Bakır Ekstraksiyonu Nedir?
Bakır ekstraksiyonu , cevherlerinden bakır elde etmek için kullanılan yöntemleri ifade eder. Bakırın dönüştürülmesi bir dizi fiziksel ve elektrokimyasal işlemden oluşur. Yöntemler gelişmiştir ve cevher kaynağına, yerel çevresel düzenlemelere ve diğer faktörlere bağlı olarak ülkeden ülkeye değişiklik göstermektedir.
Tüm madencilik işlemlerinde olduğu gibi, cevher genellikle zenginleştirilmelidir (konsantre). İşleme teknikleri cevherin doğasına bağlıdır. Cevher esas olarak sülfürlü bakır mineralleriyse (kalkopirit gibi), cevher ezilir ve değerli mineralleri atık ('gang') minerallerden kurtarmak için öğütülür. Daha sonra mineral flotasyon kullanılarak konsantre edilir. Konsantre tipik olarak daha sonra uzaktaki izabe tesislerine satılır, ancak bazı büyük madenlerde yakınlarda bulunan izabe tesisleri bulunur. Madenlerin ve izabe tesislerinin bu şekilde bir arada bulunması, daha küçük izabe tesislerinin ekonomik olabileceği 19. ve 20. yüzyılın başlarında daha tipikti. Sülfür konsantreleri tipik olarak Outokumpu veya Inco flaş fırını veya ISASMELT fırını gibi fırınlarda mat üretmek için eritilir, bu fırınlar anot bakır üretmek için dönüştürülmeli ve rafine edilmelidir. Son olarak, son arıtma işlemi elektrolizdir. Ekonomik ve çevresel nedenlerle, ekstraksiyon yan ürünlerinin çoğu geri kazanılmaktadır. Örneğin kükürt dioksit gazı yakalanır ve daha sonra ekstraksiyon işleminde kullanılabilen veya gübre üretimi gibi amaçlarla satılabilen sülfürik aside dönüştürülür.
Oksitlenmiş bakır cevherleri hidrometalurjik ekstraksiyon ile işlenebilir.
Tarih
1905 yılında Copper Country'deki Tamarack madenindeki madenciler
Yerli bakırın soğuk dövülmesinin en eski kanıtı, Doğu Anadolu'daki Çayönü Tepesi'nde MÖ 7200 ile 6600 yılları arasına tarihlenen kazılardan gelmektedir. [1] Adak veya tılsım olarak kabul edilen çeşitli eşyalardan biri oltaya, biri de bıza benziyordu. Irak, Mergasur'daki Shanidar Mağarası'nda bakır boncuklar içeren bir başka buluntu, MÖ 8.700'e tarihleniyor. [2]
Dünyanın bilinen en eski bakır madenlerinden biri, yüzey yataklarının kullanımının aksine, MÖ dördüncü binyıldan beri İsrail'in Timna Vadisi'ndedir ve altıncı ila beşinci binyıldan beri yüzey yatağı kullanımı ile. [3] [4]
Güneydoğu Avrupa'daki (Sırbistan) Pločnik arkeolojik alanı, [ şüpheli - tartışılan ] kanıtları içermektedir. Haziran 2010'daki buluntu, Rudna Glava'dan (Sırbistan) MÖ 5. binyıla tarihlenen bakır ergitme rekorunu 500 yıl daha uzatıyor. [5] yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bakır eritme teknolojisi, Bakır Çağı, yani Kalkolitik Çağ ve ardından Tunç Çağı'na yol açtı. Bronz Çağı, insanlar eritme teknolojisi geliştirmeden mümkün olmazdı.
konsantrasyon
Cevherlerde azalan bakır konsantrasyonu artık cevherlerin ön işleme tabi tutulmasını gerektirir.
Çoğu bakır cevheri, değerli cevher mineralleri içinde bağlı bakır metalinin yalnızca küçük bir yüzdesini içerir, cevherin geri kalanı istenmeyen kaya veya gang mineralleri, tipik olarak silikat mineralleri veya çoğu zaman değeri olmayan oksit mineralleridir. Bazı durumlarda, bakırın geri kazanılması için teknoloji geliştikçe kayıp değeri geri kazanmak için artıklar geri çekilmiştir. 21. yüzyıldaki ortalama bakır cevheri derecesi, %0,6 bakırın altındadır ve ekonomik cevher minerallerinin (bakır dahil) oranı, cevher kayasının toplam hacminin %2'sinden azdır. Herhangi bir cevherin metalurjik arıtımında kilit bir amaç, cevher minerallerinin kaya içindeki gang minerallerinden ayrılmasıdır.
