Википедија

Ekstraktovanje bakra

Ekstrakcija bakra odnosi se na metode koje se koriste za dobijanje bakra iz njegovih ruda. Proizvodnja bakra se sastoji od niza fizičkih i elektrohemijskih procesa. Metode su se razvile i variraju od zemlje do zemlje, u zavisnosti od toga kakva je ruda, lokalnih propisa o životnoj sredini i drugih faktora.

Čino rudnik bakra u Novom Meksiku.
Uzorak halkopirita iz rudnika Huaron, Peru

Kao i u svim rudarskim operacijama, rude mora biti u dovoljnim količinama (mora biti koncentrovana). Tehnike prerade zavise od prirode rude. Ako je ruda prvenstveno sulfid bakra (kao što je halkopirit), ruda se drobi i melje da bismo uzeli potrebne minerale iz sirove rude i oslobodili se otpadnih minerala. Zatim se to koncentriše flotacijom minerala. Taj materijal se obično prodaje udaljenim topionicama, mada neki veliki rudnici imaju topionice koje se nalaze u blizini. Takav raspored rudnika i topionica bila je tipičnija u 19. i početkom 20. vijeka, kada su manje topionice mogle biti ekonomski isplativije. Sumporni koncentrati su obično topljeni u takvim pećima kao što su Outokumpu ili Inko fleš peći ili IZASMELT peć da bi se proizveo toplljeni bakar, koja se mora pretopiti i rafinisati da bi se proizveo anodni bakar. Konačno, postupak rafinisanja je elektroliza . Iz ekonomskih i ekoloških razloga, mnogi nusprodukti ekstrakcije su ponovo dobijeni. Na primer, sumpor-dioksidni gas se pretvara u sumpornu kiselinu - koja se zatim može koristiti u postupku ekstrakcije ili prodati u svrhe proizvodnje veštačkog đubriva.

Oksidovane bakarne rude mogu se tretirati hidrometalurgijskom ekstrakcijom .

Istorija uredi

 
Rudari u rudniku Tamarak u Bakar državi, 1905. godine

Najraniji dokazi o hladnom ekstraktovanju prirodnog bakra potiču iz iskopavanja u Kaionu Tepesi u istočnoj Anadoliji, koji datira između 7200. i 6600. godine pre nove ere. [1] Među raznim predmetima za koje se smatralo da su zavetni ili amuleti, postojao je i jedan koji je izgledao kao udica za ribu i jedan poput luka. Drugi nalaz, u pećini Šanidar u Mergasuru u Iraku, koji sadrži bakarne perlice, datira iz 8.700 pre nove ere. [2]

Jedan od najstarijih poznatih površinskih rudnika bakra na svetu nalazi se u Timna Valeju, u Izraelu, datira od četvrtog milenijuma pre nove ere, a površinsko ležište se koristi od šestog do petog milenijuma. [3] [4]

Arheološko nalazište Pločnik u jugoistočnoj Evropi ( Srbija) sadrži najstarije sigurno datirano [nejasno — razgovor] dokaz proizvodnje bakra na visokoj temperaturi, od 5.000 pre nove ere. Nalaz iz juna 2010. godine je stariji za dodatnih 500 godina od zapisa o topljenju bakra iz Rudne Glave ( Srbija), datiran u 5. milenijumu pre nove ere. [5]

Tehnologija topljenja bakra dovela je do bakarnog doba, zvanog Halkolitno doba, a potom i bronzanog doba . Bronzano doba ne bi bilo moguće da ljudi nisu razvili tehnologiju za topljenje.

Koncentracija uredi

 
Opadajuća koncentracija bakra u rudi zahteva prethodnu obradu ruda.

Većina bakarnih ruda sadrži samo mali procenat metala bakra vezanog u dragocene rudne minerale, a ostatak rude su neželjeni minerali kamenja ili gang otpadnih minerala, obično silikatni minerali ili oksidni minerali koji su često bezvredni. U nekim slučajevima, jalovišta su povučena da bi se povratila izgubljena vrednost, kako se poboljšavala tehnologija obnavljanja bakra. U bakarnoj rudi u 21. veku ima ispod 0,6% bakra, a udeo ekonomski isplativih rudnih minerala (uključujući bakar) je manji od 2% ukupne zapremine rude. Ključ metalurške obrade bilo koje rude je odvajanje rudnih minerala od otpadnih minerala u steni.

