O que é extração de cobre?

A extração de cobre  refere-se aos métodos usados ​​para obter cobre de seus minérios. A conversão do cobre consiste em uma série de processos físicos e eletroquímicos. Os métodos evoluíram e variam de acordo com o país, dependendo da fonte de minério, regulamentos ambientais locais e outros fatores.

Como em todas as operações de mineração, o minério geralmente deve ser beneficiado (concentrado). As técnicas de processamento dependem da natureza do minério. Se o minério for principalmente minerais de cobre de sulfeto (como calcopirita), o minério é triturado e moído para liberar os minerais valiosos dos minerais residuais ('gangue'). Em seguida, é concentrado usando flotação mineral. O concentrado é normalmente vendido para fundições distantes, embora algumas grandes minas tenham fundições localizadas nas proximidades. Essa colocação de minas e fundições era mais típica no século XIX e início do século XX, quando fundições menores podiam ser econômicas. Os concentrados de sulfeto são tipicamente fundidos em fornos como o forno Outokumpu ou Inco ou o forno ISASMELT para produzir mate, que deve ser convertido e refinado para produzir cobre anódico. Finalmente, o processo final de refino é a eletrólise. Por razões econômicas e ambientais, muitos dos subprodutos da extração são recuperados. O gás dióxido de enxofre, por exemplo, é capturado e transformado em ácido sulfúrico – que pode ser usado no processo de extração ou vendido para fins de fabricação de fertilizantes.

Os minérios de cobre oxidado podem ser tratados por extração hidrometalúrgica.

História

A evidência mais antiga de martelagem a frio de cobre nativo vem da escavação em Çayönü Tepesi no leste da Anatólia, que data entre 7200 a 6600 aC. ^[1]  Entre os vários itens considerados votivos ou amuletos havia um que parecia um anzol e outro como um furador. Outra descoberta, na caverna de Shanidar em Mergasur, no Iraque, continha contas de cobre, datadas de 8.700 aC. ^[2]

Uma das mais antigas minas de cobre conhecidas do mundo, em oposição ao uso de depósitos de superfície, está em Timna Valley, Israel, desde o quarto milênio aC, com uso de depósitos de superfície desde o sexto ao quinto milênio. ^{[3] [4]}

O sítio arqueológico de Pločnik no sudeste da Europa (Sérvia) contém a mais antiga evidência datada com segurança ^{[ dúbia – discuta ]} da produção de cobre em alta temperatura, de 5.000 aC. A descoberta em junho de 2010 estende por mais 500 anos o registro anterior de fundição de cobre de Rudna Glava (Sérvia), datado do 5º milênio aC. ^[5]

A tecnologia de fundição de cobre deu origem à Idade do Cobre, também conhecida como Idade Calcolítica, e depois à Idade do Bronze. A Idade do Bronze não teria sido possível sem humanos desenvolvendo tecnologia de fundição.

Concentração

A maioria dos minérios de cobre contém apenas uma pequena porcentagem de metal de cobre ligado a minerais de minério valiosos, com o restante do minério sendo rocha indesejada ou gangaminerais, normalmente minerais de silicato ou minerais de óxido para os quais muitas vezes não há valor. Em alguns casos, os rejeitos foram retirados para recuperar o valor perdido à medida que a tecnologia de recuperação de cobre melhorou. O teor médio de minérios de cobre no século 21 está abaixo de 0,6% de cobre, com uma proporção de minerais de minério econômico (incluindo cobre) sendo inferior a 2% do volume total da rocha de minério. Um objetivo chave no tratamento metalúrgico de qualquer minério é a separação de minerais de minério de minerais de ganga dentro da rocha.

A primeira etapa de qualquer processo dentro de um circuito de tratamento metalúrgico é a moagem ou  cominuição precisa , onde a rocha é triturada para produzir pequenas partículas (<100 μm) consistindo em fases minerais individuais. Essas partículas são então separadas para remoção da ganga (resíduos de rochas), seguida por um processo de liberação física dos minérios da rocha. O processo de liberação de minérios de cobre depende se são minérios de óxido ou sulfeto. ^[6]

As etapas subsequentes dependem da natureza do minério que contém o cobre e do que será extraído. Para minérios óxidos, normalmente é realizado um processo de liberação hidrometalúrgica, que utiliza a natureza solúvel dos minerais do minério em benefício da estação de tratamento metalúrgico. Para minérios de sulfeto, tanto secundário (supergene) quanto primário (hipogene), a flotação de espuma é usada para separar fisicamente o minério da ganga. Para corpos de minério de cobre nativo especial ou seções de corpos de minério ricos em cobre nativo supergênico, este mineral pode ser recuperado por um simples circuito de gravidade.