Metalurjik arıtma devresindeki herhangi bir işlemin ilk aşaması ufalamadır . Bu parçacıklar daha sonra gangı (kayaç kalıntıları) çıkarmak için ayrılır, ardından cevher minerallerinin kayadan fiziksel olarak serbest bırakılması süreci takip eder. Bakır cevherlerinin serbest bırakılma süreci, bunların oksit veya sülfür cevherleri olmalarına bağlıdır. [6]
Sonraki adımlar, bakır içeren cevherin doğasına ve neyin çıkarılacağına bağlıdır. Oksit cevherleri için, normal olarak, cevher minerallerinin çözünür yapısını metalurjik arıtma tesisinin avantajına kullanan bir hidrometalurjik serbest bırakma işlemi yapılır. Hem ikincil (süpergen) hem de birincil (hipojen) sülfür cevherleri için, cevheri gangdan fiziksel olarak ayırmak için köpük yüzdürme kullanılır. Özel doğal bakır içeren cevher gövdeleri veya süperjen doğal bakır açısından zengin cevher kütlelerinin bölümleri için, bu mineral basit bir yerçekimi devresi ile geri kazanılabilir.
köpük yüzdürme
Bakır ve nikel sülfür minerallerini konsantre etmek için köpük yüzdürme hücreleri, Falconbridge, Ontario.
Modern köpük yüzdürme işlemi, 1900'lerin başında bağımsız olarak Avustralya'da CV Potter ve yaklaşık olarak aynı zamanlarda GD Delprat tarafından icat edildi. [7]
Güney Avustralya'daki Prominent Hillmine'nin yüzdürme tesisindeki bir Jameson Hücresinde bakır sülfür yüklü hava kabarcıkları
Bakır sülfürlerin tüm birincil sülfit cevherleri ve ikincil bakır sülfürlerin (kalkosit olan) çoğu konsantreleri ergitme işlemine tabi tutulur. Kalkosit konsantrelerini çözündürmek ve elde edilen sızıntı suyu çözeltisinden bakır katot üretmek için bazı tekne liç veya basınçlı liç prosesleri mevcuttur, ancak bu pazarın küçük bir parçasıdır.
Karbonat konsantreleri, tipik olarak bir yığın liç işleminin son aşaması olarak bakır sementasyon tesislerinden üretilen nispeten küçük bir üründür. Bu tür karbonat konsantreleri, bir solvent ekstraksiyonu ve elektrokazanma (SX-EW) tesisi ile işlenebilir veya eritilebilir.
Bakır cevheri ezilir ve bakır sülfür cevheri mineralleri ile gang mineralleri arasında kabul edilebilir derecede yüksek bir serbestleşme meydana gelecek bir boyuta öğütülür. Cevher daha sonra ıslatılır, bir bulamaç içinde süspanse edilir ve sülfit partiküllerini hidrofobik hale getiren ksantatlar veya diğer reaktifler ile karıştırılır. Tipik reaktifler arasında potasyum etilksantat ve sodyum etilksantat bulunur, ancak ditiyofosfatlar ve ditiyokarbamatlar da kullanılır.
İşlenmiş cevher, metilizobütil karbinol (MIBC) gibi yüzey aktif madde içeren su dolu bir havalandırma tankına verilir. Hava, bulamaç boyunca sürekli olarak zorlanır ve hava kabarcıkları, yüzeye iletilen hidrofobik bakır sülfür parçacıklarına yapışır, burada bir köpük oluştururlar ve sıyrılırlar. Bu sıyırmalar genellikle fazla silikatları gidermek ve konsantre kalitesini (tipik olarak galen) ve ergitme için gönderilen nihai konsantreyi olumsuz yönde etkileyebilecek diğer sülfür minerallerini çıkarmak için bir temizleyici-süpürücü hücreye tabi tutulur. Yüzdürme hücresinde yüzmeyen kaya, ya atık olarak atılır ya da varsa kurşun (galen) ve çinko (sfaleritten) gibi diğer metalleri çıkarmak için daha fazla işlenir. Proses verimliliğini artırmak için, su banyosunun pH'ını yükseltmek için kireç kullanılır, bu da kollektörün daha fazla iyonlaşmasına ve tercihen kalkopirite (CuFeS 2) bağlanmasına ve piritten (FeS 2 ) kaçınmasına 2. Demir, her iki birincil bölge mineralinde de bulunur. Kalkopirit içeren bakır cevherleri, %20 ila %30 arasında konsantre bakır (genellikle %27-29 bakır) içeren bir konsantre üretmek için konsantre edilebilir; konsantrenin geri kalanı kalkopirit içindeki demir ve kükürt ve silikat gang mineralleri veya diğer sülfür mineralleri gibi istenmeyen safsızlıklar, tipik olarak az miktarda pirit, sfalerit veya galendir. Kalkosit konsantreleri tipik olarak %37 ile %40 arasında konsantre bakır içerir, çünkü kalkosit mineral içinde demir içermez.