Prva faza bilo kog procesa u metalurškom obradnom krugu je precizno mlevenje ili usitnjavanje, pri čemu se stena drobi da bi se stvorile sitne čestice (<100 µm) koje se sastoje od pojedinačnih mineralnih faza. Te se čestice odvajaju radi uklanjanja ganga (ostaci stena), nakon čega sledi postupak fizičkog oslobađanja rudnih minerala iz stene. Proces proizvodnje bakarnih ruda zavisi od toga da li su to oksidne ili sulfidne rude.[6]

Naredni koraci zavise od prirode bakarne rude i onoga što ekstraktujemo. Za oksidne rude obično se vodi hidrometalurški postupak, koji koristi rastvorljivu prirodu rudnih minerala i u korist je fabrike za preradu. Za sulfidne rude, i sekundarne ( supergene ) i primarne ( hipogene ), koristi se penasta flotacija da se fizički odvoji ruda od ganga. Za posebna prirodna bakarna rudna tela ili delove rudnih tela bogatih supergenskim naftnim bakrom, ovaj mineral se može obnoviti gravitacionim krugom .

Penasta flotacija uredi

 
Ćelije penaste flotacije za koncentrovanje minerala bakra i nikl-sulfida, Falkonbridž, Ontario.

Moderni postupak penaste flotacije izmišljen je početkom 1900-ih u Australiji C.V. Poter, a otprilike u isto vreme G.D. Delprat . [7]

 
Bakar sulfid uzima mehuriće vazduha u Džemson ćeliji u flotacijskom postrojenju rudnika Prominent Hil u Južnoj Australiji

Sve primarne sulfidne rude bakra, kao i većina koncentrata sekundarnih bakarnih sulfida (koji su halkociti ), podvrgavaju se topljenju. Neki procesi kao što su vat lič ili prešr lič koriste se rastvaranje halkocita i proizvode bakarnu katodu iz ličhejta, ali ovo je manji deo tržišta.

Karbonatni koncentrati su relativno mali proizvodi proizvedeni od postrojenja za cementaciju bakra, tipično kao završni stadijum operacije dobijanja bakra. Takvi karbonatni koncentrati mogu se tretirati postrojenjem za ekstrakciju i dobijanje rastvora (SKS-EV) ili topiti.

Ruda bakra je usitnjena na određenu granulaciju koja je dovoljno sitna da bi se odvojili bakar sulfidni minerali od gang minerala. Zatim se ruda vlaži, suspenduje u kašu i pomeša sa ksantatima ili drugim reagensima, koji čine čestice sulfida hidrofobnim . Tipični reagensi uključuju kalijum etilksantat i natrijum etilksantat, ali se takođe koriste i ditiofosfati i ditiokarbamati.

Tretirana ruda se unosi u rezervoar za aeraciju napunjen vodom koji sadrži površinski aktivno sredstvo kao što je metilizobutil karbinol (MIBC). Vazduh se neprestano probija kroz kašu, a mehurići vazduha se pričvršćuju na hidrofobne čestice bakar-sulfida, koje izlaze na površinu, gde formiraju penu i nestaju. Ova pena je uglavnom podvrgnuta ćeliji za čišćenje radi uklanjanjanja suvišnih silikata i drugih sulfidnih minerala koji mogu štetno uticati na kvalitet koncentrata (tipično galenita) i konačno koncentrat se topi. Stena koja ne plutala u flotacijskoj ćeliji ili se odbacuje u obliku jalovine ili se dalje obrađuje kako bi se izvukli drugi metali, poput olova (iz galenita) i cinka (iz sfalerita), ukoliko postoje. Da bi se poboljšala efikasnost procesa, kreč se koristi za podizanje pH vrednosti vodenog kupatila, dovodeći do toga da se kolektor jonizuje i da se prvenstveno vezuje za halkopirit (CuFeS2) i izbegava pirit (FeS2 ). Gvožđe postoji u mineralima obe primarne zone. Bakarne rude koje sadrže halkopirit mogu se koncentrisati, da bi se dobio koncentrat sa između 20% i 30% bakra (obično 27-29% bakra). Ostatak koncentrata je gvožđe i sumpor u halkopiritu, i neželjene nečistoće poput silikatnih gang minerala ili drugih sulfidnih minerala, tipično manje količine pirita, sfalerita ili galenita . Halkocitni koncentrati obično sadrže između 37% i 40% bakra, jer halkocit nema gvožđa u mineralu.

Hidrometalurška ekstrakcija uredi

Sumporne rude uredi

Sekundarni sulfidi - oni koji nastaju sekundarnim obogaćivanjem supergenom - otporni su ( vatrostalni ) na sumporno ispiranje. Ove rude su mešavina bakar-karbonata, sulfata, fosfata i oksida i sekundarnih sulfidnih minerala, pretežno halkocita, ali ostali minerali poput digenita mogu biti važni u nekim ležištima.

Supergenske rude bogate sulfidima mogu se koncentrovati pomoću penaste flotacije. Tipični koncentrat halkocita može da sadrži između 37% i 40% bakra u sulfidu, što ih čini relativno jeftinima za topljenje u poređenju s koncentratima hakopirita.