Flotação de espuma

 

Células de flotação de espuma para concentrar minerais de cobre e sulfeto de níquel, Falconbridge, Ontário.

O processo moderno de flotação de espuma foi inventado independentemente no início de 1900 na Austrália por CV Potter e na mesma época por GD Delprat. ^[7]

 

Bolhas de ar carregadas de sulfeto de cobre em uma célula Jameson na planta de flotação da Prominent Hillmine no sul da Austrália

Todos os minérios de sulfetos primários de sulfetos de cobre e a maioria dos concentrados de sulfetos de cobre secundários (sendo calcocita) são submetidos à fundição. Existem alguns processos de lixiviação em cuba ou lixiviação sob pressão para solubilizar concentrados de calcocita e produzir cátodo de cobre a partir da solução de lixiviado resultante, mas esta é uma parte menor do mercado.

Os concentrados de carbonato são um produto relativamente menor produzido a partir de plantas de cimentação de cobre, normalmente como o estágio final de uma operação de lixiviação em pilha. Tais concentrados de carbonato podem ser tratados por uma planta de extração por solvente e eletrodeposição (SX-EW) ou fundidos.

O minério de cobre é triturado e moído em um tamanho tal que um grau aceitavelmente alto de liberação ocorreu entre os minerais de minério de sulfeto de cobre e os minerais de ganga. O minério é então umedecido, suspenso em uma pasta e misturado com xantatos ou outros reagentes, que tornam as partículas de sulfeto hidrofóbicas. Reagentes típicos incluem etilxantato de potássio e etilxantato de sódio, mas também são usados ​​ditiofosfatos e ditiocarbamatos.

O minério tratado é introduzido em um tanque de aeração cheio de água contendo surfactante como metilisobutil carbinol (MIBC). O ar é constantemente forçado através da pasta e as bolhas de ar se ligam às partículas hidrofóbicas de sulfeto de cobre, que são conduzidas para a superfície, onde formam uma espuma e são retiradas. Essas escumadeiras geralmente são submetidas a uma célula limpadora para remover o excesso de silicatos e remover outros minerais de sulfeto que podem afetar negativamente a qualidade do concentrado (normalmente, galena) e o concentrado final enviado para fundição. A rocha que não flutuou na célula de flotação é descartada como rejeitos ou processada para extrair outros metais, como chumbo (da galena) e zinco (da esfalerita), caso existam. Para melhorar a eficiência do processo, utiliza-se cal para elevar o pH do banho-maria, fazendo com que o coletor se ionize mais e se ligue preferencialmente à calcopirita (CuFeS ₂) e evite a pirita (FeS ₂). O ferro existe em ambos os minerais da zona primária. Os minérios de cobre contendo calcopirita podem ser concentrados para produzir um concentrado com entre 20% e 30% de cobre concentrado (geralmente 27–29% de cobre); o restante do concentrado é ferro e enxofre na calcopirita e impurezas indesejadas, como minerais de ganga de silicato ou outros minerais de sulfeto, normalmente quantidades menores de pirita, esfalerita ou galena. Os concentrados de calcocita normalmente apresentam teores entre 37% e 40% de cobre em concentrado, pois a calcocita não possui ferro dentro do mineral.

Extração hidrometalúrgica

Minérios de sulfeto

Sulfetos secundários – aqueles formados por enriquecimento secundário supergênico – são resistentes ( refratários ) à lixiviação sulfúrica. Esses minérios são uma mistura de carbonato de cobre, sulfato, fosfato e minerais de óxido e minerais de sulfeto secundários, predominantemente calcocita, mas outros minerais, como digenita, podem ser importantes em alguns depósitos.