Hidrometalurjik ekstraksiyon
sülfür cevherleri
İkincil sülfürler - süperjen ikincil zenginleştirme ile oluşturulanlar - sülfürik liçlere karşı dirençlidir ( refrakter ). Bu cevherler bakır karbonat, sülfat, fosfat ve oksit mineralleri ile ikincil sülfid minerallerinin bir karışımıdır, baskın olarak kalkosit ancak bazı yataklarda dijenit gibi diğer mineraller önemli olabilir.
Sülfürler açısından zengin süperjen cevherler, köpüklü yüzdürme kullanılarak konsantre edilebilir. Tipik bir kalkosit konsantresi, sülfür içinde %37 ile %40 arasında bakır derecesine sahip olabilir, bu da onları kalkopirit konsantrelerine kıyasla eritme açısından nispeten ucuz hale getirir.
Bazı süperjen sülfür birikintileri, sülfidleri sülfürik aside oksitlemek için bir bakteriyel oksidasyon yığın liçi işlemi kullanılarak liçlenebilir, bu da bir bakır sülfat çözeltisi üretmek için sülfürik asit ile eş zamanlı liç yapılmasına izin verir. Oksit cevherlerinde olduğu gibi, işlenmiş liç çözeltisinden bakırın geri kazanılması için solvent ekstraksiyonu ve elektrokazanma teknolojileri kullanılır.
Doğal bakır mineralleri bakımından zengin süperjen sülfür cevherleri, uygulanabilir tüm zaman ölçeklerinde sülfürik asit liçi ile işleme karşı dirençlidir ve yoğun metal partiküller, köpüklü yüzdürme ortamı ile reaksiyona girmez. Tipik olarak, eğer doğal bakır bir süperjen profilinin küçük bir parçasıysa, geri kazanılmayacak ve artıklara rapor edilecektir. Yeterince zengin olduğunda, doğal bakır cevheri gövdeleri, metal yoğunluğunun onu daha hafif silikat minerallerinden serbest bırakmak için kullanıldığı bir yerçekimi ayırma devresi yoluyla içerdiği bakırı geri kazanmak için işlenebilir. Kil bakımından zengin doğal bakır cevherlerinin serbest bırakılmasının zor olduğu kanıtlandığından, genellikle gangın doğası önemlidir.
oksit cevherleri
Oksitlenmiş bakır cevheri gövdeleri, azurit ve malakit gibi bakır karbonat minerallerinin ve krizokol gibi silikatlar veya atakamit ve benzeri sülfatlar gibi diğer çözünür minerallerin hakim olduğu oksit cevherlerini işlemek için kullanılan hidrometalurjik işlemlerle çeşitli işlemlerle işlenebilir.
Bu tür oksit cevherleri, bakır minerallerini çözelti içinde bakır sülfat yüklü bir sülfürik asit çözeltisine serbest bırakmak için genellikle bir yığın liçi veya dökümlü liç işleminde, genellikle sülfürik asit ile süzülür. Bakır sülfat solüsyonu (ham liç solüsyonu) daha sonra bir solvent ekstraksiyonu ve elektrokazanma (SX-EW) tesisi aracılığıyla bakırdan sıyrılır ve çubuklu (soyulmuş) sülfürik asit yığınlara geri döndürülür. Alternatif olarak, bakır, hurda demir ile temas ettirilerek hamile çözeltiden çökeltilebilir; sementasyon adı verilen bir süreç. Çimento bakır normalde SX-EW bakırdan daha az saftır. Özellikle ultra çözünür sülfat mineralleri açısından zengin cevherler için su kullanmak mümkün olsa da, yaygın olarak sülfürik asit bakır oksit için bir sızıntı maddesi olarak kullanılır. [ alıntı gerekli ] kanıtları içermektedir.