Neke naslage supergena sulfida mogu se odstraniti procesom bakterijske oksidacije tako što sulfidi oksiduju u sumpornu kiselinu, koja omogućava dobijanje rastvora bakar-sulfata . Kao i kod oksidnih ruda, koristi se tehnologija ekstrakcije rastvora i elektroekstrakcije da bi se bakar izvukao iz rastvora.

Supergene sulfidne rude bogate prirodnim mineralima bakra ne reaguju u tretmanu ispiranja sumpornom kiselinom kiseline u praktično svim vremenskim razmerama, a guste metalne čestice ne reaguju u procesu penasta flotacije. Obično, ako je prirodni bakar sporedni deo supergenske rude, on se neće izdvojiti i otićiće u jalovinu . Kada se dovoljno obogati bakrom, bakarna ruda se može tretirati da bi se zadržao bakar koji se nalazi u gravitacionom bubnju, pri čemu uz pomoć gustine odvajamo lakše silikate minerale. Često je priroda ganga važna, jer se teško možemo osloboditi prirodnih bakarnih ruda bogatih glinom.

Oksidne rude uredi

Oksidovana tela bakarne rude mogu se tretirati kroz nekoliko postupaka, hidrometalurškim procesima koji se koriste za tretiranje oksidnih ruda kojima dominiraju minerali bakar-karbonata kao što su azurit i malahit, i drugi rastvorljivi minerali, poput silikata poput hrizokola, ili sulfata kao što je atakamit i tako dalje.

Takve oksidne rude obično se ispiraju sumpornom kiselinom, obično u procesu izlučivanja bakra kako bi se oslobodili bakarni minerali u rastvor sumporne kiseline natopljene bakarnim sulfatom. Iz rastvora bakar-sulfata uklanja se bakar pomoću postrojenja za ekstrakciju i elektroekstrakciju ( SKS-EV ), pri čemu se sumporna kiselina (razblažena) vraća nazad na gomilu.. Takođe, bakar se može istaložiti iz rastvora dodirivanjem sa otpadnim gvožđem; proces koji se zove cementacija. Cementni bakar je obično manje čist od bakra SKS-EV. Obično se sumporna kiselina koristi kao sredstvo za ispiranje bakar-oksida, mada je moguće koristiti vodu, naročito za rude bogate veoma rastvorljivim mineralnim sulfatima. [traži se izvor]

Generalno, penasta flotacija se ne koristi za koncentrisanje ruda bakar-oksida, jer oksidni minerali ne reaguju sa jedinjenjima penasta flotacije odnosno ne učestvuju u procesu penasta flotacije (tj. Ne vezuju se za hemikalije na bazi kerozina). Rude bakar-oksida povremeno su tretirane penastom flotacijom-sulfidiranjem oksidnih minerala određenim hemikalijama koje reaguju s česticama oksida, da bi se stvorio tanki sloj sulfida (obično halocit), koji zatim može biti aktiviran u postrojenju za penastu flotaciju.

Topljenje sumpora uredi

Do druge polovine 20. veka, topljenje sulfidnih ruda bilo je gotovo jedino sredstvo za proizvodnju bakarnih metala iz miniralnih ruda ( primarna proizvodnja bakra). Davenport i ostali, primetili su 2002. godine da je čak 80% svetske primarne proizvodnje bakra od atoma bakra, gvožđa i sumpora i da se velika većina njih topila. [8]

Bakar se u početku proizvodio iz sulfidnih ruda direktno topljenjem rude u peći. [9] Topionice su u početku bile locirane u blizini rudnika kako bi se smanjili troškovi prevoza. Ovim su se izbegli nepotrebni troškovi prevoza otpadnih minerala sumpora i gvožđa koji su prisutni u mineralima koji sadrže bakar. Međutim, kako se koncentracija bakra u rudnim telima smanjivala, energetski troškovi topljenja čitave rude takođe su postali prekomerni i trebalo je prvo da se rude koncentrišu.

Prve tehnike koncentrovanja uključivale su ručno sortiranje [10] i gravitacijsko odvajanje. Oni su rezultirali velikim gubicima bakra. Shodno tome, razvoj procesa penaste flotacije bio je veliki korak napred u preradi minerala. [11] Omogućio je razvoj džinovskog rudnika Binghem kanjon u Juti. [12]

U dvadesetom veku većina ruda je bila koncentrovana pre topljenja. Topljenje se u početku obavljalo uz upotrebu sinteroloških postrojenja i peći, [13] ili pomoću pečenja i reverberatornih peći . [14] Topljenje i reverberatorna peća dominirali su primarnom proizvodnjom bakra do 1960-ih. [8]

Pečenje uredi

Postupak pečenja se obično izvodi u kombinaciji sa reverberatornih pećireverberatornim pećima. U peći bakarni koncentrat je delimično oksidovao da bi se stvorio " kalcin " i gas sumpor-dioksid. Stehiometrija reakcije koja se događa je:

2 CuFeS2 + 3 O2 → 2 FeO + 2 CuS + 2 SO2

Prženje obično ostavlja više sumpora u reakciji analize (15% u slučaju peći na Mant Isa rudniku [15] ) nego što biljka ostavlja u sinterovanom proizvodu (oko 7% u slučaju elektrolitičke rafinerije i topljenja u peći [16] ).