Minérios supergênicos ricos em sulfetos podem ser concentrados usando flotação de espuma. Um concentrado típico de calcocita pode classificar entre 37% e 40% de cobre em sulfeto, tornando-os relativamente baratos para fundir em comparação com os concentrados de calcopirita.

Alguns depósitos de sulfeto supergênicos podem ser lixiviados usando um processo de lixiviação de pilha de oxidação bacteriana para oxidar os sulfetos em ácido sulfúrico, o que também permite a lixiviação simultânea com ácido sulfúrico para produzir uma solução de sulfato de cobre. Tal como acontece com os minérios de óxido, as tecnologias de extração por solvente e eletrolítica são usadas para recuperar o cobre da solução de lixiviação grávida.

Minérios de sulfeto supergênicos ricos em minerais de cobre nativos são refratários ao tratamento com lixiviação de ácido sulfúrico em todas as escalas de tempo praticáveis, e as partículas de metal densas não reagem com meios de flotação de espuma. Normalmente, se o cobre nativo for uma parte menor de um perfil supergênico, ele não será recuperado e reportará aos rejeitos. Quando ricos o suficiente, os corpos de minério de cobre nativo podem ser tratados para recuperar o cobre contido por meio de um circuito de separação por gravidade, onde a densidade do metal é usada para liberá-lo dos minerais de silicato mais leves. Muitas vezes, a natureza da ganga é importante, pois os minérios de cobre nativos ricos em argila são difíceis de liberar.

Minérios de óxido

Corpos de minério de cobre oxidado podem ser tratados através de vários processos, com processos hidrometalúrgicos usados ​​para tratar minérios de óxido dominados por minerais de carbonato de cobre, como azurita e malaquita, e outros minerais solúveis, como silicatos, como crisocola, ou sulfatos, como atacamita e assim por diante.

Esses minérios de óxido são geralmente lixiviados por ácido sulfúrico, geralmente em um processo de lixiviação em pilha ou lixiviação de despejo para liberar os minerais de cobre em uma solução de ácido sulfúrico carregado com sulfato de cobre em solução. A solução de sulfato de cobre (a solução de lixiviação grávida) é então despojada de cobre através de uma planta de extração por solvente e eletrolítica (SX-EW), com o ácido sulfúrico barrado (desnudado) reciclado de volta para as pilhas. Alternativamente, o cobre pode ser precipitado da solução grávida por contato com sucata de ferro; um processo chamado cimentação. O cobre de cimento é normalmente menos puro que o cobre SX-EW. Comumente o ácido sulfúrico é usado como lixiviante para óxido de cobre, embora seja possível usar água, principalmente para minérios ricos em minerais de sulfato ultra-solúveis. ^{[ citação necessária ]}

Em geral, a flotação por espuma não é usada para concentrar minérios de óxido de cobre, pois os minerais de óxido não respondem aos produtos químicos ou processo de flotação por espuma (ou seja, eles não se ligam aos produtos químicos à base de querosene). Minérios de óxido de cobre foram ocasionalmente tratados por flotação de espuma por meio de sulfetação dos minerais de óxido com certos produtos químicos que reagem com as partículas minerais de óxido para produzir uma fina camada de sulfeto (geralmente calcocita), que pode então ser ativada pela planta de flotação de espuma.

Fundição de sulfeto

Até a segunda metade do século 20, a fundição de minérios de sulfeto era quase o único meio de produção de cobre metálico a partir de minérios extraídos ( produção primária  de cobre). Davenport, et al, observaram em 2002 que, mesmo assim, 80% da produção global de cobre primário era de minerais de cobre-ferro-enxofre e que a grande maioria deles era tratada por fundição.

O cobre foi inicialmente recuperado de minérios de sulfeto por fundição direta do minério em um forno. ^[9]  As fundições foram inicialmente localizadas perto das minas para minimizar o custo de transporte. Isso evitou os custos proibitivos de transportar os minerais residuais e o enxofre e o ferro presentes nos minerais contendo cobre. No entanto, à medida que a concentração de cobre nas jazidas de minério diminuiu, os custos energéticos da fundição de todo o minério também se tornaram proibitivos, sendo necessário concentrar os minérios primeiro.

