تعتمد تقنيات التكرير المستخدمة من قبل منتجي النحاس على نوع الخام ، بالإضافة إلى عوامل اقتصادية وبيئية أخرى. حاليا ، يتم استخراج حوالي 80 في المئة من إنتاج النحاس العالمي من مصادر الكبريتيد.
بغض النظر عن نوع الركاز ، يجب أولاً تركيز خام النحاس المُستخرج لإزالة الشوائب والمواد غير المرغوبة الموجودة في الركاز.
الخطوة الأولى في هذه العملية هي تكسير ومسحوق خام في طاحونة الكرة أو قضيب.
كبريتيد الكبريتيد
عمليا يتم التعامل مع جميع الخامات النحاسية من نوع sulfide ، بما في ذلك chalcocite (Cu 2 S) ، chalcopyrite (CuFeS 2 ) و covellite (CuS) ، عن طريق الصهر.
بعد سحق الخام إلى مسحوق ناعم ، يتم تركيزه بعد ذلك عن طريق تعويم الزبد ، الأمر الذي يتطلب الخلط بين مسحوق خام مع الكواشف التي تتحد مع النحاس لجعلها مسعور. ثم يتم استحم الخليط في الماء مع عامل رغوة ، مما يشجع على الإذابة.
تصطدم طائرات من الفضاء عبر فوهات الماء التي تطفو جزيئات النحاس الطاردة للمياه إلى السطح. أما الزبد الذي يحتوي على نحو 30 في المائة من النحاس و 27 في المائة من الحديد و 33 في المائة من الكبريت ، فيتم نزعه وإزالته لتحميصه.
إذا كانت الشوائب الاقتصادية الأقل ، التي قد تكون موجودة في الخام ، مثل الموليبدنوم والرصاص والذهب والفضة ، يمكن معالجتها وإزالتها في هذا الوقت من خلال التعويم الانتقائي.
في درجات الحرارة بين 932-1292 درجة فهرنهايت (500-700 درجة مئوية) ، يتم حرق الكثير من محتوى الكبريت المتبقي مثل غاز الكبريتيد ، مما يؤدي إلى مزيج من أكاسيد النحاس والكبريتات.
تضاف التدفقات إلى النحاس المكلس ، الذي هو الآن حوالي 60 ٪ نقية ، قبل تسخينها مرة أخرى ، وهذه المرة إلى 2192 درجة فهرنهايت (1200C درجة مئوية).
عند درجة الحرارة هذه ، يتحدر تدفق السيليكا والحجر الجيري مع مركبات غير مرغوبة ، مثل أكسيد الحديد ، ويعيدانها إلى السطح لإزالة الخبث. المزيج المتبقي هو كبريت النحاس المصهور المشار إليه باسم "غير لامع".
الخطوة التالية في عملية التكرير هي أكسدة السائل غير اللامع من أجل إزالة الحديد ، ومرة أخرى ، لحرق محتوى الكبريتيد كثاني أكسيد الكبريت. والنتيجة هي 97-99 في المئة نفطة النحاس. مصطلح "النحاس النافخ" يأتي من الفقاعات التي ينتجها ثاني أكسيد الكبريت على سطح النحاس.
من أجل إنتاج كاثودات النحاس ذات الدرجة السوقية ، يجب أولاً صب النحاس النافخ في الأنودات ومعالجته كهربائياً. منغمسين في خزان من كبريتات النحاس وحمض الكبريتيك ، جنبا إلى جنب مع ورقة كاثود النحاس النقي ، يصبح النحاس البارد الأنود في خلية كلفانية. كما تستخدم فلاتر الكاثود المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في بعض المصافي ، مثل منجم كينيكوت للنحاس في ولاية يوتا في ولاية يوتا.
كما يتم إدخال التيار ، تبدأ أيونات النحاس في الهجرة إلى الكاثود ، أو ورقة البدء ، تشكيل 99،9-99.99 ٪ كاثودات النحاس النقي.
تجهيز أوكسيد الخام و SX / EW
بعد تكسير خامات النحاس من نوع أكسيد ، مثل الأزوريت (2CuCO 3 · Cu (OH) 3) ، brochantite (CuSO 4 ) ، chrysocolla (CuSiO 3 · 2H 2 O) و cuprite (Cu2O) ، يتم تطبيق حمض الكبريتيك المخفف على السطح من المواد على منصات الغسيل أو في صهاريج الترشيح.
عندما يتراكم الحمض من خلال الخام ، فإنه يتحد مع النحاس ، مما ينتج محلول كبريتات النحاس الضعيف.
