Cad is Eastóscadh Copar ann?
Tagraíonn eastóscadh copair do na modhanna a úsáidtear chun copar a fháil óna mianta. Is éard atá i dtiontú copair ná sraith próisis fhisiceacha agus leictreamaiceimiceacha. Tá modhanna tar éis teacht chun cinn agus athraíonn siad de réir tíre ag brath ar fhoinse na méine, rialacháin áitiúla comhshaoil, agus fachtóirí eile.
Mar atá i ngach oibríocht mianadóireachta, de ghnáth ní mór an méine a thairbhiú (tiubhaithe). Braitheann na teicnící próiseála ar nádúr na méine. Más mianraí copair suilfíd (cosúil le cailcóipirít) atá sa mhianach go príomha, brúitear an mhianra agus é a mheilt chun na mianraí luachmhara a shaoradh ó na mianraí dramhaíola ('gangue'). Tá sé comhchruinnithe ansin ag baint úsáide as mianraí snámhachta. Is gnách go ndíoltar an tiúchan ansin le bruithneoirí i bhfad i gcéin, cé go bhfuil bruithneoirí i roinnt mianaigh mhóra in aice láimhe. Bhí comhlonnú mianaigh agus smelter den sórt sin níos coitianta sa 19ú haois agus go luath san 20ú haois, nuair a d'fhéadfadh bruithneoirí níos lú a bheith eacnamaíoch. Bruithtear na comhchruinnithe suilfíde go hiondúil i bhfoirnéisí ar nós foirnéis flash Outokumpu nó Inco nó foirnéis ISASMELT chun Neamhlonrach a tháirgeadh, a chaithfear a thiontú agus a scagadh chun copar anóid a tháirgeadh. Ar deireadh, is é an próiseas scagtha deiridh ná leictrealú. Ar chúiseanna eacnamaíocha agus comhshaoil, déantar go leor de na fotháirgí eastósctha a aisghabháil. Gabhtar gás dé-ocsaíde sulfair, mar shampla, agus déantar é a iompú ina aigéad sulfarach — ar féidir é a úsáid ansin sa phróiseas eastósctha nó a dhíol chun críocha amhail déantús leasacháin.
Is féidir le mianta copair ocsaídithe a chóireáil trí eastóscadh hidrometallurgical.
Stair
Mianadóirí ag mianach Tamarack i gCopper Country, i 1905
Is ón tochailt ag Çayönü Tepesi in oirthear Anatolia, a théann idir 7200 agus 6600 RCh. [1] I measc na n-earraí éagsúla a measadh a bheith votive nó amulets bhí ceann a bhí cosúil le hook éisc agus ceann cosúil le awl. Bhí coirníní copair ag teacht ar fhionnachtain eile, ag Uaimh Shanidar i Mergasur, san Iaráic, a théann siar go 8,700 RCh. [2]
Tá ceann de na mianaigh copair is sine ar domhan, seachas úsáid a bhaint as fosuithe dromchla, i nGleann Timna, Iosrael, ón gceathrú mílaoise RC, agus baineadh úsáid as sil-leagan dromchla ón séú go dtí an cúigiú mílaoise. [3] [4]
Ar shuíomh seandálaíochta Pločnik in oirdheisceart na hEorpa (An tSeirbia) tá an fhianaise is sine atá dátaithe go daingean [ amhrasach – pléigh ] de dhéanamh copair ag teocht ard, ó 5,000 BCE. Síneann an fionnachtain i mí an Mheithimh 2010 ar feadh 500 bliain breise an taifead níos luaithe ar bhruithniú copair ó Rudna Glava (An tSeirbia), dar dáta an 5ú Mílaoise BCE. [5]
Ba as an teicneolaíocht bruithnithe copair a tháinig an Ré Copair, aka an Ré Chalcolithic, agus ansin an Chré-Umhaois. Ní bheadh an Chré-Umhaois indéanta gan teicneolaíocht bruithnithe daonna a fhorbairt.
Tiúchan
Teastaíonn réamhchóireáil mianta anois chun an tiúchan laghdaithe copair i mianta.
Níl sa chuid is mó de na mianta copair ach céatadán beag de mhiotail chopair atá ceangailte laistigh de mhianraí luachmhara méine, agus carraigeacha nó gangueminerals nach dteastaíonn uathu, go hiondúil mianraí sileacáit nó mianraí ocsaíde nach mbíonn luach ar bith ag baint leo go minic. I gcásanna áirithe, cúlaíodh fuíll chun luach caillte a aisghabháil de réir mar a tháinig feabhas ar an teicneolaíocht chun copar a aisghabháil. Tá meánghrád na mianta copair sa 21ú haois faoi bhun 0.6% copar, agus tá cion de mhianraí méine eacnamaíoch (lena n-áirítear copar) níos lú ná 2% de thoirt iomlán na carraige méine. Príomhchuspóir i gcóireáil mhiotaleolaíocht aon mhianaigh is ea scaradh na mianraí méine ó mhianraí dronga laistigh den charraig.