As técnicas iniciais de concentração incluíam seleção manual ^[10]  e concentração por gravidade. Eles resultaram em altas perdas de cobre. Consequentemente, o desenvolvimento do processo de flotação de espuma foi um grande passo em frente no processamento mineral. ^[11]  Tornou possível o desenvolvimento da gigantesca mina Bingham Canyon em Utah. ^[12]

No século XX, a maioria dos minérios estava concentrada antes da fundição. A fundição foi realizada inicialmente usando plantas de sinterização e altos-fornos, ^[13]  ou com torrefadores e fornos reverberatórios. ^[14]  A torrefação e a fundição em forno reverberatório dominaram a produção primária de cobre até a década de 1960. ^[8]

Assar

O processo de torrefação é geralmente realizado em combinação com fornos reverberatórios. No torrador, o concentrado de cobre é parcialmente oxidado para produzir “calcina” e gás de dióxido de enxofre. A estequiometria da reação que ocorre é:

2 CuFeS ₂ + 3 O ₂ → 2 FeO + 2 CuS + 2 SO ₂

A torrefação geralmente deixa mais enxofre no produto calcinado (15% no caso do torrador em Mount Isa Mines ^[15] ) do que uma planta de sinterização deixa no produto sinterizado (cerca de 7% no caso do refino eletrolítico e fundição de fundição ^{[ 16]} ).

A partir de 2005, a torrefação não é mais comum no tratamento de concentrado de cobre, porque sua combinação com fornos reverberatórios não é energeticamente eficiente e a concentração de SO ₂ no gás de saída do torrador é muito diluída para uma captura econômica. ^[8]  A fundição direta é agora preferida, por exemplo, usando as seguintes tecnologias de fundição: fundição flash, fornos Isasmelt, Noranda, Mitsubishi ou El Teniente. ^[8]

Fundição

 

Substituição da fundição em forno reverberatório por fundição flash, em função do número de fundições de cobre que utilizam esta tecnologia.

A fusão inicial do material a ser fundido é geralmente referida como a  etapa de fundição  ou  de fundição fosca  . Pode ser realizado em uma variedade de fornos, incluindo alto-fornos obsoletos e fornos reverberatórios, bem como fornos flash, fornos Isasmelt, etc. ^[8]  O produto desta etapa de fundição é uma mistura de cobre, ferro e enxofre que é enriquecido em cobre, e que é chamado  de fosco  ou  de fosco de cobre.^[8]  O termo  grau fosco  é normalmente usado para se referir ao teor de cobre do fosco. ^[17]

O objetivo da etapa de fundição fosca é eliminar o máximo possível de minerais indesejados de ferro, enxofre e  ganga  (como sílica, magnésia, alumina e calcário), minimizando a perda de cobre. ^[17]  Isso é obtido pela reação de sulfetos de ferro com oxigênio (no ar ou ar enriquecido com oxigênio) para produzir óxidos de ferro (principalmente como FeO, mas com alguma magnetita (Fe ₃O ₄)) e dióxido de enxofre. ^[17]

Sulfeto de cobre e óxido de ferro podem se misturar, mas quando sílica suficiente é adicionada, uma camada de escória separada é formada. ^[18]  A adição de sílica também reduz o ponto de fusão (ou, mais propriamente, a temperatura liquidus) da escória, o que significa que o processo de fundição pode ser operado a uma temperatura mais baixa. ^[18]

A reação de formação de escória é:

FeO + SiO ₂ → FeO.SiO ₂^[17]

A escória é menos densa que o fosco, então forma uma camada que flutua sobre o fosco. ^[19]

O cobre pode ser perdido do fosco de três maneiras: como óxido cuproso (Cu ₂O) dissolvido na escória, ^[20]  como sulfeto de cobre dissolvido na escória ^[21]  ou como pequenas gotículas (ou  prills ) de fosco suspensas na escória. escória. ^{[22] [23]}

A quantidade de cobre perdida como óxido de cobre aumenta à medida que o potencial de oxigênio da escória aumenta. ^[23]  O potencial de oxigênio geralmente aumenta à medida que o teor de cobre do fosco é aumentado. ^[24]  Assim, a perda de cobre como óxido aumenta à medida que o teor de cobre do fosco aumenta. ^[25]

