Réztermelés: Hogyan készül a réz?

A rézfeldolgozás összetett folyamat, amely számos lépést foglal magában, mivel a gyártó az ércét nyers, bányászott állapotból tisztított formába dolgozza fel, és számos iparágban felhasználható. Réz tipikusan olyan oxid- és szulfidércekből nyerik, amelyek 0,5–2,0% réztartalmat tartalmaznak.

A réztermelők által alkalmazott finomítási technikák az érc típusától, valamint más gazdasági és környezeti tényezőktől függnek. Jelenleg a globális réztermelés mintegy 80% -át szulfidforrásokból nyerik.

Az érc típusától függetlenül a bányászott rézércet először be kell koncentrálni, hogy eltávolítsák az ércbe ágyazott nyálkahártyát vagy nemkívánatos anyagokat. Ennek a folyamatnak az első lépése az érc őrlése és őrlése gömb- vagy rúdmalomban.

Gyakorlatilag az összes szulfid típusú rézérc, beleértve a kalcitot (Cu₂S), chalcopyrite (CuFeS₂) és a covellit (CuS) olvadással kezeljük. Az érc finom porrá történő aprítása után az oldatot habzás közben bepároljuk, amelyhez a porított ércet össze kell keverni olyan reagensekkel, amelyek a rézkel kombinálódnak, hogy hidrofóbá váljanak. Az elegyet ezután vízben fürdik egy habosítószerrel együtt, ami ösztönzi a habképződést.

A levegőfúvókákat a vízen keresztül robbantják fel, és olyan buborékot képeznek, amely a víztaszító rézrészecskéket a felszínre úsztatja. A hab, amely kb. 30% réz, 27% Vas és 33% ként, lefölöztetik és sütésre veszik.

Ha ez gazdaságos, kevesebb szennyeződés lehet jelen az ércben, például molibdén, ólom, arany és ezüst szintén szelektív flotálás útján feldolgozható és eltávolítható. 932-1292 közötti hőmérsékleten°F (500-700°A C) pont szerint a megmaradó kéntartalom nagy része szulfidgázként elégetésre kerül, így réz-oxidok és szulfidok kalcinált keverékét kapjuk.

A kalcinált rézhez fluxusokat adunk, amely most körülbelül 60% tisztaságú, mielőtt újra melegítjük, ezúttal 2192 ° F (1200 ° C) hőmérsékletre. Ezen a hőmérsékleten a szilícium-dioxid és a mészkő fluxusok nemkívánatos vegyületekkel, például vas-oxiddal kombinálódnak, és salakként eltávolítják azokat a felületre. A maradék keverék egy olvadt réz-szulfid, matnek nevezik.

A finomítási folyamat következő lépése a folyékony mat oxidálása, annak érdekében, hogy eltávolítsák a vasat, hogy a kén-dioxid kén-dioxid-tartalmát elégetjék. Az eredmény 97-99%, buborékfólia réz. A buborékcsomagolt réz kifejezés a réz felületén lévő kén-dioxid által képzett buborékokból származik.

A piaci minőségű rézkatódok előállítása érdekében a buborékfóliát először anódokba kell öntni és elektrolitikusan kezelni. A réz-szulfát és kénsav tartályába merítve, valamint egy tiszta réz katód indítólemezt használva, a buborékcsomagolt réz a galván cella anódjává válik. Rozsdamentes acél katódlapokat is használnak egyes finomítókban, például a Rio Tinto Kennecott rézbányájában Utahban.

Az áram bevezetésekor a rézionok elkezdenek vándorolni a katódhoz vagy az indítólaphoz, 99,9–99,99% tisztaságú rézkatódot képezve.

Az oxid típusú rézércek, például azurit (2CuCO₃ · Cu (OH) 3), brochantit (CuSO₄), chrysocolla (CuSiO₃ · 2H₂O) és a kuprit (Cu2O), hígított kénsavat visznek fel az anyag felületére a kioldódási párnákra vagy a kioldó tartályokra. Ahogy a sav átcsap az ércön, kombinálódik a réznel, gyenge réz-szulfát-oldatot képezve.