Is é an chéad chéim d'aon phróiseas laistigh de chiorcad cóireála metallurgical ná meilt cruinn nó comminution , áit a bhfuil an charraig brúite chun cáithníní beaga (<100 μm) a tháirgeadh comhdhéanta de chéimeanna mianraí aonair. Scartar na cáithníní seo ansin chun gangue (iarmhair carraigeacha) a bhaint, agus ina dhiaidh sin déantar próiseas chun na mianraí méine a shaoradh ón gcarraig. Braitheann próiseas saortha na mianta copair ar cé acu is mianta ocsaíde nó suilfíd iad. [6]
Braitheann céimeanna ina dhiaidh sin ar nádúr na méine ina bhfuil an copar agus cad a bhaintear as. Maidir le mianta ocsaíde, déantar próiseas fuascailte hidrometallurgical de ghnáth, a úsáideann nádúr intuaslagtha na mianraí méine chun leas an ghléasra cóireála miotalóireachta. Maidir le mianta suilfíde, idir thánaisteach (supergene) agus bunscoile (hypogene), úsáidtear snámhacht froth chun méine a scaradh go fisiciúil ón gangue. Maidir le comhlachtaí méine copair dhúchasacha speisialta nó codanna de chomhlachtaí méine atá saibhir i gcopar dúchasach supergene, is féidir an mianraí seo a aisghabháil trí chiorcad simplí domhantarraingthe.
Snámhacht Froth
Cealla snámhachta Froth chun mianraí sulfíde copair agus nicil a dhíriú, Falconbridge, Ontario.
Chruthaigh CV Potter an próiseas snámhachta froth nua-aimseartha go neamhspleách sna 1900idí luatha san Astráil agus timpeall an ama chéanna ag GD Delprat. [7]
Lódaigh suilfíd chopair boilgeoga aeir ar Chill Jameson ag gléasra snámhachta an Chnoic Mhéine san Astráil Theas
Déantar gach príomhmhian sulfíde de shuilfíd chopair, agus an chuid is mó de na comhchruinnithe de shuilfíd chopair tánaisteacha (ar cailcít iad), a bhruithniú. Tá roinnt próiseas leaisteacha fola nó brú-leachtach ann chun tiúcháin chailicít a thuaslagadh agus catóid chopair a tháirgeadh ón tuaslagán láisteáit a bhíonn mar thoradh air, ach is cuid bheag den mhargadh é seo.
Is táirge measartha beag é tiúcháin charbónáit a tháirgtear ó ghléasraí stroighne copair, go hiondúil mar chríoch-chéim oibríochta carn-laighe. Is féidir cóireáil a dhéanamh ar thiúchan carbónáit den sórt sin trí ghléasra eastósctha agus leictreabhuannaithe (SX-EW) nó bruithnithe.
Tá an méine copair brúite agus meilte go dtí méid ionas gur tharla leibhéal ard saoirseachta idir na mianraí méine sulfíde copair agus na mianraí gangue. Ansin fliuchtar an mhianach, é ar crochadh i sciodar, agus measctha le xanthates nó imoibrithe eile, rud a fhágann go bhfuil na cáithníní suilfíd hidreafóbach. I measc na n-imoibrithe tipiciúla tá ethylxanthate potaisiam agus ethylxanthate sóidiam, ach úsáidtear dithiophosphates agus dithiocarbamates freisin.
Tugtar an mhianach cóireáilte isteach in umar aeraithe lán-uisce ina bhfuil dromchlaghníomhaithe ar nós meitiolisobúitile carbinol (MIBC). Cuirtear aer i gcónaí tríd an sciodar agus ceanglaíonn na boilgeoga aeir leis na cáithníní sulfíde copair hidreafóbach, a sheoltar go dtí an dromchla, áit a gcruthaíonn siad froth agus go bhfuil siad bearrtha. Go ginearálta cuirtear na bearrtha seo faoi chill scavenger níos glaine chun barraíocht sileacáití a bhaint agus chun mianraí sulfíde eile a bhaint a d’fhéadfadh tionchar díobhálach a bheith acu ar cháilíocht an chomhchruinnithe (go hiondúil, galena), agus cuirtear an tiúchan deiridh chun bruithniú. Déantar an charraig nár shnámh sa chill snámhachta a chaitheamh i leataobh mar fhuíoll nó a phróiseáil tuilleadh chun miotail eile ar nós luaidhe (ó galena) agus since (ó spalerite) a bhaint as, má bhíonn siad ann. Chun éifeachtúlacht an phróisis a fheabhsú, úsáidtear aol chun pH an dabhach uisce a ardú, rud a fhágann go n-ianaíonn an bailitheoir níos mó agus go gceanglaíonn sé go fabhrach le cailcóipirít (CuFeS 2) agus seachnaíonn sé an pirít (FeS 2). Tá iarann sa dá phríomhchrios mianraí. Is féidir mianta copair a bhfuil cailcóipirít iontu a chomhchruinniú chun tiúchan a tháirgeadh a bhfuil idir 20% agus 30% copar-i-tiúchan ann (27–29% copar de ghnáth); is iarann agus sulfar sa chailcóipít an chuid eile den tiúchan, agus eisíontais nach dteastaíonn amhail mianraí gangue sileacáit nó mianraí eile sulfíde, méideanna beaga de ghnáth pirít, spalerite nó galena. Is gnách go mbíonn idir 37% agus 40% copar-i-tiúchan de chailicít ag grádú, toisc nach bhfuil aon iarann sa mhianra ag an chailicít.