Por outro lado, a solubilidade do cobre sulfídico na escória diminui à medida que o teor de cobre do fosco aumenta além de cerca de 40%. ^[21]  Nagamori calculou que mais da metade do cobre dissolvido em escórias de mattes contendo menos de 50% de cobre é cobre sulfídica. Acima desta figura, o cobre oxídico começa a dominar. ^[21]

A perda de cobre como prills suspensos na escória depende do tamanho dos prills, da viscosidade da escória e do tempo de sedimentação disponível. ^[26]  Rosenqvist sugeriu que cerca de metade das perdas de cobre para escória eram devido a prills suspensos. ^[26]

A massa de escória gerada na etapa de fundição depende do teor de ferro do material alimentado no forno de fundição e do grau de mate desejado. Quanto maior o teor de ferro da alimentação, mais ferro precisará ser rejeitado na escória para um determinado grau fosco. Da mesma forma, aumentar o teor de mate desejado requer a rejeição de mais ferro e um aumento no volume de escória.

Assim, os dois fatores que mais afetam a perda de cobre para escória na etapa de fundição são:

• grau fosco
• massa de escória. ^[18]

Isso significa que há um limite prático de quão alto o grau de fosco pode ser se a perda de cobre para escória deve ser minimizada. Portanto, são necessários mais estágios de processamento (conversão e refino por fogo).

As subseções a seguir descrevem brevemente alguns dos processos usados ​​na fundição de mate.

Fundição em forno reverberatório

Os fornos reverberatórios são fornos longos que podem tratar concentrado úmido, seco ou torrado. ^[8]  A maioria dos fornos reverberatórios usados ​​nos últimos anos tratou o concentrado torrado porque colocar materiais de alimentação secos no forno reverberatório é mais eficiente em termos energéticos e porque a eliminação de parte do enxofre no torrador resulta em graus mais altos de fosco. ^[8]

A alimentação do forno reverberatório é adicionada ao forno através de orifícios de alimentação ao longo dos lados do forno. ^[8]  Sílica adicional é normalmente adicionada para ajudar a formar a escória. O forno é aceso com queimadores utilizando carvão pulverizado, óleo combustível ou gás natural ^[27]  e a carga sólida é fundida.

Além disso, os fornos reverberatórios podem ser alimentados com escória fundida do estágio de conversão posterior para recuperar o cobre contido e outros materiais com alto teor de cobre. ^[27]

Como o banho do forno reverberatório é quiescente, ocorre muito pouca oxidação da alimentação (e, portanto, muito pouco enxofre é eliminado do concentrado). É essencialmente um processo de fusão. ^[26]  Consequentemente, os fornos reverberatórios carregados a úmido têm menos cobre em seu produto fosco do que os fornos carregados com calcina, e também têm menores perdas de cobre para a escória. ^[27]  Gill cita um valor de cobre em escória de 0,23% para um forno reverberatório com carga úmida versus 0,37% para um forno carregado com calcina. ^[27]

No caso dos fornos carregados com calcina, uma parte significativa do enxofre foi eliminada durante a etapa de torrefação, e a calcina consiste em uma mistura de óxidos e sulfetos de cobre e ferro. O forno reverberatório atua para permitir que essas espécies se aproximem do equilíbrio químico na temperatura de operação do forno (aproximadamente 1600 °C na extremidade do queimador do forno e cerca de 1200 °C na extremidade da chaminé; ^[28]  o fosco é cerca de 1100 °C e a escória é de cerca de 1195 °C ^[27] ). Nesse processo de equilíbrio, o oxigênio associado aos compostos de cobre troca com o enxofre associado aos compostos de ferro, aumentando o teor de óxido de ferro do forno, e os óxidos de ferro interagem com a sílica e outros materiais óxidos para formar a escória. ^[27]

A principal reação de equilíbrio é:

Cu ₂O + FeS = Cu ₂S + FeO ^[27]

A escória e o fosco formam camadas distintas que podem ser removidas do forno como fluxos separados. A camada de escória é periodicamente deixada fluir através de um orifício na parede do forno acima da altura da camada fosca. O fosco é retirado drenando-o através de um furo em panelas para que seja transportado por guindaste até os conversores. ^[27]  Este processo de drenagem é conhecido como  torneira  do forno. ^[27]  O taphole fosco é normalmente um furo através de um bloco de cobre resfriado a água que evita a erosão dos tijolos refratários que revestem o forno. Quando a remoção do fosco ou escória é completada, o furo é normalmente tapado com argila, que é removida quando o forno está pronto para ser novamente rosqueado.