Od 2005. pečenje više nije uobičajen tretman bakarnim koncentratom, jer njegova kombinacija sa reverberatornim pećima nije energetski efikasna, a koncentracija SO2 u pećima je previše mala da bi bilo ekonomski isplativo. [8] Sada se favorizuje direktno topljenje, npr. korišćenjem sledećih tehnologija topljenja: fleš-topljenje, Isasmelt, Noranda, Mitsubiši ili El Teniente peći.

Topljenje uredi

 
Zamena topljenja reverberatorne peći fleš topljenjem, u vezi sa brojem topionica bakra koje koriste ovu tehnologiju.

Prva faza topljenja materijala obično se naziva fazom taljenja ili mat fazom . Može se raditi u raznim pećima, uključujući zastarele visoke peći i reverberatorne peći, kao i fleš peći, peći Isasmelt itd. [8] Proizvod ove faze topljenja je mešavina bakra, gvožđa i sumpora koja je bogatija bakrom i koja se naziva mat ili bakarna mat smeša . Izraz mat smeša se obično koristi za iražavanje količine bakra u smeši. [17]

Svrha mat faze topljenja je eliminisati što je moguće više neželjenih minerala gvožđa, sumpora i ganga (poput silicijuma, magnezijuma, aluminijuma i krečnjaka), bez prevelikog gubitka bakra. [17] To se postiže reakcijom sulfida gvožđa sa kiseonikom (u vazduhu ili vazduhu obogaćenim kiseonikom) i dobijaju se oksidi gvožđa (uglavnom kao FeO, ili sa magnetitom (Fe3O4 )) i sumpor-dioksidom .

Bakar sulfid i gvožđe oksid mogu da se pomešaju, ali kada se doda dovoljno silicijuma, formira se odvojeni sloj šljake . [18] Dodavanje silikagela takođe smanjuje tačku topljenja (ili, tačnije, temperaturu fluida ) šljake, što znači da se proces topljenja može raditi na nižim temperaturama.

Reakcija stvaranja šljake je:

FeO + SiO2 → FeO.SiO2[19]

Šljaka je manje gusta od mat smeše, tako da stvara sloj koji pluta po površini. [20]

Bakar se može izdvojiti iz mat smeše na tri načina: kao kupro oksid (Cu2O) rastvoren u šljaci, [21] kao sulfidni bakar rastvoren u šljaci [22] ili u obliku sitnih kapljica (ili bogata bakarna ruda ) iz mat smeše. [23] [24]

Količinu bakra koji je izgubljen zbog oksidacije dodatno povećavavamo povećanjem kiseonika u šljaci. [24] Količina kiseonika uglavnom raste kako se povećava sadržaj bakra u mat smeši. [25] Tako se gubitak bakra u obliku oksida povećava kako se povećava sadržaj bakra u mat smeši. [26]

S druge strane, rastvorljivost bakar sulfida u šljaci opada kako se sadržaj bakra u mat smeši povećava iznad 40%. [22] Nagamori je izračunao da je sumporni bakar onaj koji ima više od polovine bakra u šljaci, a koji potiče iz mat smeše koja sadrži manje od 50% bakra. Iznad ove brojke počinje da dominira oksidni bakar.

Gubitak bakra zbog prljavština u šljaci zavisi od količine rude, viskoznosti šljake i vremena taloženja. Rozenkvist je sugerisao da je oko polovina bakra izgubljenog u šljaci izgubljeno zbog prljavština u rudi. [27]

Masa šljake koja se stvara u fazi topljenja zavisi od sadržaja gvožđa u materijalu koji se ubacuje u peć i ciljane mat smeše. Što je veći sadržaj gvožđa u rudi, to će više gvožđa biti potrebno da se odbaci u šljaku za datu mat smešu. Slično tome, promenom ciljane mat smeše, odbacuje se više gvožđa i povećana je količina šljake.

Dakle, dva faktora koja najviše utiču na gubitak bakra u šljaci u fazi topljenja su:

  • određena mat smeša
  • masa šljake. [18]

To znači da postoji ograničenje visine matiranja smeše, ako se održava na niskom nivou gubitak bakra od šljake. Zbog toga su potrebne dodatne faze prerade (pretvaranje i topljenje).

Sledeći pododeljci ukratko opisuju neke od postupaka topljenja mat smeše.