Eastóscadh hydrometallurgical
Mianta sulfíde
Tá suilfídeanna tánaisteacha – iad siúd a fhoirmítear trí shaibhriú tánaisteach sárghéine – frithsheasmhach ( teasfhulangach ) do láisteadh sulfarach. Is meascán iad na mianta seo de charbónáit chopair, sulfáit, fosfáit, agus mianraí ocsaíd agus mianraí suilfíd tánaisteach, den chuid is mó cailcít ach is féidir le mianraí eile cosúil le digenite a bheith tábhachtach i roinnt taiscí.
Is féidir mianta supergene atá saibhir i suilfíd a chomhchruinniú le snámhacht froth. Is féidir le comhchruinniú tipiciúil de chailicít idir 37% agus 40% de chopar a ghrádú i suilfíd, rud a fhágann go bhfuil siad sách saor le bruithniú i gcomparáid le tiúcháin chailcóitít.
Is féidir roinnt taiscí supergene suilfíd a láisteadh trí úsáid a bhaint as próiseas leaisteacha carn ocsaídiúcháin baictéarach chun na suilfídeanna a ocsaídiú go haigéad sulfarach, rud a cheadaíonn láisteadh comhuaineach le haigéad sulfarach chun tuaslagán de shulfáit chopair a tháirgeadh. Mar is amhlaidh le mianta ocsaíde, úsáidtear teicneolaíochtaí eastóscadh tuaslagóirí agus leictreamhúnlaithe chun an copar a aisghabháil ón tuaslagán láiste torrach.
Tá mianta supergene sulfíde saibhir i mianraí copair dúchasacha teasfhulangacha le cóireáil le láisteadh aigéad sulfarach ar gach scála ama indéanta, agus ní imoibríonn na cáithníní miotail dlúth le meáin snámhachta froth. Go hiondúil, más mionchuid de phróifíl shárghéine é copar dúchasach ní dhéanfar é a aisghabháil agus tuairisceoidh sé chuig na fuíll. Nuair a bhíonn siad saibhir go leor, d’fhéadfaí cóir leighis a dhéanamh ar choirp dhúchasacha méine copair chun an copar atá cuimsithe a aisghabháil trí chiorcad deighilte domhantarraingthe ina n-úsáidtear dlús an mhiotail chun é a shaoradh ó na mianraí sileacáit níos éadroime. Go minic, tá nádúr an gangue tábhachtach, toisc go mbíonn sé deacair mianta copar dúchasacha cré-saibhir a shaoradh.
Mianta ocsaíd
Féadfar corpáin méine copair ocsaídithe a chóireáil trí roinnt próiseas, le próisis hidrea-mhiotal-mhiotalacha a úsáidtear chun mianta ocsaíde a chóireáil a bhfuil mianraí carbónáit chopair mar azurite agus malachite iontu, agus mianraí intuaslagtha eile cosúil le sileacáití mar chrysocolla, nó sulfáití mar atacamite agus mar sin de.