Os fornos reverberatórios eram frequentemente usados ​​para tratar a escória de conversão fundida para recuperar o cobre contido. ^[27]  Este seria despejado nos fornos a partir de conchas transportadas por guindastes. No entanto, a escória do conversor é rica em magnetita ^[29]  e parte dessa magnetita precipitaria da escória do conversor (devido ao seu ponto de fusão mais alto), formando um acréscimo na fornalha do forno reverberatório e necessitando de desligamentos do forno para remover o acréscimo. ^[29]  Esta formação de acreção limita a quantidade de escória do conversor que pode ser tratada em um forno reverberatório. ^[29]

Embora os fornos reverberatórios tenham perdas de cobre muito baixas para a escória, eles não são muito eficientes em termos energéticos e as baixas concentrações de dióxido de enxofre em seus gases de escape tornam sua captura antieconômica. ^[8]  Consequentemente, os operadores de fundição dedicaram muito dinheiro nas décadas de 1970 e 1980 ao desenvolvimento de novos processos de fundição de cobre mais eficientes. ^[30]  Além disso, as tecnologias de fundição flash foram desenvolvidas em anos anteriores e começaram a substituir os fornos reverberatórios. Em 2002, 20 dos 30 fornos reverberatórios que ainda funcionavam em 1994 foram desligados. ^[8]

Fundição em forno flash

Na fundição instantânea, o concentrado é disperso em uma corrente de ar ou oxigênio e as reações de fundição são em grande parte concluídas enquanto as partículas minerais ainda estão em voo. ^[30]  As partículas reagidas então se depositam em um banho no fundo do forno, onde se comportam como a calcina em um forno reverberatório. ^[31]  Uma camada de escória se forma no topo da camada fosca, e elas podem ser extraídas separadamente do forno. ^[31]

Convertendo

 

Cobre sem oxigênio, também conhecido como cobre “Tough-pitch” (cerca de 98% puro), contendo antimônio e níquel

O fosco, que é produzido na fundição, contém 30-70% de cobre (dependendo do processo usado e da filosofia de operação da fundição), principalmente como sulfeto de cobre, bem como sulfeto de ferro. O enxofre é removido a alta temperatura como dióxido de enxofre soprando ar através do fosco fundido:

2 CuS + 3 O ₂ → 2 CuO + 2 SO ₂

CuS + O ₂ → Cu + SO ₂

Em uma reação paralela o sulfeto de ferro é convertido em escória:

2 FeS + 3 O ₂ → 2 FeO + 2 SO ₂

2 FeO + SiO ₂ → Fe ₂SiO ₄

A pureza deste produto é de 98%, é conhecido como  blister  por causa da superfície quebrada criada pelo escape do gás dióxido de enxofre quando os  porcos  ou lingotes de cobre do blister são resfriados. Os subprodutos gerados no processo são dióxido de enxofre e escória. O dióxido de enxofre é capturado para uso em processos de lixiviação anteriores.

Refinação de fogo

O cobre blister é colocado em um forno anódico, um forno que refina o cobre blister em cobre ânodo em dois estágios, removendo a maior parte do enxofre e ferro restantes e, em seguida, removendo o oxigênio introduzido durante o primeiro estágio. Este segundo estágio, muitas vezes referido como  poling ,  é feito soprando gás natural, ou algum outro agente redutor, através do óxido de cobre fundido. Quando esta chama queima em verde, indicando o espectro de oxidação do cobre, o oxigênio foi principalmente queimado. Isso cria cobre em cerca de 99% puro.