Genel olarak, oksit mineralleri köpüklü yüzdürme kimyasallarına veya işlemine yanıt vermediğinden (yani, kerosen bazlı kimyasallara bağlanmadıklarından), köpüklü yüzdürme bakır oksit cevherlerini konsantre etmek için kullanılmaz. Bakır oksit cevherleri zaman zaman, oksit minerallerinin, daha sonra köpüklü yüzdürme tesisi tarafından aktive edilebilen ince bir sülfit (genellikle kalkozit) üretmek için oksit mineral parçacıkları ile reaksiyona giren belirli kimyasallarla sülfidasyonu yoluyla köpüklü yüzdürme yoluyla işlenmiştir.
sülfür eritme
20. yüzyılın ikinci yarısına kadar, sülfür cevherlerinin eritilmesi, maden cevherlerinden bakır metali üretmenin neredeyse tek yoluydu ( birincil bakır üretimi). Davenport ve diğerleri, 2002 yılında, küresel birincil bakır üretiminin %80'inin bakır-demir-kükürt minerallerinden yapıldığını ve bunların büyük çoğunluğunun eritme ile işlendiğini belirtti.
Bakır, başlangıçta, cevherin bir fırında doğrudan eritilmesiyle sülfür cevherlerinden geri kazanıldı. [9] Dökümhaneler, nakliye maliyetini en aza indirmek için başlangıçta madenlerin yakınına yerleştirildi. Bu, atık minerallerin ve bakır içeren minerallerde bulunan kükürt ve demirin taşınmasının engelleyici maliyetlerini önledi. Bununla birlikte, cevher kütlelerindeki bakır konsantrasyonu azaldıkça, cevherin tamamını eritmenin enerji maliyetleri de engelleyici hale geldi ve önce cevherleri konsantre etmek gerekli hale geldi.
İlk konsantrasyon teknikleri, elle sıralamayı [10] ve yerçekimi konsantrasyonunu içeriyordu. Yüksek bakır kayıplarına neden oldular. Sonuç olarak, köpüklü yüzdürme işleminin gelişimi, mineral işlemede ileriye doğru atılmış büyük bir adımdı. [11] Utah'daki dev Bingham Canyon madeninin geliştirilmesini mümkün kıldı. [12]
Yirminci yüzyılda, cevherlerin çoğu eritilmeden önce konsantre edildi. Eritme, başlangıçta sinter tesisleri ve yüksek fırınlar kullanılarak [13] veya kavurma ve yankı fırınları kullanılarak gerçekleştiriliyordu. [14] Kavurma ve yankılı fırın ergitme, 1960'lara kadar birincil bakır üretimine egemen oldu. [8]
kavurma
Kavurma işlemi genellikle yankılı fırınlarla birlikte gerçekleştirilir. Kavurma makinesinde, bakır konsantresi “kalsine” ve kükürt dioksit gazı üretmek için kısmen oksitlenir. Meydana gelen reaksiyonun stokiyometrisi:
- 2 CuFeS 2 + 3 O 2 → 2 FeO + 2 CuS + 2 SO 2
Kavurma işlemi genellikle kalsine edilmiş üründe (Mount Isa Mines'deki kavurma makinesi durumunda % 15 [15] ) bir sinter bitkisinin sinterlenmiş üründe bıraktığından daha fazla kükürt bırakır (Elektrolitik Rafinasyon ve Eritme izabe tesisi durumunda yaklaşık %7 [ 16] ).
2005 itibariyle, kavurma, bakır konsantresi arıtımında artık yaygın değildir, çünkü bunun yankılı fırınlarla kombinasyonu enerji açısından verimli değildir ve kavurma makinesi atık gazındaki SO2 2 , uygun maliyetli yakalama için çok seyreltiktir. [8] Doğrudan ergitme, örneğin şu ergitme teknolojileri kullanılarak artık tercih edilmektedir: flaş ergitme, Isasmelt, Noranda, Mitsubishi veya El Teniente fırınları. [8]
eritme
Bu teknolojiyi kullanan bakır izabe tesislerinin sayısı ile ilgili olarak, yankılı fırın ergitme işleminin flaş ergitme ile değiştirilmesi.
