Tehnike rafiniranja, ki jih uporabljajo proizvajalci bakra, so odvisne od vrste rude, pa tudi drugih gospodarskih in okoljskih dejavnikov. Trenutno se približno 80 odstotkov svetovne proizvodnje bakra pridobiva iz sulfidnih virov.
Ne glede na vrsto rude mora biti minirana bakrena ruda najprej koncentrirana, da se odstranijo gang, neželeni materiali, vgrajeni v rudo.
Prvi korak v tem procesu je drobljenje in prašnjenje rude v krogli ali palici.
Sulfidne rude
Praktično vse bakrene rude s sulfidnim tipom, vključno s kalcokitom (Cu 2 S), halkopitijem (CuFeS 2 ) in komvelitom (CuS), obdelamo s topilom.
Po drobljenju rude na fin prah se nato koncentrira s peno flotacijo, ki zahteva mešanje praškaste rude z reagenti, ki se kombinirajo z bakrom, da bi bil hidrofoben. Mešanico nato kopamo v vodo skupaj s penastim sredstvom, ki spodbuja penjenje.
Plavajoče plavutke potisnejo skozi vodne mehurčke, ki plavajo vodo odporne bakrene delce na površino. Pene, ki vsebuje okoli 30 odstotkov bakra, 27 odstotkov železa in 33 odstotkov žvepla, je posneto in vzeto za praženje.
Če so ekonomične, manjše nečistoče, ki so lahko prisotne v rudi, lahko takšen molibden , svinec , zlato in srebro v tem času obdelamo in odstranimo s selektivnim flotacijam.
Pri temperaturah med 932-1292 ° F (500-700 ° C) veliko ostane vsebnost žvepla, ki ostane, izgorevana kot sulfidni plin, kar ima za posledico kalcinovo mešanico bakrovih oksidov in sulfidov.
Kalcin bakra, ki je zdaj približno 60% čist, dodamo flukse, preden se ponovno segreje, tokrat do 2192 ° F (1200 ° C).
Pri tej temperaturi se fluoridi s silicijevim dioksidom in apnencem kombinirajo z neželenimi spojinami, kot je železov oksid, in jih povlečemo na površino, da jih odstranimo kot žlindro. Preostala mešanica je stalen bakrov sulfid, imenovan "mat".
Naslednji korak v procesu rafiniranja je oksidirati tekočo mat, da odstranimo železo in spet zažigamo vsebnost sulfida kot žveplovega dioksida. Rezultat je 97-99 odstotkov pretisnega bakra. Izraz "pretisni baker" izhaja iz mehurčkov, ki jih proizvaja žveplov dioksid na površini bakra.
Za izdelavo bakrene katode iz tržne kakovosti je treba pretisni baker najprej vliti v anode in obdelati elektrolitsko. Potopljen v rezervoar bakrovega sulfata in žveplove kisline skupaj s čisto bakreno katodno folijo, pretisni baker postane anoda v galvanski celici. Katodne blazine iz nerjavečega jekla se uporabljajo tudi pri nekaterih rafinerijah, kot je Rio Tinto's Kennecott Copper Mine v Utahu.
Ob uvedbi toka se bakreni ioni začnejo seliti na katodo ali na začetno ploščo, ki tvori 99,9-99,99% čistih bakrenih katod.
Obdelava oksidne rude in SX / EW
Po drobljenju oksidnih bakrenih rud, kot so azurit (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), brohantit (CuSO 4 ), krizokolla (CuSiO 3 · 2H 2 O) in cuprit (Cu2O), razredčeno žveplovo kislino nanese površino materiala na posodah za izpiranje ali v rezervoarjih za luženje.
Ker kiselina prehaja skozi rudo, se združi z bakrom, tako da proizvede šibko raztopino bakrovega sulfata.
Tako imenovano "nosečo" raztopino za luženje (ali nosečo tekočino) nato obdelamo z uporabo hidrometalurškega postopka, znanega kot ekstrakcija s topilom in elektro-zmagovalni (ali SX-EW).
Ekstrakcija s topilom vključuje odstranjevanje bakra iz nosečnice z organskim topilom ali ekstraktom. Med to reakcijo zamenjamo bakrov ion za ione vodika, ki omogočajo, da se kislinska raztopina regenerira in ponovno uporabi pri postopku izcedka.
Bakrov vodno raztopino nato prenesemo v elektrolitski rezervoar, kjer pride do elektro-zmagovalnega dela procesa. Pod električnim nabojem bakrov ion preide iz raztopine na bakrene starterne katode, ki so izdelane iz bakrene folije visoke čistosti.
Drugi elementi, ki so lahko prisotni v raztopini, kot so zlato, srebro, platina , selen in telur , v dnu rezervoarja zbirajo kot "slimes" in jih je mogoče predelati z nadaljnjo predelavo.
Elektronsko pridobljene bakarne katode so enake ali večje čistosti od tistih, ki jih proizvaja tradicionalno taljenje, vendar zahtevajo le eno četrtino do ene tretjine količino energije na enoto proizvodnje.
Razvoj SX-EW je omogočil ekstrakcijo bakra na območjih, kjer žveplova kislina ni na voljo ali se ne more proizvajati iz žvepla znotraj telesa bakrene rude, pa tudi iz starih sulfidnih mineralov, ki so bili oksidirani zaradi izpostavljenosti zraku ali bakterijskim izločanjem in drugim odpadni materiali, ki bi bili predhodno odstranjeni neobdelani.
Alternativno lahko baker alternativno nastane iz noseče raztopine z cementacijo z uporabo odpadnega železa. Vendar pa to proizvede manj čist baker kot SX-EW, zato je manj pogosto zaposlen.
In-Situ izlivanje (ISL)
Izlitje na kraju samem je bilo uporabljeno tudi za pridobivanje bakra iz ustreznih površin rudnih nasipov.
Ta postopek vključuje vrtanje vrtin in črpanje raztopine izcedne vode - običajno žveplove ali klorovodikove kisline - v telo rude. Izcedne vode raztopijo minerale bakra, preden se predelajo preko druge vrtine. Nadaljnja rafinacija z uporabo SX-EW ali kemičnih padavin proizvaja tržne bakrene katode.
ISL se pogosto izvaja na nizko stopnji bakrene rude na zapolnjenih stopnicah (znane tudi kot iztekanje stopenj) v izogibanih območjih podzemnih rudnikov.
Bakrene rude, ki so najbolj primerne za ISL, vključujejo bakrov karbonat malahit in azurit ter tenorit in krizokol.
Geološka raziskava ZDA ocenjuje, da bo svetovna mineralna proizvodnja bakra leta 2011 dosegla 16,1 milijona ton. Glavni vir bakra je Čile, ki proizvede približno tretjino celotne svetovne zaloge. Drugi veliki proizvajalci vključujejo ZDA, Kitajsko in Peru.
Zaradi visoke vrednosti čistega bakra velik del proizvodnje bakra zdaj prihaja iz recikliranih virov. V ZDA reciklira baker za približno 32 odstotkov letne ponudbe. Ocenjuje se, da je ta številka približno 20 odstotkov na svetovni ravni.
Največji proizvajalec bakra po vsem svetu je čilsko državno podjetje Codelco. Codelco je v letu 2010 proizvedel 1,76 milijona metričnih ton rafiniranega bakra ali približno 11% celotne svetovne proizvodnje. Drugi veliki proizvajalci so Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. in Xstrata Plc .
Viri
Schoolcience.co.uk. Baker - vitalni element. Rudarstvo bakra.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipedia. Tehnike kopičenja bakra.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Združenje za razvoj bakra. Proizvodnja.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/