Topljenje reverberatornom peći uredi

Reverberatorne peći su dugačke peći koje mogu obrađivati vlažni, suvi ili pečeni koncentrat. Većina reverberatornih peći koja se koristi u poslednjim godinama radila je sa pečenim koncentratom, jer je stavljanje suvih sirovina u reverberatornu peć energetski efikasnije i eliminacija sumpora u peći rezultuje višim nivoima mat smeše.

U reverberatorne peći ruda se ubacuje kroz otvore duž bočnih strana peći. [8] Obično se dodaje i silicijum dioksid koji pomaže da se formira šljaka. U peći su gorionici koji rade pomoću usitnjenog uglja, lož-ulja ili prirodnog gasa, [28] a čvrsti materijal se topi.

Reverberatorne peći mogu se dopuniti rastopljenom šljakom koja se dobija iz kasnijih faza prerade da bi se dodatno izvukao bakar i drugi materijali sa visokim sadržajem istog. [28]

Budući da je materijal u reverberatornoj peći izolovan, dolazi do vrlo male oksidacije sirovine (i na taj način se vrlo malo sumpora eliminiše iz koncentrata). To je u suštini proces topljenja. [27] Shodno tome, mokro-punjene peći imaju manje bakra u svom matičnom proizvodu nego peći napunjene kalcinom, a imaju i manje gubitaka bakra u šljaci. [28] Gil navodi da je gubitak za bakar u šljaci od 0,23% za mokro punjenu reverberatornu peć, a 0,37% za kalcinsku peć.

U slučaju peći napunjenih kalcinom, značajan deo sumpora eliminisan je tokom faze pečenja, a kalcin se sastoji od smeše bakra, gvožđe-oksida i sulfida. Reverberatorna peć deluje tako što omogućava ovim supstancama da se približe hemijskoj ravnoteži na radnoj temperaturi peći (približno 1600 °C na kraju peći i oko 1200 °C na kraju dimnjaka; [28] mat smeša na oko 1100 °C, a šljaka na oko 1195 °C [28]). U ovom procesu ravnoteže, kiseonik povezan sa jedinjenjima bakara reaguje sa sumporom koji je povezan sa jedinjenjima gvožđa, povećavajući sadržaj gvožđevog oksida u peći, a gvožđe oksidi dalje reaguju sa silicijumom i drugim oksidnim materijalima da bi formirali šljaku.

Glavna reakcija ravnoteže je:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO[28]

Šljaka i mat smeša imaju različite forme koje mogu izaći iz peći kao različiti materijali. Sloj šljake povremeno se pušta kroz rupu u zidu peći iznad nivoa postojećeg sloja. Mat smeša se uklanja tako što se izvuče kroz rupu u kovčegu peći i onda se kranom odvodi na dalju preradu. [28] Ovaj postupak odvodnje poznat je i kao otvaranje peći. Rupa kroz bakarni blok sa vodenim hlađenjem sprečava eroziju vatrostalnih opeka koje oblažu peć. Kada je uklanjanje mat smeše ili šljake završeno, rupa se obično zatrpava glinom, koja se uklanja kada je peć spremna za ponovnu upotrebu.

Reverberatorne peći često se koriste za već rastopljenu šljaku kako bismo dobili bakar. [28] To se sipa u peći iz kovčega koje nose kranovi. Međutim, pretvorena šljaka sadrži visok broj magnetita, [29] a neki od ovih magnetita se taloži iz pretvorene šljake (zbog veće tačke topljenja), formirajući akreciju na ognjištu reverberatorne peći zahtevajući gašenje peći radi uklanjanja akrecija. Ove akrecije ograničavaju količinu pretvorene šljake koja se može tretirati u reverberatornoj peći.

Iako reverberatorne peći imaju vrlo male gubitke bakra na šljaku, one nisu energetski efikasne, a niske koncentracije sumpor-dioksida u njihovim otpadnim plinovima čine ceo proces neekonomičnim. [8] Shodno tome, operatori topionica su 1970-ih i 1980-ih mnogo novca uložili u razvoj novih, efikasnijih procesa topljenja bakra. [30] Pored toga, tehnologije topljenja fleš pećima razvijene su u ranijim godinama i počele su da zamenjuju reverberatorne peći. Do 2002. godine 20 od 30 reverberatornih peći koje su još uvek radile 1994. godine, je zatvoreno.

Topljenje fleš pećima uredi

Pri topljenju fleš metodom koncentrat se raspršuje u vazduhu ili kiseoniku i reakcije topljenja su uglavnom završene dok su mineralne čestice još u letu. [30] Reagovane čestice se zatim talože u kadi na dnu peći, gde se ponašaju kao i kalcin u reverberatornoj peći. [31] Na vrhu mat sloja formira se sloj šljake i mogu se pojedinačno istisnuti iz peći.

