Производство меди: как производится медь?

Переработка меди представляет собой сложный процесс, который включает в себя множество этапов, так как производитель перерабатывает руду из необработанного добытого состояния в очищенную форму для использования во многих отраслях промышленности. медь обычно извлекается из оксидных и сульфидных руд, которые содержат от 0,5 до 2,0% меди.

Методы переработки, используемые производителями меди, зависят от типа руды, а также других экономических и экологических факторов. 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 скопления или нежелательных материалов, внедренных в руду. Первым шагом в этом процессе является дробление и измельчение руды в шаровой или стержневой мельнице

Практически все медные руды сульфидного типа, включая халькоцит₂S), халькопирит (CuFeS₂) и ковеллит (CuS), обрабатываются путем плавки. После дробления руды до мелкого порошка ее концентрируют путем пенной флотации, которая требует смешивания порошкообразной руды с реагентами, которые соединяются с медью, чтобы сделать ее гидрофобной. Затем смесь купается в воде вместе с пенообразователем, который стимулирует вспенивание.

Струи воздуха поднимаются сквозь воду, образуя пузырьки, которые поднимают водоотталкивающие частицы меди на поверхность. Пена, которая содержит около 30% меди, 27% утюг и 33% серы, обезжиренное и взятое для жарки.

Если это экономично, то в руде может присутствовать меньше примесей, таких как молибден, свинец, золото и серебро, также могут быть обработаны и удалены в это время путем селективной флотации. При температуре между 932-1292°F (500-700°C) большая часть оставшегося содержания серы сгорает в виде сульфидного газа, что приводит к кальциевой смеси оксидов и сульфидов меди.

Флюсы добавляются в кальцинированную медь, которая теперь имеет чистоту около 60% перед тем, как ее снова нагревают, на этот раз до 2192 ° F (1200 ° С). При этой температуре потоки кремнезема и известняка соединяются с нежелательными соединениями, такими как оксид железа, и выводят их на поверхность, чтобы удалить их в виде шлака. Оставшаяся смесь представляет собой расплавленный сульфид меди, называемый матовым.

Следующим этапом процесса рафинирования является окисление жидкого штейна с целью удаления железа для сжигания содержания сульфида в виде диоксида серы. Результат 97-99%, черновая медь. Термин «черновая медь» происходит от пузырьков, образующихся из диоксида серы на поверхности меди.

Для производства катодной меди рыночного качества сначала необходимо вливать черновую медь в аноды и обрабатывать электролитически. Погруженный в резервуар с сульфатом меди и серной кислотой вместе с катодным листом из чистой меди, черновая медь становится анодом в гальваническом элементе. Катодные заготовки из нержавеющей стали также используются на некоторых нефтеперерабатывающих заводах, таких как медный рудник Kennecott в Рио-Тинто в штате Юта.

Когда вводится ток, ионы меди начинают мигрировать к катоду или стартовому листу, образуя катоды меди с чистотой 99,9-99,99%.

После дробления оксидных медных руд, таких как азурит (2CuCO₃ · Cu (OH) 3), бромантит (CuSO 4)₄), хризоколла (CuSiO₃ · 2Н₂O) и куприт (Cu2O), разбавленная серная кислота наносится на поверхность материала на выщелачивающих площадках или в выщелачивающих резервуарах. По мере того как кислота проникает через руду, она соединяется с медью, образуя слабый раствор сульфата меди.

Так называемый «беременный» раствор выщелачивания (или цельный раствор) затем обрабатывается с использованием гидрометаллургического процесса, известного как экстракция растворителем и электро-выигрыш (или SX-EW).

Экстракция растворителем включает удаление меди из беременного раствора с использованием органического растворителя или экстрагента. Во время этой реакции ионы меди обмениваются на ионы водорода, что позволяет кислотному раствору извлекаться и повторно использоваться в процессе выщелачивания.

Обогащенный медью водный раствор затем переносится в электролитический резервуар, где происходит электро-выигрышная часть процесса. Под действием электрического заряда ионы меди мигрируют из раствора в катодные стартеры меди, которые сделаны из медной фольги высокой чистоты.

Другие элементы, которые могут присутствовать в растворе, такие как золото, серебро, платина, селен и теллур, собирать в нижней части резервуара в виде шлама и может быть восстановлен путем дальнейшей обработки.

Медные катоды с электровыбором имеют одинаковую или большую чистоту, чем катоды, полученные традиционным выплавлением, но требуют от одной четверти до одной трети количества энергии на единицу продукции.

Разработка SX-EW позволила извлекать медь в областях, где серная кислота недоступна или не может быть получена из серы в теле медной руды. как от старых сульфидных минералов, которые были окислены под воздействием воздуха или бактериального выщелачивания и других отходов, которые ранее были бы утилизированы необработанный.

В качестве альтернативы медь может быть осаждена из раствора для беременных путем цементации с использованием металлолома. Однако это дает менее чистую медь, чем SX-EW, и поэтому используется реже.

Выщелачивание на месте также использовалось для извлечения меди из подходящих участков рудных месторождений.

Этот процесс включает в себя бурение скважин и закачку раствора для выщелачивания - обычно серной или соляной кислоты - в рудное тело. Фильтрат растворяет минералы меди, прежде чем он будет извлечен через вторую скважину. Дальнейшая очистка с использованием SX-EW или химического осаждения дает товарные медные катоды.

ISL часто проводится на низкосортной медной руде в засыпанных остановках (также известных как остановить выщелачиваниеб) руда в пещерных районах подземных рудников.

Медные руды, наиболее поддающиеся ISL, включают карбонаты меди малахит и азурит, а также тенорит и хризоколлу.

Мировое производство меди на шахте, по оценкам, превысило 19 миллионов метрических тонн в 2017 году. Основным источником меди является Чили, которая производит примерно треть всего мирового предложения. Другие крупные производители включают США, Китай и Перу.

Из-за высокой стоимости чистой меди большая часть производства меди в настоящее время поступает из вторичных источников. В США на переработанную медь приходится около 32% годового предложения. Во всем мире это число оценивается ближе к 20%.

крупнейший корпоративный производитель меди в мире является чилийским государственным предприятием Codelco. Codelco произвела 1,84 миллиона метрических тонн рафинированной меди в 2017 году. Другими крупными производителями являются Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. и Xstrata Plc.