Eritilecek malzemenin ilk eritilmesi genellikle eritme veya mat eritme aşaması olarak adlandırılır. Büyük ölçüde kullanılmayan yüksek fırınlar ve yankılı fırınların yanı sıra flaş fırınları, Isasmelt fırınları vb. dahil olmak üzere çeşitli fırınlarda gerçekleştirilebilir. [8] Bu eritme aşamasının ürünü, bakır, demir ve kükürt karışımıdır. bakır bakımından zengindir ve buna mat veya bakır mat.[8] terimi mat sınıf is normally used to refer to the copper content of the matte.[17] Bu, demir oksitleri (esas olarak FeO olarak, ancak bir miktar manyetit (Fe
Mat ergitme aşamasının amacı, bakır kaybını en aza indirirken istenmeyen demir, kükürt ve gang minerallerini (silika, magnezya, alümina ve kireçtaşı gibi) mümkün olduğunca ortadan kaldırmaktır. [17] Bu, demir oksitleri (esas olarak FeO olarak, ancak bir miktar manyetit (Fe üretmek için demir sülfürleri oksijenle (havada veya oksijenle zenginleştirilmiş havada) reaksiyona sokarak elde edilir . 3O4)) and sulfur dioxide.[17] Bu, demir oksitleri (esas olarak FeO olarak, ancak bir miktar manyetit (Fe
Bakır sülfür ve demir oksit karışabilir, ancak yeterli silika eklendiğinde ayrı bir cüruf tabakası oluşur. [18] Silika eklenmesi ayrıca cürufun erime noktasını (veya daha doğrusu likidus sıcaklığını) düşürür, bu da eritme işleminin daha düşük bir sıcaklıkta çalıştırılabileceği anlamına gelir. [18]
Cüruf oluşturma reaksiyonu:
- FeO + SiO 2 → FeO.SiO 2[17] Bu, demir oksitleri (esas olarak FeO olarak, ancak bir miktar manyetit (Fe
Cüruf mattan daha az yoğundur, bu nedenle matın üzerinde yüzen bir tabaka oluşturur. [19]
Bakır, mattan üç şekilde kaybolabilir: cürufta çözünmüş bakır oksit (Cu 2O) olarak, [20] cürufta çözünmüş sülfür bakır [21] veya kükürt küçük mat damlacıkları (veya prilller ) olarak. cüruf. [22] [23]
Oksit bakır olarak kaybedilen bakır miktarı, cürufun oksijen potansiyeli arttıkça artar. [23] Oksijen potansiyeli genellikle matın bakır içeriği arttıkça artar. [24] Böylece, matın bakır içeriği arttıkça oksit olarak bakır kaybı da artar. [25]
Öte yandan, matın bakır içeriği yaklaşık %40'ın üzerine çıktıkça cüruf içindeki sülfidik bakırın çözünürlüğü azalır. [21] veya kükürt Nagamori, %50'den az bakır içeren matlardan elde edilen cüruflarda çözünen bakırın yarısından fazlasının sülfidik bakır olduğunu hesapladı. Bu rakamın üzerinde oksidik bakır hakim olmaya başlar. [21] veya kükürt
Cürufta asılı halde bulunan bakırın kaybı, filizlerin boyutuna, cürufun viskozitesine ve mevcut çökelme süresine bağlıdır. [26] Rosenqvist, cüruftaki bakır kayıplarının yaklaşık yarısının askıya alınan filizlerden kaynaklandığını öne sürdü. [26]
Eritme aşamasında üretilen cürufun kütlesi, eritme fırınına beslenen malzemenin demir içeriğine ve hedef mat derecesine bağlıdır. Yemin demir içeriği ne kadar yüksek olursa, belirli bir mat derece için cürufa daha fazla demirin atılması gerekecektir. Benzer şekilde, hedef mat derecenin arttırılması, daha fazla demirin reddedilmesini ve cüruf hacminde bir artış gerektirir.
Bu nedenle, eritme aşamasında bakırın cürufa kaybını en çok etkileyen iki faktör şunlardır:
- mat sınıf
- cüruf kütlesi. [18]
Bu, cüruf için bakır kaybının en aza indirilmesi durumunda mat derecenin ne kadar yüksek olabileceği konusunda pratik bir sınır olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, daha ileri işleme aşamaları (dönüştürme ve yangında arıtma) gereklidir.
