第一步是在球磨機或棒磨機中粉碎和粉化礦石。

硫化物礦石

幾乎所有硫化物型銅礦石,包括輝銅礦(Cu 2 S),黃銅礦(CuFeS 2 )和銅藍(CuS),都經過冶煉處理。

將礦石粉碎成細粉後,通過泡沫浮選進行濃縮,這需要將粉礦與能與銅結合的試劑混合使其疏水。 然後將混合物與發泡劑一起浸泡在水中,這促使發泡。

空氣噴射通過水形成氣泡,將防水銅顆粒浮到表面。 含有約30%的銅,27%的和33%的硫的泡沫被撇去並用於焙燒。

如果經濟的話,礦石中可能存在的較少雜質,例如 ,金和 ,也可以通過選擇性浮選在此時加工和去除。

在932-1292 ° F(500-700 ° C)之間的溫度下,剩餘的大部分硫含量以硫化物氣體的形式燃燒掉,導致銅氧化物和硫化物的煅燒混合物。

在再次加熱之前,將助熔劑添加到煅燒銅中,現在純度約為60%,這次是2192℉(1200℃)。

在此溫度下,二氧化矽和石灰石通量與不需要的化合物(如氧化亞鐵)結合,並將它們帶到地面以作為爐渣去除。 剩餘的混合物是熔融的硫化銅,被稱為“無光澤”。

精煉過程中的下一步是氧化液體锍以除去鐵,並且再次將硫化物含量作為二氧化硫燃燒掉。 結果是97-99%的泡銅。 “泡銅”一詞來源於銅表面二氧化硫產生的氣泡。

為了生產市場級銅陰極,必須首先將泡銅澆鑄到陽極中並電解處理。 浸入硫酸銅和硫酸罐中,以及純銅陰極起動器片,泡銅成為原電池中的陽極。 不銹鋼陰極坯也用於一些煉油廠,例如猶他州的力拓公司的肯尼科特銅礦。

當引入電流時,銅離子開始遷移到陰極或起始片,形成99.9-99.99%的純銅陰極。

氧化物礦石加工和SX / EW

粉碎氧化型銅礦石,如藍銅礦(2CuCO 3 ·Cu(OH)3),藍晶石(CuSO 4 ),矽孔雀銅(CuSiO 3 ·2H 2 O)和赤銅礦(Cu 2 O)後,將稀硫酸浸出墊或浸出槽中的材料表面。

當酸流經礦石時,它與銅結合,生成弱硫酸銅溶液。

然後使用稱為溶劑提取和電子獲取(或SX-EW)的濕法冶金工藝處理所謂的“懷孕”浸出溶液(或懷孕液)。

溶劑萃取包括使用有機溶劑或萃取劑從懷孕液中除去銅。 在此反應過程中,銅離子交換為氫離子,使酸溶液回收並在浸出過程中重新使用。

然後將富含銅的水溶液轉移到電解槽中,在該電解槽中發生該過程的電子獲勝部分。 在電荷作用下,銅離子從溶液遷移到由高純度銅箔製成的銅起動器陰極。

溶液中可能存在的其他元素(如金,銀, ,硒和碲)作為“粘液”收集在槽底,可通過進一步處理回收。

電解銅陰極的純度等於或高於傳統熔煉產生的純度,但僅需要單位生產能量的四分之一至三分之一。

SX-EW的開發允許在沒有硫酸或不能從銅礦體內的硫生產的地區以及由於暴露於空氣或細菌浸出以及其他因素而被氧化的舊硫化礦物中進行銅提取原先會被處理的廢料。

備選地,銅可以通過使用廢鐵的膠結作用從孕育溶液中沉澱出來。 但是,這產生比SX-EW更純的銅,因此不太經常使用。

原位浸出(ISL)

原地浸出也用於從適當的礦藏地區回收銅。

這個過程包括鑽孔和將滲濾液溶液 - 通常是硫酸或鹽酸 - 泵入礦體。 滲濾液在通過第二個鑽孔回收之前溶解銅礦物。 使用SX-EW或化學沉澱進一步提煉可生產適銷的陰極銅。

ISL通常是在地下礦山塌陷地區的回填採場 (也稱為採場浸出 )礦石中的低品位銅礦石上進行的。

最適合ISL的銅礦石包括銅碳酸鹽孔雀石和藍銅礦,以及鎳鉻鐵礦和矽孔雀石。

據美國地質調查局估計,2011年全球銅礦產量已達到1,610萬公噸。銅的主要來源是智利,其產量約佔全球總供應量的三分之一。 其他大型生產商包括美國,中國和秘魯。

由於純銅的價值很高,目前大部分銅生產來自回收利用。 在美國,再生銅約佔年供應量的32%。 從全球來看,這個數字估計接近20%。

全球最大的銅生產商是智利國營企業Codelco。 Codelco在2010年生產了137萬噸精煉銅,約佔全球總產量的11%。 其他大型生產商包括Freeport-McMoran Copper&Gold Inc., 必和必拓有限公司Xstrata Plc

來源

Schoolscience.co.uk。 銅 - 一個重要元素。 銅礦開採。
網址:http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
維基百科。 銅提取技術。
網址:https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
銅開發協會。 生產。
網址:https://www.copper.org/education/copper-production/