Is gnách le haigéad sulfarach láisteadh mianta ocsaíde den sórt sin, de ghnáth i bpróiseas láisteála carn nó láisteadh dumpála chun na mianraí copair a shaoradh i dtuaslagán d'aigéad sulfarach atá ualaithe le sulfáit chopair i dtuaslagán. Ansin baintear an tuaslagán de shulfáit chopair (an tuaslagán láiste ag iompar clainne) as copar trí ghléasra eastósctha tuaslagóra agus leictreamaighneacht (SX-EW), agus déantar an t-aigéad sulfarach urchosc (déanta) a athchúrsáil ar ais ar na cruacha. De rogha air sin, is féidir an copar a deascadh as an réiteach atá ag iompar clainne trí theagmháil a dhéanamh le dramh-iarann; próiseas ar a dtugtar stroighin. De ghnáth bíonn copar stroighne níos lú íon ná copar SX-EW. Go coitianta úsáidtear aigéad sulfarach mar láiste le haghaidh ocsaíd chopair, cé gur féidir uisce a úsáid, go háirithe le haghaidh mianta atá saibhir i mianraí ultra-intuaslagtha sulfáit. [ lua ag teastáil ]
Go ginearálta, ní úsáidtear snámhacht froth chun mianta ocsaíd chopair a chomhchruinniú, toisc nach bhfreagraíonn mianraí ocsaíd do cheimiceáin nó do phróiseas snámhachta froth (ie; ní cheanglaíonn siad leis na ceimiceáin ceirisín-bhunaithe). Ó am go chéile, déileáladh le mianta ocsaíd chopair trí snámhacht froth trí shuilfídiú mianraí ocsaíd le ceimiceáin áirithe a imoibríonn leis na cáithníní mianraí ocsaíd chun rimim tanaí suilfíd (cailicít de ghnáth) a tháirgeadh, ar féidir leis an ngléasra snámhachta froth a ghníomhachtú ansin.
Bruithniú suilfíd
Go dtí an dara leath den 20ú haois, bhí bruithniú mianta suilfíd beagnach an t-aon mhodh amháin chun miotail chopair a tháirgeadh ó mhianta mhianaithe ( táirgeadh copar príomhúil ). Thug Davenport, et al, faoi deara i 2002 go raibh fiú an tráth sin 80% den táirgeadh domhanda copair phríomhúil ó mhianraí copair-iarann-sulfair agus gur caitheadh le formhór mór díobh seo le bruithniú.
Aisghabhadh copar ar dtús ó mhianta suilfíd trí bhruithniú díreach an mhianaigh i bhfoirnéis. [9] Bhí na smelters suite ar dtús in aice leis na mianaigh chun costas iompair a íoslaghdú. Sheachain sé seo na costais choisctheacha a bhain le dramhaíl na mianraí agus an sulfair agus an iarann a bhí sna mianraí ina raibh copar a iompar. Mar sin féin, de réir mar a laghdaigh an tiúchan copair sna comhlachtaí méine, tháinig cosc ar na costais fuinnimh a bhain le bruithniú na méine iomlán freisin, agus bhí sé riachtanach na mianta a dhíriú ar dtús.
I measc na dteicnící tiúchana tosaigh bhí sórtáil láimhe [10] agus tiúchan domhantarraingthe. Bhí caillteanais arda copair mar thoradh orthu. Dá bhrí sin, ba chéim mhór chun cinn i bpróiseáil mianraí é forbairt phróiseas snámhachta froth. [11] Bhíothas in ann forbairt a dhéanamh ar mhianach ollmhór Bingham Canyon in Utah. [12]
San fhichiú haois, díríodh an chuid is mó de na mianta roimh smelú. Rinneadh bruithniú ar dtús ag baint úsáide as gléasraí sintéaracha agus foirnéisí soinneáin, [13] nó le rósairí agus foirnéisí reverberatory. [14] Ba é bruithniú foirnéise róstadh agus aisfhuaimneach ba mhó a bhí i dtáirgeadh príomhúil copair go dtí na 1960idí. [8]
Rósta
Go ginearálta déantar an próiseas róstála i gcomhar le foirnéisí aisfhuaimneach. Sa roaster, déantar an tiúchan copair a ocsaídiú go páirteach chun gás "cailcín" agus dé-ocsaíd sulfair a tháirgeadh. Is é stoichiometry an imoibrithe a tharlaíonn:
- 2 cufeS 2 + 3 O 2 → 2 FeO + 2 CuS + 2 SO 2
Is gnách go bhfágann róstadh níos mó sulfair sa táirge cailcínithe (15 % i gcás an róscair ag Mianaigh Chnoc Isa [15] ) ná mar a fhágann planda sintéir sa táirge sintéaraithe (thart ar 7 % i gcás an bhruithneoir scagtha agus bruithnithe leictrilíteach [ 16] ).
Ó 2005, níl róstadh coitianta a thuilleadh i gcóireáil tiubhaithe copair, toisc nach bhfuil a chomhcheangal le foirnéisí reverberatory tíosach ar fhuinneamh agus go bhfuil an tiúchan SO 2 sa roaster offgas ró-chaol le haghaidh gabháil atá éifeachtach ó thaobh costais. [8] Is fearr bruithniú díreach anois, eg úsáid a bhaint as na teicneolaíochtaí bruithnithe seo a leanas: bruithniú splanc, foirnéisí Isasmelt, Noranda, Mitsubishi nó El Teniente. [8]
Bruithniú
Athsholáthar bruithniú foirnéise reverberatory le smelting flash, a bhaineann le líon na smelters copair ag baint úsáide as an teicneolaíocht seo.