Aşağıdaki alt bölümlerde, mat eritmede kullanılan bazı işlemler kısaca açıklanmaktadır.
Yansıtıcı fırın eritme
Yansıtıcı fırınlar, ıslak, kuru veya kavrulmuş konsantreyi tedavi edebilen uzun fırınlardır. [8] Son yıllarda kullanılan yankılı fırınların çoğu kavrulmuş konsantreyi işlemiştir, çünkü kuru besleme malzemelerini yankılı fırına koymak daha enerji verimlidir ve kavurma makinesindeki kükürtün bir kısmının ortadan kaldırılması daha yüksek mat derecelere neden olur. [8]
Yankılanan fırın beslemesi, fırının kenarları boyunca bulunan besleme deliklerinden fırına eklenir. [8] Cüruf oluşturmaya yardımcı olmak için normal olarak ek silika eklenir. Fırın, toz haline getirilmiş kömür, akaryakıt veya doğal gaz [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir ve katı şarj eritilir.
Yansıtıcı fırınlar ayrıca içerdiği bakır ve yüksek bakır içeriğine sahip diğer malzemeleri geri kazanmak için sonraki dönüştürme aşamasından gelen erimiş cüruf ile beslenebilir. [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir
Yansıtıcı fırın banyosu hareketsiz olduğundan, beslemede çok az oksidasyon meydana gelir (ve dolayısıyla konsantreden çok az kükürt elimine edilir). Esasen bir eritme işlemidir. [26] Sonuç olarak, ıslak şarjlı yankılı fırınların mat ürünlerinde kalsine şarjlı fırınlara göre daha az bakır bulunur ve ayrıca cüruf için daha düşük bakır kayıplarına sahiptirler. [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir Gill, cüruf değeri olarak ıslak şarjlı bir yankı fırını için %0,23'e karşılık kalsine şarjlı bir fırın için %0,37'lik bir bakırdan alıntı yapıyor. [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir
Kalsine yüklü fırınlarda, kükürtün önemli bir kısmı kavurma aşamasında elimine edilmiştir ve kalsin, bakır ve demir oksitler ve sülfürlerin bir karışımından oluşur. Yansıtıcı fırın, bu türlerin fırın çalışma sıcaklığında kimyasal dengeye yaklaşmalarına izin verecek şekilde hareket eder (fırın brülör ucunda yaklaşık 1600 °C ve baca ucunda yaklaşık 1200 °C; [28] mat yaklaşık 1100 °C ve cüruf yaklaşık 1195 °C'dir [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir ). Bu dengeleme işleminde, bakır bileşikleri ile bağlantılı oksijen, demir bileşikleri ile bağlantılı kükürt ile değiş tokuş ederek fırının demir oksit içeriğini arttırır ve demir oksitler, cürufu oluşturmak için silika ve diğer oksit malzemeleri ile etkileşime girer. [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir
Ana dengeleme reaksiyonu:
- Cu 2O + FeS = Cu 2S + FeO [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir
Cüruf ve mat, fırından ayrı akışlar halinde çıkarılabilen farklı katmanlar oluşturur. Cüruf tabakasının periyodik olarak fırının duvarındaki mat tabakanın yüksekliğinin üzerindeki bir delikten akmasına izin verilir. Mat, vinçle konvertörlere taşınması için bir delikten kepçelere boşaltılarak çıkarılır. [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir olarak bilinir . tapping the furnace.[27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir The matte taphole is normally a hole through a water-cooled copper block that prevents erosion of the refractory bricks lining the furnace. When the removal of the matte or slag is complete, the hole is normally plugged with clay, which is removed when the furnace is ready to be tapped again.
