铜的制造工艺

铜加工是一个复杂的过程,涉及许多步骤,因为制造商将矿石从其原始开采状态加工成净化形式,用于许多行业。铜通常从含铜0.5%至2.0%的氧化物和硫化物矿石中提取。...

铜加工是一个复杂的过程,涉及许多步骤,因为制造商将矿石从其原始开采状态加工成净化形式,用于许多行业。铜通常从含铜0.5%至2.0%的氧化物和硫化物矿石中提取。

Round bars of copper stored in a warehouse ready for delivery to a manufacturer. Round bars of copper stored in a warehouse ready for delivery to a manufacturer.

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,全球约80%的铜产量来自硫化物来源。

无论矿石类型如何,开采的铜矿必须首先进行浓缩,以去除矿石中的脉石或不需要的材料。该过程的第一步是在球磨机或棒磨机中破碎矿石并将其粉化。

硫化铜矿

几乎所有硫化物型铜矿石,包括辉铜矿(Cu2S)、黄铜矿(CuFeS2)和铜蓝矿(CuS),都经过熔炼处理。将矿石粉碎成细粉后,通过泡沫浮选进行浓缩,这需要将粉末矿石与与与铜结合的试剂混合,使其具有疏水性。然后将混合物与起泡剂一起浸泡在水中,以促进起泡。

去除杂质

空气喷射通过水形成气泡,使防水铜颗粒浮到表面。泡沫中含有约30%的铜、27%的铁和33%的硫,被撇去并用于焙烧。

如果经济,矿石中可能存在的少量杂质,如钼、铅、金和银,此时也可以通过选择性浮选进行处理和去除。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,从而形成氧化铜和硫化物的煅烧混合物。

制造粗铜

将焊剂添加到煅烧铜中,在再次加热到2192°F(1200°C)之前,其纯度约为60%。在此温度下,二氧化硅和石灰石焊剂与不需要的化合物(如氧化亚铁)结合,并将其带到表面,作为熔渣去除。剩下的混合物是熔融的硫化铜,称为冰铜。

精炼过程中的下一步是氧化液态冰铜,以除去铁,燃烧硫化物,使其成为二氧化硫。结果是97-99%,起泡铜。术语“起泡铜”来自铜表面二氧化硫产生的气泡。

生产铜阴极

为了生产市场级铜阴极,必须首先将粗铜铸入阳极并进行电解处理。浸泡在硫酸铜和硫酸罐中,连同纯铜阴极起动器板,粗铜成为原电池中的阳极。一些炼油厂也使用不锈钢阴极坯料,如犹他州力拓肯尼科特铜矿。

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。

氧化铜矿

在粉碎氧化型铜矿石后,如蓝晶石(2CuCO3·Cu(OH)3)、白硅钙石(CuSO4)、金绿藻(CuSiO3·2H2O)和铜矿(Cu2O),将稀硫酸施加到浸出垫或浸出罐中的材料表面。当酸慢慢流过矿石时,它与铜结合,生成弱硫酸铜溶液。

然后,使用称为溶剂萃取和电积(或SX-EW)的湿法冶金工艺处理所谓的“孕育”浸出液(或孕育液)。

溶剂萃取

溶剂萃取包括使用有机溶剂或萃取剂从怀孕的液体中萃取铜。在此反应过程中,铜离子被交换为氢离子,从而使酸溶液得以回收并在浸出过程中重新使用。

然后将富铜水溶液转移到电解槽中,在电解槽中进行过程的电积部分。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启动阴极。

溶液中可能存在的其他元素,如金、银、铂、硒和碲,在罐底收集为矿泥,可通过进一步加工回收。

电解铜阴极的纯度与传统熔炼生产的阴极相同或更高,但每单位生产只需要四分之一到三分之一的能量。

sx-ew的研制

SX-EW的开发允许在铜矿体内的硫不可用或不能产生硫酸的区域,以及通过暴露于空气或细菌浸出氧化的旧硫化矿物和之前未经处理的其他废料中提取铜。

铜也可以通过使用废铁的渗碳作用从孕育溶液中沉淀出来。然而,这比SX-EW产生的纯铜要少,因此很少使用。

原地浸出(isl)

原地浸出也被用于从适当的矿床区域回收铜。

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会溶解铜矿物。使用SX-EW或化学沉淀进一步精炼可生产出适销对路的铜阴极。

低品位铜矿

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

最适合ISL的铜矿石包括碳酸铜孔雀石和蓝铜矿,以及透闪石和金绿石。

2017年,全球铜矿产量预计超过1900万公吨。铜的主要来源是智利,其产量约占世界总供应量的三分之一。其他大型生产国包括美国、中国和秘鲁。

从再生资源中生产铜

由于纯铜的价值很高,现在大部分的铜生产都来自于可回收的来源。在美国,再生铜约占年供应量的32%。在全球范围内,这一数字估计接近20%。

智利国有企业Codelco是全球最大的铜生产商。Codelco在2017年生产了184万公吨精炼铜。其他大型生产商包括Freeport McMoran Copper&黄金公司、必和必拓有限公司和斯特拉塔有限公司。

  • 发表于 2021-10-22 21:30
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  • 分类:数学

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