Pretvaranje uredi

 
Neoksidovani bakar, „Tout-pič“ bakar (oko 98% čistoće), sadrži antimon i nikl

Mat, koji se proizvodi u topionici, sadrži 30-70% bakra (u zavisnosti od procesa koji se koristi i filozofije rada topionice), prevashodno kao bakar-sulfid, a ponekad i gvožđe-sulfid. Sumpor se uklanja na visokoj temperaturi kao sumpor dioksid duvanjem vazduha kroz rastopljeni mat:

2 CuS + 3 O2 → 2 CuO + 2 SO2
CuS + O2 → Cu + SO2

Paralelnom reakcijom gvožđe sulfid se pretvara u šljaku:

2 FeS + 3 O2 → 2 FeO + 2 SO2
2 FeO + SiO2 → Fe2SiO4

Čistoća ovog proizvoda je 98%, poznata je kao blister zbog napukle površine stvorene isparavanjem sumpor dioksida kada se bakrna ruda ili ingoti hlade. Sporedni proizvodi nastali u procesu su sumpor dioksid i šljaka . Sumpor dioksid se oslobađa i koristi u ranijim procesima ispiranja.

Rafiniranje vatrom uredi

Bubrežasti bakar se ubacuje u anodnu peć, peć koja rafiniše bubrežasti bakar u anodni bakar u dve faze uklanjanjem većine preostalog sumpora i gvožđa, a zatim uklanjanjem kiseonika unetog tokom prve faze. Ova druga faza, koja se često naziva poliranje, završava se duvanjem prirodnog gasa ili nekog drugog redukcionog sredstva, preko rastopljenog bakar-oksida. Kada ovaj plamen gori zeleno, što ukazuje na spektar oksidacije bakra, kiseonik je uglavnom izgoreo. Ovo stvara bakar sa oko 99% čistoće.

Elektrorafinisanje uredi

 
Aparati za elektrolitičko rafinisanje bakra

Bakar se rafiniše elektrolizom . Anode izvađene iz prerađenog bubrežastog bakra se stavljaju u vodeni rastvor sa 3–4% bakar sulfata i 10-16% sumporne kiseline . Katode su tanko valjani listovi visoko čistog bakra ili, češće ovih dana, listovi od nerđajućeg čelika koji se mogu ponovo koristiti (kao u IsaKid procesu ). [32] Za početak procesa potreban je potencijal od samo 0,2-0,4 volta. U industrijskim postrojenjima moguća je gustina struje i do 420 A/m². [33] Na anodi se rastvaraju bakar i manje plemeniti metali. Plemenitiji metali, kao što su srebro, zlato, selen i telur, talože se na dnu ćelije kao anodna sluz, što stvara promenljivi nusprodukt. Bakar (II) joni putuju kroz elektrolit do katode. Na katodi bakarne metalne ploče izlaze, ali manje plemeniti sastojci, poput arsena i cinka, ostaju u rastvoru jer se ne koristi veći napon. [34] Reakcije su:

Na anodi : Cu (s) → Cu 2+ (ak) + 2e -

At the cathode: Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)

Koncentrati i dalja prodaja bakra uredi

Bakarni koncentrati proizvedeni u rudnicima prodaju se topionicama i rafinerijama koji prerađuju rudu i rafinišu bakar i naplaćuju za ovu uslugu putem troškova za obradu (TC) i rafinisane dopune (RC). TC-ovi se naplaćuju u američkim dolarima po toni obrađenog koncentrata, a RC-ovi se naplaćuju u centima po obrađenom kilogramu, denominiranim u američkim dolarima, sa referentnim cenama koje godišnje postavljaju velike japanske topionice. Kupac u ovom slučaju može biti topionica, koja prodaje bubrežaste bakarne rude rafineriji, ili rafinerija koja je vertikalno integrirana-snabdevanje od samih njih.

Jedan rasprostranjeni oblik koncentrata bakra sadrži zlato i srebro, poput onog koji je izradio Bougeinvil Koper Limited iz rudnika Panguna od ranih 1970-ih do kraja 1980-ih. [35]

Tipični ugovor za rudara izražen je prema ceni Londonske berze metala, umanjenoj za TC-RC-ove i eventualne penale ili kredite. Kazne se mogu proceniti prema koncentratu bakra u skladu sa nivoom štetnih elemenata, kao što su arsen, bizmut, olovo ili volfram . Pošto veliki deo rudnih tela bakar-sulfida sadrži srebro ili zlato u značajnim količinama, rudaru se može isplatiti za ove metale, ako je njihova koncentracija unutar koncentrata veća od određene količine. Obično rafinerija ili topionica rudaru naplaćuje naknadu na osnovu koncentracije; tipični ugovor će odrediti da se za svaku uncu metala u koncentratu plaća kredit iznad određene koncentracije; osim toga, ako je višak, topionica će zadržati metal i prodati ga kako bi podmirila troškove.