The initial melting of the material to be smelted is usually referred to as the Is gnách go dtugtar an chéim bruithnithe nó bruithnithe Neamhlonrach . Is féidir é a dhéanamh i bhfoirnéisí éagsúla, lena n-áirítear na foirnéisí soinneáin agus na foirnéisí reverberatory den chuid is mó atá imithe i léig, chomh maith le foirnéisí splanc, foirnéisí Isasmelt, etc. [8] Is meascán de chopar, iarann agus sulfair é táirge na céime bruithnithe seo saibhrithe i gcopar, agus ar a dtugtar Neamhlonrach nó copar Neamhlonrach.[8] Úsáidtear an téarma grád Neamhlonrach de ghnáth chun tagairt a dhéanamh d’ábhar copair an Neamhlonrach. [17]
Is é cuspóir na céime bruithnithe Neamhlonrach deireadh a chur leis an oiread de na mianraí iarainn, sulfair agus gangue (cosúil le shilice, maignéise, alúmana agus aolchloch) agus is féidir, agus caillteanas copair a íoslaghdú. [17] Baintear é seo amach trí shuilídí iarainn a imoibriú le hocsaigin (san aer nó san aer saibhrithe le ocsaigin) chun ocsaídí iarainn a tháirgeadh (go príomha mar FeO, ach le roinnt maighnéadít (Fe 3O 4)) agus dé-ocsaíd sulfair. [17]
Is féidir le sulfíde copair agus ocsaíd iarainn a mheascadh, ach nuair a chuirtear go leor silica leis, foirmítear ciseal slaig ar leithligh. [18] Má chuirtear shilice leis, laghdaítear pointe leá (nó, níos fearr, an teocht leachtach) den slaig, rud a chiallaíonn gur féidir an próiseas bruithnithe a oibriú ag teocht níos ísle. [18]
Is é an t-imoibriú foirmithe slaig ná:
- FeO + SiO 2 → FeO.SiO 2[17]
Níl an slaig chomh dlúth leis an neamhlonrach, mar sin cruthaíonn sé ciseal a shnámhann ar bharr an neamhlonrach. [19]
Is féidir copar a chailleadh as an Neamhlonrach ar thrí bhealach: mar ocsaíd cuprous (Cu 2O) tuaslagtha sa slaig, [20] mar copar suilfíd tuaslagtha sa slaig [21] nó mar braoiníní bídeach (nó prills ) de Neamhlonrach ar fionraí sa slaig. [22] [23]
Méadaíonn an méid copair a chailltear mar copar ocsaíd de réir mar a mhéadaíonn poitéinseal ocsaigine an slaig. [23] Méadaíonn an poitéinseal ocsaigine go ginearálta de réir mar a mhéadaítear ábhar copair an neamhlonrach. [24] Mar sin méadaítear cailliúint an chopair mar ocsaíd de réir mar a mhéadaíonn cion copair an neamhlonrach. [25]
Ar an láimh eile, laghdaítear tuaslagthacht copar sulfíde i slaig de réir mar a mhéadaíonn cion copair an copar thar thart ar 40%. [21] Ríomh Nagamori go bhfuil níos mó ná leath an chopair tuaslagtha i slaig ó mataí a bhfuil níos lú ná 50% copar ina copar sulfíde. Os cionn an fhigiúr seo, tosaíonn copar ocsaídeach chun tosaigh. [21]
Braitheann cailliúint an chopair mar phróil atá ar crochadh sa slaig ar mhéid na bprills, ar shlaodacht an tslat agus ar an am socraithe atá ar fáil. [26] Mhol Rosenqvist go raibh thart ar leath na gcaillteanas copair de bharr slaig mar gheall ar phrilsí ar crochadh. [26]
Braitheann mais na slaig a ghintear sa chéim bruithnithe ar ábhar iarainn an ábhair a chothaítear san fhoirnéis bruithnithe agus ar an sprioc-ghrád Neamhlonrach. Is mó an t-ábhar iarainn sa bheatha, is amhlaidh is mó iarann a chaithfear a dhiúltú don slaig le haghaidh grád neamhlonrach ar leith. Ar an gcaoi chéanna, le méadú ar an sprioc-ghrád Neamhlonrach tá gá le níos mó iarainn a dhiúltú agus méadú ar an méid slaig.
Mar sin, is iad an dá fhachtóir is mó a théann i bhfeidhm ar chaillteanas copair go slaig sa chéim bruithnithe:
- grád Neamhlonrach
- mais slaig. [18]
Ciallaíonn sé seo go bhfuil teorainn phraiticiúil ar cé chomh hard is féidir leis an ngrád Neamhlonrach a bheith ann má tá caillteanas copair go slaig le íoslaghdú. Dá bhrí sin, tá gá le céimeanna breise próiseála (tiontú agus scagadh dóiteáin).
Déanann na fo-ailt seo a leanas cur síos go hachomair ar chuid de na próisis a úsáidtear i bruithniú Neamhlonrach.