Az úgynevezett „terhes” kimosódási oldatot (vagy terhes folyadékot) ezután hidrometallurgiai eljárással dolgozzák fel, amelyet oldószeres extrakciónak és elektromos nyerésnek (vagy SX-EW) ismertek.

Az oldószer extrakciója a réz szűrése a várandós folyadékból szerves oldószer vagy extrahálószer alkalmazásával. A reakció során a rézionokat hidrogénionokká cserélik, lehetővé téve a savas oldat kinyerését és újrafelhasználását a kimosódási folyamatban.

A rézben gazdag vizes oldatot ezután egy elektrolit-tartályba helyezik, ahol a folyamat elektromos nyertes része zajlik. Elektromos töltés mellett a rézionok az oldatból a réz indító katódokba vándorolnak, amelyek nagy tisztaságú rézfóliából készülnek.

Egyéb elemek, amelyek jelen lehetnek az oldatban, például arany, ezüst, platina, szelén és tellúr, iszapként összegyűlik a tartály aljában és további feldolgozás útján visszanyerhető.

Az elektromosan nyert rézkatódok azonos vagy annál nagyobb tisztaságúak, mint a hagyományos olvasztással előállított katódok, de a termelési egységre vonatkoztatott energiamennyiségnek csak egynegyed-egyharmadára van szükség.

Az SX-EW kifejlesztése lehetővé tette a réz kitermelését azokon a területeken, ahol nem áll rendelkezésre kénsav, vagy amely a rézérc testén belül kénből nem termelődik. mint a régi szulfid ásványokból, amelyeket levegővel vagy baktériumokkal való kimosódás és az előzőleg ártalmatlanított egyéb hulladék anyagok által oxidáltak feldolgozatlan.

Alternatív megoldásként a réz kicsapódhat a várandós oldatból cementálás útján hulladékvas segítségével. Ez azonban kevésbé tiszta réztermelést eredményez, mint az SX-EW, és így ritkábban alkalmazzák.

Az in situ kimosódást is felhasználták a réz visszanyerésére az érclerakódások megfelelő területein.

Ez a folyamat magában foglalja a fúrások fúrását és a cseppfolyós oldat - általában kénsav vagy sósav - pumpálását az érctestbe. A cseppfolyós víz feloldja a réz-ásványokat, mielőtt egy második fúrólyukon visszanyernék. Az SX-EW vagy kémiai kicsapással történő további finomítás piacképes rézkatódokat eredményez.

Az ISL-t gyakran alacsony minőségű rézércön végezzék utántöltött stope-kben (más néven: stope kimosódás) érc föld alatti bányák barlangolt területein.

Az ISL-hez leginkább alkalmazható rézércek közé tartoznak a réz-karbonátok, a malachit és azurit, valamint a tenorit és a krizokolla.

A globális rézbányászati ​​termelés becslések szerint 2017-ben meghaladta a 19 millió tonnát. A réz elsődleges forrása Chile, amely a világ teljes kínálatának körülbelül egyharmadát adja. Egyéb nagy termelők között szerepel az Egyesült Államok, Kína és Peru.

A tiszta réz magas értéke miatt a réztermelés nagy része újrahasznosított forrásokból származik. Az Egyesült Államokban az újrahasznosított réz az éves kínálat kb. 32% -át teszi ki. Globális szinten ez a szám becslések szerint közelebb áll a 20% -hoz.

Az világszerte a legnagyobb vállalati rézgyártó a chilei Codelco állami vállalkozás. A Codelco 1,84 millió metró tonna finomított rézből állított elő 2017-ben. Más nagytermelők között szerepel a Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., a BHP Billiton Ltd. és az Xstrata Plc.