Yansıyan fırınlar, içerdiği bakırı geri kazanmak için erimiş dönüştürücü cürufunu işlemek için sıklıkla kullanıldı. [27] kullanılarak brülörlerle ateşlenir Bu, vinçlerin taşıdığı kepçelerden fırınlara dökülecekti. Bununla birlikte, dönüştürücü cürufu manyetit açısından yüksektir [29] ve bu manyetitin bir kısmı dönüştürücü cürufundan (daha yüksek erime noktasından dolayı) çökerek, yankılı fırının kalbinde bir birikim oluşturarak ve fırının kapatılmasını gerektirebilir. birikimi kaldırın. [29] Bu yığılma oluşumu, bir yankı fırınında işlenebilecek dönüştürücü cürufu miktarını sınırlar. [29]
Yansıtıcı fırınlar cüruf için çok düşük bakır kayıplarına sahip olsalar da, enerji açısından çok verimli değildirler ve çıkış gazlarındaki düşük kükürt dioksit konsantrasyonları, bunun yakalanmasını ekonomik olmaktan çıkarır. [8] Sonuç olarak, izabe işletmecileri 1970'lerde ve 1980'lerde yeni, daha verimli bakır izabe süreçleri geliştirmeye çok para ayırdılar. [30] Ayrıca, daha önceki yıllarda flaş ergitme teknolojileri geliştirilmiş ve yankılı fırınların yerini almaya başlamıştır. 2002 yılına gelindiğinde, 1994 yılında halen faaliyette olan 30 yankı fırınından 20'si kapatılmıştı. [8]
Flaş fırın eritme
Hızlı ergitmede, konsantre bir hava veya oksijen akımı içinde dağıtılır ve mineral partiküller hala uçuş halindeyken ergitme reaksiyonları büyük ölçüde tamamlanır. [30] Reaksiyona giren parçacıklar daha sonra fırının dibindeki bir banyoya yerleşir ve burada yankılı bir fırında kalsin gibi davranırlar. [31] Mat tabakanın üzerinde bir cüruf tabakası oluşur ve bunlar fırından ayrı olarak çekilebilir. [31]
dönüştürme
Antimon ve nikel içeren oksijensiz bakır namı diğer “Tough-pitch” bakır (yaklaşık %98 saflık)
Dökümhanede üretilen mat, %30-70 bakır (kullanılan prosese ve izabe tesisinin çalışma felsefesine bağlı olarak), esas olarak bakır sülfür ve ayrıca demir sülfür içerir. Kükürt, erimiş mattan hava üfleyerek kükürt dioksit olarak yüksek sıcaklıkta uzaklaştırılır:
- 2 CuS + 3 O 2 → 2 CuO + 2 SO 2
- CuS + O 2 → Cu + SO 2
Paralel bir reaksiyonda demir sülfür cürufa dönüştürülür:
- 2 FeS + 3 O 2 → 2 FeO + 2 SO 2
- 2 FeO + SiO 2 → Fe 2SiO 4
Bu ürünün saflığı %98'dir, blister bakır blister olarak bilinir. because of the broken surface created by the escape of sulfur dioxide gas as blister copper pigs or ingots are cooled. By-products generated in the process are sulfur dioxide and slag. The sulfur dioxide is captured for use in earlier leaching processes.
Yangın arıtma
Blister bakır, kalan kükürt ve demirin çoğunu çıkararak ve ardından ilk aşamada verilen oksijeni çıkararak blister bakırı iki aşamada anot dereceli bakıra rafine eden bir anot fırınına konur. Genellikle kutuplama doğal gazın veya başka bir indirgeme maddesinin erimiş bakır oksit içinden üflenmesiyle yapılır. Bu alev yeşil yandığında, bakır oksidasyon spektrumunu gösterir, oksijen çoğunlukla yanmıştır. Bu, yaklaşık %99 saflıkta bakır oluşturur.