Bruithniú foirnéise reverberatory
Is foirnéisí reverberatory is féidir le foirnéisí fada cóireáil tiubh fliuch, tirim nó rósta. [8] Dhéileáil an chuid is mó de na foirnéisí reverberatory a úsáideadh le blianta beaga anuas le comhdhlúthán rósta toisc go bhfuil sé níos tíosaí ar fhuinneamh ábhar beatha thirim a chur isteach sa bhfoirnéis aisfhuaimneach, agus toisc go mbíonn gráid níos airde neamhlonrach mar thoradh ar dhíbirt cuid den sulfair sa rósta. [8]
Cuirtear beatha na foirnéise reverberatory leis an bhfoirnéis trí phoill beatha ar feadh taobhanna na foirnéise. [8] Cuirtear silica breise leis de ghnáth chun cuidiú leis an slaig a chruthú. Déantar an foirnéis a dhó le dóirí ag baint úsáide as gual smidiríní, ola bhreosla nó gás nádúrtha [27] agus leáítear an lucht soladach.
Is féidir foirnéisí aisfhuaimneacha a chothú freisin le slaig leáite ón gcéim athraithe níos déanaí chun an copar agus na hábhair eile a bhfuil cion ard copair iontu a aisghabháil. [27]
Toisc go bhfuil folcadán na foirnéise reverberatory quiescent, is beag ocsaídiú beatha a tharlaíonn (agus mar sin is beag sulfair a dhíbirt as an tiúchan). Is próiseas leá é go bunúsach. [26] Mar thoradh air sin, tá níos lú copair ina dtáirge Neamhlonrach ag foirnéisí aisfhuaimniúcháin fliuch-luchtaithe ná foirnéisí cailcíneacha, agus tá caillteanais chopair níos ísle acu freisin ó shlaig. [27] Luann Gill copar i luach slaig de 0.23% le haghaidh foirnéise aisfhuaimneach luchtaithe fliuch vs 0.37% le haghaidh foirnéise cailcín-luchtaithe. [27]
I gcás foirnéisí a ghearrtar le cailcín, tá cuid shuntasach den sulfair tar éis deireadh a chur le linn na céime rósta, agus tá an calcine comhdhéanta de mheascán d'ocsaídí copair agus iarainn agus sulfídí. Feidhmíonn an foirnéis reverberatory chun ligean do na speicis seo druidim le cothromaíocht cheimiceach ag teocht oibriúcháin na foirnéise (thart ar 1600 °C ag foirceann dóire na foirnéise agus thart ar 1200 °C ag deireadh an mhúcháin; [28] tá an copar thart ar 1100 °C agus tá an slaig thart ar 1195 °C [27] ). Sa phróiseas cothromaíochta seo, malartaíonn ocsaigin a bhaineann le comhdhúile copair le sulfair a bhaineann le comhdhúile iarainn, ag méadú ábhar ocsaíd iarainn na foirnéise, agus idirghníomhaíonn na ocsaídí iarainn le silica agus ábhair ocsaíd eile chun an slaig a fhoirmiú. [27]
Is é an príomh-imoibriú cothromaíochta:
- Cu 2O + FeS = Cu 2S + FeO [27]
Cruthaíonn an slaig agus an copar sraitheanna ar leith is féidir a bhaint as an bhfoirnéis mar shruthanna ar leith. Ceadaítear an ciseal slaig go tréimhsiúil sreabhadh trí pholl i mballa na foirnéise os cionn airde na ciseal Neamhlonrach. Baintear an neamhlonrach trína dhraenáil trí pholl isteach i liacha le go n-iompróidh craein é chuig na tiontairí. [27] Tugtar tapáil na foirnéise ar an bpróiseas draenála seo. [27] De ghnáth is poll trí bhloc copair uisce-fhuaraithe é an taphole neamhlonrach a chuireann cosc ar chreimeadh na brící teasfhulangacha atá i líneáil na foirnéise. Nuair a bheidh deireadh leis an Neamhlonrach nó an slaig críochnaithe, de ghnáth plugáiltear an poll le cré, a bhaintear nuair a bhíonn an foirnéis réidh le tapú arís.
