El mineral de cobre extraído del mineral de cobre se convierte en concentrado de cobre o mineral de cobre con alta ley de cobre después del beneficio. El concentrado de cobre requiere una comisión de fundición para convertirse en cobre y productos de cobre. La primera fuente de mineral de cobre es la malaquita.
1. Procesamiento del mineral
Clasificación y propiedades del mineral de cobre;
La materia prima para la fundición del cobre es el mineral de cobre. Los minerales de cobre se pueden dividir en tres categorías:
(1) Minerales de sulfuro, como calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y calcocita (Cu2S).
(2) Minerales oxidados, como calcopirita (Cu2O), malaquita [Cu(OH)_CO_], azurita [2CuO3 Cu(OH)2], crisocola (CuSiO3·2H2O), etc.
(3)Cobre natural. El mineral de cobre con un contenido de cobre de aproximadamente el 1% (0,5% ~ 3%) es valioso para la minería, porque algunas impurezas como la ganga del mineral se pueden eliminar mediante flotación para obtener un mayor contenido de cobre (8% ~ 35%) del concentrado. .
2. Proceso de fundición
(1) Fundición de cobre al fuego
El cobre catódico, es decir, el cobre electrolítico, se produce mediante fundición y refinación electrolítica. para minerales de sulfuro de cobre de alta ley. En la fundición pirometalúrgica, el mineral en bruto que contiene un pequeño porcentaje o una milésima parte de cobre se aumenta primero a entre un 20% y un 30% mediante beneficio, luego el concentrado de cobre se congela en un alto horno cerrado, un horno de reverbero, un horno eléctrico o un horno instantáneo de cobre. fundición. La mata producida (mate) luego se envía a un convertidor y se sopla en cobre blister, que luego se oxida y se refina en otro horno de reverbero para eliminar las impurezas. El proceso es corto, altamente adaptable y la tasa de recuperación de cobre puede alcanzar el 95%. Sin embargo, el azufre del mineral se emite como gas residual de dióxido de azufre durante las etapas de fabricación y soplado de mata, lo que es difícil de recuperar y fácilmente causa contaminación.
Fundición de cobre: Tomando como ejemplo la calcopirita, primero se mezclan arena concentrada, fundente (piedra caliza, arena, etc.) y combustible (coque, carbón vegetal o antracita) y se introducen en un alto horno "cerrado". La fundición se produce a unos 1000°C. Entonces parte del azufre del mineral se convirtió en SO_ (usado para producir ácido sulfúrico), y la mayoría de las impurezas como el arsénico y el antimonio se convirtieron en sustancias volátiles como As_O_ y Sb_O_, que fueron eliminadas: 2CuFeS_+O_=Cu_S+2FeS+SO_ ↑ . Parte del sulfuro de hierro se convierte en óxido: 2fes+3o _ = 2feo+2so _ = Cu_S, y el fes restante se fundirá para formar "mata" (formada principalmente por Cu_S y FeS disolviéndose entre sí, con un contenido de cobre de 20% ~ 50% (el contenido de azufre está entre 23% y 27%), feo y SiO_ forman escoria: FeO+SiO_=FeSiO_. La escoria flota sobre la mata fundida y se separa fácilmente, eliminando así algunas de las impurezas. Luego mueva la mata al convertidor, agregue fundente (arena de cuarzo) y sople aire para soplar (1100 ~ 1300 ℃). Dado que la afinidad del hierro por el oxígeno es mayor que la del cobre y la afinidad del cobre por el azufre es mayor que la del hierro, el FeS en la mata se convierte primero en FeO, el FeO se combina con el fundente para formar escoria y luego se convierte Cu_S. se convierte en Cu_O, y Cu_O reacciona con Cu_S para formar ampollas de cobre (el contenido de cobre es aproximadamente del 98,5%). 2Cu_S+3O_=2Cu_O+2SO_ ↑, 2Cu_O+Cu_S = 6Cu+SO_ ↑, luego mueva el cobre blister al horno de reverbero, agregue fundente (arena de cuarzo) e introduzca aire para oxidar las impurezas en el cobre blister y forme escoria. con el fundente para su eliminación. Una vez que las impurezas se eliminan hasta cierto punto, se inyecta petróleo pesado y los gases reductores, como el monóxido de carbono, producidos por la combustión del petróleo pesado, reducen el óxido cuproso a cobre a altas temperaturas. El cobre refinado obtenido contiene aproximadamente un 99,7% de cobre.
Además del concentrado de cobre, la chatarra de cobre es una de las principales materias primas para la fundición de cobre, incluida la chatarra vieja y la chatarra nueva. La chatarra vieja de cobre proviene de equipos y maquinaria viejos, edificios abandonados y tuberías subterráneas. La chatarra de cobre recién agregada proviene de chatarra de cobre descartada por las plantas de procesamiento (la proporción de la producción de cobre es aproximadamente del 50%), y el suministro de chatarra de cobre es generalmente estable.
La chatarra de cobre se divide en: cobre desnudo: grado superior al 90%; chatarra de cobre (cables): materiales que contienen cobre (motores viejos, placas de circuitos). El cobre producido a partir de chatarra de cobre y otros materiales similares también se denomina cobre reciclado.
(2) Fundición hidrometalúrgica de cobre
Un barco es adecuado para óxido de cobre de baja calidad y el cobre refinado producido se llama cobre electrolítico. La hidrometalurgia moderna incluye sulfatación, lixiviación, electroobtención, lixiviación-extracción-electroobtención y lixiviación bacteriana, que es adecuada para la lixiviación en pilas, lixiviación en tanques o lixiviación in situ de minerales complejos de baja ley, minerales de óxido de cobre y minerales residuales que contienen cobre. La tecnología de hidrofusión se está impulsando paulatinamente y se espera que represente el 20% de la producción total a finales de este siglo. La introducción de la hidrofusión ha reducido considerablemente el coste de la fundición del cobre.