ثم تتم معالجة ما يسمى الحل "الحوامل" leach (أو السائل الحوامل) باستخدام عملية hydrometallurgical تُعرف باسم استخراج المذيبات والحاصل بالكهرباء (أو SX-EW).
ينطوي الاستخلاص بالمذيب على تجريد النحاس من السائل الحامل باستخدام مذيب عضوي أو مستخلص. خلال هذا التفاعل ، يتم تبادل أيونات النحاس لأيونات الهيدروجين ، مما يسمح باستعادة المحلول الحمضي وإعادة استخدامه في عملية الغسل.
ثم يتم نقل المحلول المائي الغني بالنحاس إلى خزان كهربائي حيث يحدث الجزء الحائز للكهرباء في العملية. تحت الشحنة الكهربائية ، ترحل أيونات النحاس من المحلول إلى كاثودات البدء النحاسي المصنوعة من رقائق نحاس عالية النقاوة.
العناصر الأخرى التي قد تكون موجودة في المحلول ، مثل الذهب والفضة والبلاتين والسيلينيوم والتيلوريوم ، تجمع في قاع الخزان باسم "الأوحال" ويمكن استردادها من خلال المزيد من المعالجة.
إن كاثودات النحاس التي يتم الحصول عليها بالكهرباء تكون متساوية أو أكبر من تلك التي ينتجها الصهر التقليدي ، ولكنها تتطلب فقط ربع إلى ثلث كمية الطاقة لكل وحدة إنتاج.
سمح تطور SX-EW بنزع النحاس في المناطق التي لا يتوفر فيها حمض الكبريتيك أو لا يمكن إنتاجه من الكبريت داخل جسم النحاس الخام ، وكذلك من معادن الكبريتيد القديمة التي تم أكسدتها بالتعرض للهواء أو الارتشاح البكتيري وغيرها النفايات التي كان من الممكن التخلص منها في السابق دون معالجة.
يمكن بدلاً من ذلك أن يتم ترسيب النحاس من محلول الحوامل عن طريق الأسمنت باستخدام الحديد الخردة. ومع ذلك ، ينتج هذا نحاسًا أقل نقاءً من SX-EW ، وبالتالي ، فهو أقل استخدامًا.
الارتشاح في الموقع (ISL)
كما استخدم الترشيح في الموقع لاستعادة النحاس من المناطق المناسبة من رواسب الخام.
تتضمن هذه العملية حفر الآبار وضخ محلول الراشح - وهو عادة حمض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك - في الجسم الخام. يذيب الراشح معادن النحاس قبل أن يتم استعادتها عن طريق حفرة ثانية. مزيد من التكرير باستخدام SX-EW أو التهطال الكيميائي ينتج كاثودات النحاس القابلة للتسويق.
يتم إجراء ISL في كثير من الأحيان على خام النحاس منخفض الدرجة في الوقف المعكوس (المعروف أيضا باسم النضاز) في المناطق المرصوفة من الألغام الأرضية.
وتشمل خامات النحاس الأكثر قابلية للضغط على ISL الكربونات النحاسية من الملكيت والأزوريت ، بالإضافة إلى التريوريت والكريوكوكولا.
يقدر الإنتاج الجيولوجي العالمي للنحاس من قبل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية أنه قد وصل إلى 16.1 مليون طن متري في عام 2011. المصدر الأساسي للنحاس هو شيلي ، التي تنتج حوالي ثلث إجمالي الإمدادات العالمية. ومن بين المنتجين الكبار الآخرين الولايات المتحدة والصين وبيرو.
بسبب القيمة العالية للنحاس النقي ، يأتي جزء كبير من إنتاج النحاس الآن من مصادر معاد تدويرها. في الولايات المتحدة ، يمثل النحاس المعاد تدويره حوالي 32 في المائة من الإمدادات السنوية. على الصعيد العالمي ، يقدر هذا العدد ليكون أقرب إلى 20 في المئة.
أكبر شركة منتجة للنحاس في جميع أنحاء العالم هي مؤسسة الدولة الشييلية Codelco. أنتجت Codelco 1.76 مليون طن متري من النحاس المكرر في عام 2010 ، أو حوالي 11 ٪ من إجمالي الإنتاج العالمي. ومن بين كبار المنتجين الآخرين شركة Freeport-McMoran Copper & Gold Inc. و BHP Billiton Ltd. و Xstrata Plc .
مصادر
Schoolscience.co.uk. النحاس - عنصر حيوي. تعدين النحاس.
عنوان URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
ويكيبيديا. تقنيات استخراج النحاس.
عنوان URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
جمعية تنمية النحاس. إنتاج.
عنوان URL: https://www.copper.org/education/copper-production/