Is minic a úsáideadh foirnéisí aisfhuaimnigh chun slaig tiontaire leáite a chóireáil chun copar srianta a aisghabháil. [27] Dhéanfaí é seo a dhoirteadh isteach sna foirnéisí as liacha a iompraítear ar chraenacha. Mar sin féin, tá slaig an tiontaire ard i maighnéadít [29] agus deascfadh cuid den mhaighnéad seo ón slaig tiontairí (mar gheall ar a leáphointe níos airde), rud a chruthódh breisiú ar teallach na foirnéise reverberatory agus go gcaithfí an foirnéis a dhúnadh síos. bain an fabhrú. [29] Cuireann an foirmiú breisithe seo teorainn leis an méid slaig tiontaire is féidir a chóireáil i bhfoirnéis aisfhuaimneach. [29]
Cé go bhfuil caillteanais an-íseal copair le slaig ag foirnéisí aisfhuaimneacha, níl siad an-éifeachtach ó thaobh fuinnimh de agus mar gheall ar thiúchan íseal dé-ocsaíde sulfair ina gcuid eisgháis tá sé neamheacnamaíoch dá ghabháil. [8] Mar thoradh air sin, chaith oibreoirí bruithneoir a lán airgid sna 1970í agus 1980idí ar phróisis bruithnithe copair nua, níos éifeachtaí a fhorbairt. [30] Ina theannta sin, forbraíodh teicneolaíochtaí bruithnithe splanc le blianta beaga anuas agus cuireadh tús le foirnéisí aisfhuaimneach a athsholáthar. Faoi 2002, bhí 20 de na 30 foirnéis aisfhuaimneach a bhí fós ag feidhmiú i 1994 dúnta síos. [8]
Bruithniú foirnéise flash
I bruithniú splanc, scaiptear an tiúchan i sruth aeir nó ocsaigine agus déantar na frithghníomhartha bruithnithe den chuid is mó agus na cáithníní mianraí fós ag eitilt. [30] Ansin socraíonn na cáithníní imoibrithe i ndabhach ag bun na foirnéise, áit a n-iompraíonn siad féin mar a dhéanann cailcín i bhfoirnéis aisfhuaimneach. [31] Cruthaíonn ciseal slaig ar bharr an tsraith Neamhlonrach, agus is féidir iad a sconna ar leithligh ón bhfoirnéis. [31]
Tiontú
Copar saor ó ocsaigine nó copar “Tough-pitch” (thart ar 98% íon), ina bhfuil antamón agus nicil
Tá 30-70% de chopar (ag brath ar an bpróiseas a úsáidtear agus ar fhealsúnacht oibriúcháin an smelter) sa copar, a tháirgtear sa smelter, go príomha mar shuilfíd chopair, chomh maith le suilfíd iarainn. Baintear an sulfair ag teocht ard mar dhé-ocsaíd sulfair trí aer a shéideadh trí neamhlonrach leáite:
- 2 CuS + 3 O 2 → 2 CuO + 2 SO 2
- CuS+O 2 → Cu+SO 2
In imoibriú comhthreomhar, déantar an suilfíd iarainn a thiontú go slaig:
- 2 FeS + 3 O 2 → 2 FeO + 2 SO 2
- 2 FeO + SiO 2 → Fe 2SiO 4
Is é íonacht an táirge seo 98%, ar a dtugtar blister mar gheall ar an dromchla briste a chruthaíonn éalú gás dé-ocsaíd sulfair mar go bhfuil muca copair blister nó tinní fuaraithe. Is iad na seachtháirgí a ghintear sa phróiseas ná dé-ocsaíd sulfair agus slaig. Gabhtar an dé-ocsaíd sulfair le húsáid i bpróisis láiste níos luaithe.
Scagadh dóiteáin
Cuirtear an copar blister isteach i bhfoirnéis anóid, foirnéis a dhéanann an copar blister a scagadh go copar grád anóid i dhá chéim tríd an chuid is mó den sulfair agus iarann atá fágtha a bhaint, agus ansin ocsaigin a tugadh isteach le linn na chéad chéime a bhaint. Déantar an dara céim seo, ar a dtugtar poling go minic, trí ghás nádúrtha, nó gníomhaire laghdaithe éigin eile, a shéideadh tríd an ocsaíd chopair leáite. Nuair a dhóitear an lasair seo glas, rud a léiríonn an speictream ocsaídiúcháin copair, tá an ocsaigin dóite den chuid is mó. Cruthaíonn sé seo copar ag thart ar 99% íon.