Eletrorrefinação

 

Aparelhos para refino eletrolítico de cobre

O cobre é refinado por eletrólise. Os ânodos fundidos de cobre blister processado são colocados em uma solução aquosa de 3-4% de sulfato de cobre e 10-16% de ácido sulfúrico. Os cátodos são folhas finas laminadas de cobre altamente puro ou, mais comumente hoje em dia, folhas de partida de aço inoxidável reutilizáveis ​​(como no processo IsaKidd). ^[32]  Um potencial de apenas 0,2–0,4 volts é necessário para o início do processo. Em plantas industriais são possíveis densidades de corrente de até 420 A/m ² . ^[33]  No ânodo, o cobre e os metais menos nobres se dissolvem. Metais mais nobres, como prata, ouro, selênio e telúrio, depositam-se no fundo da célula como lodo de ânodo, que forma um subproduto vendável. Íons de cobre(II) migram através do eletrólito para o cátodo. No cátodo, cobre-se placas de metal, mas constituintes menos nobres, como arsênico e zinco, permanecem em solução, a menos que uma voltagem mais alta seja usada. ^[34]  As reações são:

No ânodo: Cu _(s)  → Cu ²⁺ _(aq)  + 2e ⁻

No cátodo: Cu ²⁺ _(aq)  + 2e ⁻  → Cu _(s)

Comercialização de concentrado e cobre

Os concentrados de cobre produzidos pelas minas são vendidos para smelters e refinadores que tratam o minério e refinam o cobre e cobram por esse serviço via taxas de tratamento (TCs) e taxas de refino (RCs). O mercado global de concentrado de cobre  ^[35] foi avaliado em US$ 81 bilhões em 2019 e está projetado para atingir US$ 93 bilhões em 2027, expandindo a um CAGR de 2,5%. Os TCs são cobrados em US$ por tonelada de concentrado tratado e os RCs são cobrados em centavos por libra tratada, denominados em dólares americanos, com preços de referência fixados anualmente pelas principais fundições japonesas. O cliente, neste caso, pode ser uma fundição, que vende lingotes de cobre blister para um refinador, ou uma fundição-refinaria que é integrada verticalmente.

Uma forma predominante de concentrado de cobre contém ouro e prata, como a produzida pela Bougainville Copper Limited da mina de Panguna do início dos anos 1970 até o final dos anos 1980.

O contrato típico para um minerador é denominado em relação ao preço da London Metal Exchange, menos os TC-RCs e quaisquer penalidades ou créditos aplicáveis. As penalidades podem ser aplicadas contra os concentrados de cobre de acordo com o nível de elementos deletérios, como arsênico, bismuto, chumbo ou tungstênio. Como uma grande parte dos corpos de minério de sulfeto de cobre contém prata ou ouro em quantidades apreciáveis, um crédito pode ser pago ao minerador por esses metais se sua concentração  no concentrado  for superior a um determinado valor. Normalmente o refinador ou fundidor cobra do minerador uma taxa baseada na concentração; um contrato típico especificará que um crédito é devido para cada onça do metal no concentrado acima de uma certa concentração; abaixo disso, se for recuperado, a fundição ficará com o metal e o venderá para custear os custos.

O concentrado de cobre é negociado por meio de contratos à vista ou contratos de longo prazo como um produto intermediário por direito próprio. Muitas vezes, a fundição vende o próprio metal de cobre em nome do minerador. O minerador recebe o preço no momento em que a fundição-refinaria faz a venda, não o preço na data de entrega do concentrado. Sob um sistema de Preço Cotação, o preço é acordado em uma data fixa no futuro, normalmente 90 dias a partir do momento da entrega à fundição.

O cátodo de cobre de grau A é de 99,99% de cobre em folhas com 1 cm de espessura e aproximadamente 1 metro quadrado pesando aproximadamente 200 libras. É uma verdadeira mercadoria, entregue e negociável nas bolsas de metais na cidade de Nova York (COMEX), Londres (London Metals Exchange) e Xangai (Shanghai Futures Exchange). Frequentemente, o cátodo de cobre é negociado nas bolsas indiretamente por meio de warrants, opções ou contratos de swap, de modo que a maior parte do cobre é negociada na LME/COMEX/SFE, mas a entrega é feita diretamente, movendo logisticamente o cobre físico e transferindo a folha de cobre da os próprios armazéns físicos.

A especificação química para cobre de grau eletrolítico é ASTM B 115-00 (um padrão que especifica a pureza e a resistividade elétrica máxima do produto).

Mr. Nick Sun     [email protected]