铜的制造工艺

通常从含有0.5-2.0%铜的氧化物和硫化物矿石中提取。

铜生产商采用的精炼技术取决于矿石类型以及其他经济和环境因素。 目前,全球大约80%的铜产量是从硫化物来源中提取的。

无论矿石类型如何,首先必须将开采的铜矿石浓缩以除去嵌入矿石中的脉石,不需要的材料。

这个过程的第一步是在球磨机或棒磨机中粉碎和粉化矿石。

硫化物矿石

几乎所有硫化物型铜矿石,包括辉铜矿(Cu 2 S),黄铜矿(CuFeS 2 )和铜蓝(CuS),都经过冶炼处理。

将矿石粉碎成细粉后,通过泡沫浮选进行浓缩,这需要将粉矿与能与铜结合的试剂混合使其疏水。 然后将混合物与发泡剂一起浸泡在水中,这促使发泡。

空气喷射通过水形成气泡,将防水铜颗粒浮到表面。 含有约30%的铜,27%的和33%的硫的泡沫被撇去并用于焙烧。

如果经济的话,矿石中可能存在的较少杂质,例如 ,金和 ,也可以通过选择性浮选在此时加工和去除。

在932-1292 ° F(500-700 ° C)之间的温度下,剩余的大部分硫含量以硫化物气体的形式燃烧掉,导致铜氧化物和硫化物的煅烧混合物。

在再次加热之前,将助熔剂添加到煅烧铜中,现在纯度约为60%,这次是2192℉(1200℃)。

在此温度下,二氧化硅和石灰石通量与不需要的化合物(如氧化亚铁)结合,并将它们带到地面以作为炉渣去除。 剩余的混合物是熔融的硫化铜,被称为“无光泽”。

精炼过程中的下一步是氧化液体锍以除去铁,并且再次将硫化物含量作为二氧化硫燃烧掉。 结果是97-99%的泡铜。 “泡铜”一词来源于铜表面二氧化硫产生的气泡。

为了生产市场级铜阴极,必须首先将泡铜浇铸到阳极中并电解处理。 浸入硫酸铜和硫酸罐中,以及纯铜阴极起动器片,泡铜成为原电池中的阳极。 不锈钢阴极坯也用于一些炼油厂,例如犹他州的力拓公司的肯尼科特铜矿。

当引入电流时,铜离子开始迁移到阴极或起始片,形成99.9-99.99%的纯铜阴极。

氧化物矿石加工和SX / EW

粉碎氧化型铜矿石,如蓝铜矿(2CuCO 3 ·Cu(OH)3),蓝晶石(CuSO 4 ),硅孔雀铜(CuSiO 3 ·2H 2 O)和赤铜矿(Cu 2 O)后,将稀硫酸浸出垫或浸出槽中的材料表面。

当酸流经矿石时,它与铜结合,生成弱硫酸铜溶液。

然后使用称为溶剂提取和电子获取(或SX-EW)的湿法冶金工艺处理所谓的“怀孕”浸出溶液(或怀孕液)。

溶剂萃取包括使用有机溶剂或萃取剂从怀孕液中除去铜。 在此反应过程中,铜离子交换为氢离子,使酸溶液回收并在浸出过程中重新使用。

然后将富含铜的水溶液转移到电解槽中,在该电解槽中发生该过程的电子获胜部分。 在电荷作用下,铜离子从溶液迁移到由高纯度铜箔制成的铜起动器阴极。

溶液中可能存在的其他元素(如金,银, ,硒和碲)作为“粘液”收集在槽底,可通过进一步处理回收。

电解铜阴极的纯度等于或高于传统熔炼产生的纯度,但仅需要单位生产能量的四分之一至三分之一。

SX-EW的开发允许在没有硫酸或不能从铜矿体内的硫生产的地区以及由于暴露于空气或细菌浸出以及其他因素而被氧化的旧硫化矿物中进行铜提取原先会被处理的废料。

备选地,铜可以通过使用废铁的胶结作用从孕育溶液中沉淀出来。 但是,这产生比SX-EW更纯的铜,因此不太经常使用。

原位浸出(ISL)

原地浸出也用于从适当的矿藏地区回收铜。

这个过程包括钻孔和将渗滤液溶液 - 通常是硫酸或盐酸 - 泵入矿体。 渗滤液在通过第二个钻孔回收之前溶解铜矿物。 使用SX-EW或化学沉淀进一步提炼可生产适销的阴极铜。

ISL通常是在地下矿山塌陷地区的回填采场 (也称为采场浸出 )矿石中的低品位铜矿石上进行的。

最适合ISL的铜矿石包括铜碳酸盐孔雀石和蓝铜矿,以及镍铬铁矿和硅孔雀石。

据美国地质调查局估计,2011年全球铜矿产量已达到1,610万公吨。铜的主要来源是智利,其产量约占全球总供应量的三分之一。 其他大型生产商包括美国,中国和秘鲁。

由于纯铜的价值很高,目前大部分铜生产来自回收利用。 在美国,再生铜约占年供应量的32%。 从全球来看,这个数字估计接近20%。

全球最大的铜生产商是智利国营企业Codelco。 Codelco在2010年生产了137万吨精炼铜,约占全球总产量的11%。 其他大型生产商包括Freeport-McMoran Copper&Gold Inc., 必和必拓有限公司Xstrata Plc

来源

Schoolscience.co.uk。 铜 - 一个重要元素。 铜矿开采。
网址:http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
维基百科。 铜提取技术。
网址:https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
铜开发协会。 生产。
网址:https://www.copper.org/education/copper-production/