Bakarnim koncentratom se trguje ili putem spot ugovora ili kroz dugoročne ugovore kao intermedijarni proizvod. Često topionica sama prodaje metal bakra u ime rudara. Rudaru se plaća cena u trenutku kada topionica rafinerija vrši prodaju, a ne po ceni na dan isporuke koncentrata. Prema sistemu kvotacionih cena, cena je dogovorena da bude u određenom datumu u budućnosti, obično 90 dana od trenutka isporuke do topionice.

Bakarna katoda je od 99,99% bakra u listovima koji su 1 cm debeli  i 1 metar kvadratni je težak otprilike 200 kilograma. To je roba, koja se može isporučiti i prodati na metalnim berzama u Njujork Sitiju (KOMEKS), Londonu (London Metals Iksčejndž) i Šangaju (Šangaj Fjučrs Iksčejndž). Često se bakarnom katodom trguje na berzi indirektno putem naloga, opcija ili ugovora o zameni tako da se većina bakra trguje na osnovu LME / KOMEKS / SFE, ali isporuka se vrši direktno, premeštajući fizički bakar i prenoseći bakarni lim sa pravih skladišta.

Hemijska specifikacija bakra je elektrolitički razredom ASTM B 115-00 (standard koji određuje čistoću i maksimalnu električnu otpornost proizvoda).