elektro arıtma
Bakırın elektrolitik rafine edilmesi için aparat
Bakır elektroliz ile rafine edilir. İşlenmiş blister bakırdan dökülen anotlar, %3-4 bakır sülfat ve %10-16 sülfürik asitten oluşan sulu bir çözeltiye yerleştirilir. Katotlar, son derece saf bakırdan ince haddelenmiş levhalardır veya bu günlerde daha yaygın olarak yeniden kullanılabilir paslanmaz çelik başlangıç levhalarıdır (IsaKidd işleminde olduğu gibi). [32] İşlemin başlaması için sadece 0,2-0,4 voltluk bir potansiyel gereklidir. Endüstriyel tesislerde 420 A/m 2 mümkündür. [33] Anotta bakır ve daha az soy metaller çözülür. Gümüş, altın, selenyum ve tellür gibi daha asil metaller hücrenin dibine anot çamuru olarak yerleşir ve bu da satılabilir bir yan ürün oluşturur. Bakır(II) iyonları elektrolitten katoda göç eder. Katotta, bakır metal plakalar dışarı çıkar, ancak arsenik ve çinko gibi daha az soylu bileşenler, daha yüksek bir voltaj kullanılmadığı sürece çözeltide kalır. [34] Tepkiler şunlardır:
Anotta: Cu (s) → Cu 2+ (sulu) + 2e −
Katotta: Cu 2+ (sulu) + 2e − → Cu (s)
Konsantre ve bakır pazarlama
Madenlerde üretilen bakır konsantreleri, cevheri işleyen ve bakırı rafine eden izabe ve rafinerilere satılır ve bu hizmet için arıtma ücretleri (TC'ler) ve arıtma ücretleri (RC'ler) üzerinden ücretlendirilir. Küresel bakır konsantresi pazarı [35] 2019'da 81 Milyar ABD Doları değerindeydi ve %2,5'lik bir CAGR'de genişleyerek 2027 yılına kadar 93 Milyar ABD Dolarına ulaşması bekleniyor. TC'ler, işlenmiş konsantre ton başına ABD doları olarak ücretlendirilir ve RC'ler, önemli Japon izabe tesisleri tarafından yıllık olarak belirlenen kıyaslama fiyatlarıyla, ABD doları cinsinden, işlem gören pound başına sent olarak ücretlendirilir. Bu durumda müşteri, bir rafineriye blister bakır külçeler satan bir izabe tesisi veya dikey olarak entegre edilmiş bir izabe rafinerisi olabilir.
Yaygın bir bakır konsantresi türü, Bougainville Copper Limited tarafından 1970'lerin başından 1980'lerin sonlarına kadar Panguna madeninden üretilene benzer altın ve gümüş içerir.
Bir madenci için tipik sözleşme, Londra Metal Borsası fiyatından TC-RC'ler ve geçerli cezalar veya krediler çıkarılarak hesaplanır. Bakır konsantrelerine arsenik, bizmut, kurşun veya tungsten gibi zararlı elementlerin düzeyine göre ceza verilebilir. Bakır sülfür cevher kütlelerinin büyük bir kısmı kayda değer miktarlarda gümüş veya altın içerdiğinden, konsantre içindeki konsantrasyonları Genellikle rafineri veya izabe tesisi madenciden konsantrasyona göre bir ücret alır; tipik bir sözleşme, konsantredeki metalin belirli bir konsantrasyonun üzerindeki her onsu için bir kredinin ödenmesi gerektiğini belirtir; bunun altında, geri kazanılırsa, izabe tesisi metali tutacak ve maliyetleri karşılamak için satacaktır.
Bakır konsantresi ya spot sözleşmeler yoluyla ya da uzun vadeli sözleşmelerle kendi başına bir ara ürün olarak alınıp satılmaktadır. Genellikle izabe tesisi, madenci adına bakır metalin kendisini satar. Madenciye, konsantrenin teslim tarihindeki fiyattan değil, izabe-rafinerinin satışı yaptığı andaki fiyat ödenir. Bir Kotalı Fiyatlandırma sistemi altında, fiyatın gelecekte sabit bir tarihte, tipik olarak izabe tesisine teslimattan itibaren 90 gün içinde olacağı kabul edilir.
A sınıfı bakır katot, 1 cm kalınlığında ve yaklaşık 1 metre kare ağırlığında yaklaşık 200 pound ağırlığında levhalarda %99,99 bakırdan oluşur. New York City (COMEX), Londra (Londra Metals Exchange) ve Şangay'daki (Shanghai Futures Exchange) metal borsalarına teslim edilebilen ve bu borsalarda alınıp satılabilen gerçek bir emtiadır. Bakır katodu genellikle borsalarda dolaylı olarak varantlar, opsiyonlar veya takas sözleşmeleri yoluyla alınıp satılmaktadır, öyle ki bakırın çoğunluğu LME/COMEX/SFE üzerinden alınıp satılmaktadır, ancak teslimat doğrudan, fiziksel bakırın lojistik olarak taşınması ve bakır levhanın başka bir yerden transfer edilmesi yoluyla gerçekleştirilmektedir. fiziksel depoların kendileri.
Elektrolitik dereceli bakırın kimyasal özelliği ASTM B 115-00'dir (ürünün saflığını ve maksimum elektrik direncini belirten bir standart).
Mr. Nick Sun [email protected]
Gönderim zamanı: Eylül-27-2020