Leictrimhíniú
Gaireas le haghaidh scagadh leictrealaíoch copair
Déantar an copar a scagadh trí leictrealú. Cuirtear na anóidí a chaitear as copar blister próiseáilte i dtuaslagán uiscí de shulfáit chopair 3-4% agus d'aigéad sulfarach 10-16%. Is leatháin tanaí rollta de chopair an-íona iad catóidí nó, níos coitianta na laethanta seo, leatháin tosaigh cruach dhosmálta in-athúsáidte (mar atá i bpróiseas IsaKidd). [32] Níl ach poitéinseal 0.2–0.4 volta ag teastáil le go gcuirfear tús leis an bpróiseas. I ngléasraí tionsclaíocha is féidir dlús reatha suas le 420 A/m 2 a dhéanamh. [33] Ag an anóid, tuaslagann copar agus miotail uasal. Socraíonn miotail níos uaisle mar airgead, ór, seiléiniam, agus teiliúiriam go bun na cille mar slaim anóid, rud a chruthaíonn seachtháirge indíolta. Aistríonn iain chopair(II) tríd an leictrilít go dtí an chatóid. Ag an gcatóid, plátaí miotail copair amach, ach comhábhair níos lú uasal, mar shampla arsanaic agus zincremain i dtuaslagán mura n-úsáidtear voltas níos airde. [34] Is iad na frithghníomhartha:
Ag an anóid: Cu (s) → Cu 2+ (d) + 2e −
Ag an gcatóid: Cu 2+ (d) + 2e − → Cu (s)
Dírigh agus margaíocht copair
Díoltar na tiúcháin chopair a tháirgeann mianaigh le bruithneoirí agus le scagairí a chóireáil an mhianaigh agus a ghlanann an copar agus a ghearrann táille as an tseirbhís seo trí tháillí cóireála (TCanna) agus táillí scagtha (RCanna). Rinneadh luacháil ar an margadh domhanda comhchruinnithe copair [35] ag US$ 81 billiún in 2019 agus réamh-mheastar go mbainfidh sé US $ 93 billiún faoi 2027 ag leathnú ag CAGR de 2.5%. Gearrtar US$ in aghaidh an tonna comhchruinnithe ar na TCanna agus gearrtar RCanna mar cent in aghaidh an phunt cóireáilte, ainmnithe i ndollair SAM, agus socraítear praghsanna tagarmhairc gach bliain ag bruithneoirí móra na Seapáine. Is féidir leis an gcustaiméir sa chás seo a bheith ina smelter, a dhíolann tinní copair blister ar ghlantóir, nó smelter-scagaire atá comhtháite go ceartingearach.
Tá ór agus airgead i bhfoirm coitianta amháin de thiúchan copair, cosúil leis an gceann a tháirg Bougainville Copper Limited ó mhianach Panguna ó na 1970idí go dtí deireadh na 1980idí.
Tá an gnáthchonradh do mhianadóir ainmnithe i gcoinne phraghas London Metal Exchange, lúide na TC-RCanna agus aon phionóis nó creidmheasanna is infheidhme. Féadfar pionóis a mheas in aghaidh comhchruinnithe copair de réir leibhéal na n-eilimintí díobhálacha amhail arsanaic, biosmat, luaidhe nó tungstain. Toisc go bhfuil airgead nó ór i méideanna suntasacha i gcuid mhór de chomhlachtaí méine sulfíde copair, is féidir creidmheas a íoc leis an mianadóir as na miotail seo má tá a dtiúchan laistigh den tiúchan os cionn méid áirithe. Go hiondúil gearrann an ghlantóir nó smelter táille ar an mianadóir bunaithe ar an tiúchan; sonrófar i gconradh tipiciúil go bhfuil creidmheas dlite do gach unsa den mhiotal sa tiúchan os cionn tiúchan áirithe; faoi sin, má dhéantar é a aisghabháil, coimeádfaidh an smelter an miotail agus díolfaidh sé é chun costais a íoc.
Déantar comhdhlúthú copair a thrádáil trí spotchonarthaí nó faoi chonarthaí fadtéarmacha mar tháirge idirmheánach ina cheart féin. Is minic a dhíolann an smelter an miotal copair féin thar ceann an mhianadóir. Íoctar an praghas leis an mianadóir ag an am a dhéanann an smelter-scagthóir an díolachán, ní ag an bpraghas ar dháta seachadta an chomhdhlúthúcháin. Faoi chóras Praghsanna Athfhriotail, comhaontaítear an praghas a bheith ag dáta socraithe sa todhchaí, go hiondúil 90 lá ó am seachadta chuig an smeltóir.
Tá catóide copair de ghrád A de 99.99% copar i leatháin atá 1 cm ar tiús, agus thart ar 1 méadar cearnach a mheá thart ar 200 punt. Is fíor-thráchtearra é, atá inseachadta do agus intrádála ar na malartuithe miotail i gCathair Nua-Eabhrac (COMEX), Londain (London Metals Exchange) agus Shanghai (Shanghai Futures Exchange). Is minic a thrádáiltear catóide copair ar na malartuithe go hindíreach trí bharántas, roghanna, nó conarthaí babhtála sa chaoi is go ndéantar formhór an chopair a thrádáil ar an LME/COMEX/SFE ach go mbaintear amach seachadadh díreach, ag bogadh an chopair fhisiciúil go loighciúil, agus ag aistriú an leatháin chopair ó. na stórais fhisiciúla iad féin.
Is é ASTM B 115-00 an tsonraíocht cheimiceach le haghaidh copar grád leictrealaíoch (caighdeán a shonraíonn íonacht agus friotachas leictreach uasta an táirge).
Mr. Nick Sun [email protected]
Am postála: Meán Fómhair-27-2020