Vidi još uredi

Reference uredi

  1. ^ Robert J. Braidwood; Halet Çambel; Charles L. Redman; Patty Jo Watson (1971). „Beginnings of Village-Farming Communities in Southeastern Turkey”. Proc Natl Acad Sci U S A. 68 (6): 1236—1240. Bibcode:1971PNAS...68.1236B. PMC 389161  . PMID 16591930. doi:10.1073/pnas.68.6.1236  . 
  2. ^ R.S. Solecki; R.L. Solecki; A.P. Agelarakis (2004). The Proto-neolithic Cemetery in Shanidar Cave. Texas A&M University Press. str. 53. ISBN 9781585442720. 
  3. ^ Ian Shaw (6. 5. 2002). A Dictionary of Archaeology. John Wiley & Sons. str. 582—583. ISBN 9780631235835. 
  4. ^ PJ King; LE Stager (1. 1. 2001). Life In Biblical Israel . Westminster John Knox Press. str. 165. ISBN 9780664221485. „timna millennium.” 
  5. ^ „Serbian site may have hosted first copper makers”. ScienceNews. 17. 7. 2010. Arhivirano iz originala 08. 05. 2013. g. Pristupljeno 23. 06. 2020. 
  6. ^ Lossin, Adalbert (2001). „Copper”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. ISBN 9783527303854. doi:10.1002/14356007.a07_471. 
  7. ^ „Historical Note”. Minerals Separation Ltd. Pristupljeno 30. 12. 2007. 
  8. ^ a b v g d đ W G Davenport, M King, M Schlesinger; A K Biswas (2002). Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition. Elsevier Science Limited: Kidlington, Oxford, England. .
  9. ^ Raymond, Robert (1986). Out of the Fiery Furnace: The Impact of Metals on the History of Mankind. Melbourne: Penn State Press. str. 233—235. ISBN 027100441X. 
  10. ^ C B Gill, Non-ferrous Extractive Metallurgy (John Wiley & Sons, New York, 1980) p. 32
  11. ^ Raymond, Robert (1986). Out of the Fiery Furnace: The Impact of Metals on the History of Mankind. Melbourne: Penn State Press. str. 233—235. ISBN 027100441X. .
  12. ^ "BP Minerals completes $400 million modernization at Bingham Canyon," Mining Engineering, November 1988, 1017–1020.
  13. ^ S A Bradford (1989) "The historical development of copper smelting in British Columbia," in: All that Glitters: Readings in Historical Metallurgy, Ed. Michael L. Wayman, The Canadian Institute of Mining and Metallurgy: Montreal, All that Glitters: Readings in Historical Metallurgy. Metallurgical Society of the Canadian Institute of Mining and Metallurgy. 1989. str. 162—165. ISBN 0919086241. .
  14. ^ E. Kossatz; P. J. Mackey (1989). „The first copper smelter in Canada title= All that Glitters: Readings in Historical Metallurgy”. Ur.: Michael L. Wayman. All That Glitters: Readings in Historical Metallurgy. Montreal: Metallurgical Society of the Canadian Institute of Mining and Metallurgy. str. 160—161. ISBN 0919086241. .
  15. ^ B V Borgelt, G E Casley and J Pritchard (1974) "Fluid bed roasting at Mount Isa," The Aus.I.M.M. North West Queensland Branch, Regional Meeting, August 1974. The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne, pp. 123–130.
  16. ^ P J Wand (1980) "Copper smelting at Electrolytic Refining and Smelting Company of Australia Ltd., Port Kembla, N.S.W.", in: Mining and Metallurgical Practices in Australasia: The Sir Maurice Mawby Memorial Volume, Ed J T Woodcock. The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne. pp. 335–340.
  17. ^ a b W G Davenport, M King, M Schlesinger; A K Biswas (2002). Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition. Elsevier Science Limited: Kidlington, Oxford, England. str. 57—72. .
  18. ^ a b P C Hayes (1993). Process Principles in Minerals and Materials Production. Hayes Publishing Company: Brisbane. str. 173—179. .
  19. ^ W G Davenport, M King, M Schlesinger; A K Biswas (2002). Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition. Elsevier Science Limited: Kidlington, Oxford, England. str. 57—72. .
  20. ^ C B Gill, Non-ferrous Extractive Metallurgy (John Wiley & Sons, New York, 1980) p. 19
  21. ^ R. Altman; H. H. Kellogg (septembar 1972). „"Solubility of copper in silica-saturated iron silicate slag"”. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy (Section C: Mineral Processing and Extractive Metallurgy). 81: C163—C175. 
  22. ^ a b M Nagamori (1974). „Metal loss to slag: Part I. Sulfidic and oxidic dissolution of copper in fayalite slag from low grade matte”. Metallurgical Transactions. 5 (3): 531—538. Bibcode:1974MT......5..531N. S2CID 135507603. doi:10.1007/BF02644646. 
  23. ^ A Yazawa and S Nakazawa, "Evaluation of non-equilibrium minor components in pyrometallurgy," in: EPD Congress 1998, Ed. B Mishra. . The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania. 1998. pp. 641–655. .
  24. ^ a b B J Elliott, J B See, and W J Rankin, "Effect of slag composition on copper losses to silica-saturated iron silicate slags," Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy (Section C: Mineral Processing and Extractive Metallurgy), September 1978, C–C211.
  25. ^ J Matousek (1993). „Oxygen potentials of copper smelting slags”. Canadian Metallurgical Quarterly. 32 (2): 97—101. Bibcode:1993CaMQ...32...97M. doi:10.1179/cmq.1993.32.2.97. 
  26. ^ P J Mackey (2011). „The Physical Chemistry of Copper Smelting Slags and Copper Losses at the Paipote SmelterPart 2 – Characterisation of industrial slags”. Canadian Metallurgical Quarterly. 50 (4): 330—340. Bibcode:2011CaMQ...50..330C. S2CID 137350753. doi:10.1179/000844311X13112418194806. 
  27. ^ a b T Rosenqvist, T (2004). Principles of Extractive Metallurgy, Second Edition. Tapir Academic Press: Trondheim. str. 331. ISBN 8251919223. .
  28. ^ a b v g d đ e ž p. 23
  29. ^ G E Casley, J Middlin and D White, "Recent developments in reverberatory furnace and converter practice at the Mount Isa Mines copper smelter," in: Extractive Metallurgy of Copper, Volume 1,|location=The Metallurgical Society|publisher=Warrendale, Pennsylvania|year=1976|id=|pages=117–138}}.
  30. ^ a b P J Mackey and P Tarassoff, "New and emerging technologies in sulphide [sic] smelting," in: Advances in Sulfide Smelting Volume 2: Technology and Practice, Eds H Y Sohn, D B George and A D Zunkel. . The Metallurgical Society of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers: Warrendale, Pennsylvania. 1983. pp. 399–426. .
  31. ^ W G Davenport, M King, M Schlesinger; A K Biswas (2002). Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition. Elsevier Science Limited: Kidlington, Oxford, England. str. 73—102. .
  32. ^ T Robinson, "Electrolytic refining," in: Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition, Eds W G Davenport, M King, M Schlesinger and A K Biswas. . Elsevier Science Limited: Kidlington, Oxford, England. 2002. pp. 265–288. .
  33. ^ A. Filzwieser, M.B. Hanel, I. Filzwieser, S. Wallner (13. 5. 2019). „FAQS WITH REGARDS TO OPERATING A CU ER TANKHOUSE ABOVE 400 A/m2” (PDF). 
  34. ^ Samans, Carl H. Engineering Metals and their Alloys MacMillan 1949
  35. ^ „About the Company”. Arhivirano iz originala 23. 9. 2015. g. Pristupljeno 24. 8. 2015. 

Literatura uredi

  • Gill, C. B. (1980) Nonferrous Extractive Metallurgy, John Wiley and Sons: New York, Gill, Charles Burroughs (10. 9. 1980). Nonferrous Extractive Metallurgy. Wiley. ISBN 0471059803. 

Spoljašnje veze uredi

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Екстрактовање_бакра&oldid=27503819”