As técnicas de refino empregadas pelos produtores de cobre dependem do tipo de minério, assim como de outros fatores econômicos e ambientais. Atualmente, cerca de 80% da produção global de cobre é extraída de fontes de sulfeto.
Independentemente do tipo de minério, o minério de cobre extraído deve primeiro ser concentrado para remover os materiais indesejáveis embutidos no minério.
O primeiro passo neste processo é o esmagamento e a pulverização de minério em um moinho de bolas ou de barras.
Minérios de Sulfureto
Praticamente todos os minérios de cobre do tipo sulfeto, incluindo calcocita (Cu 2 S), calcopirita (CuFeS 2 ) e covelita (CuS), são tratados por fundição.
Depois de esmagar o minério até um pó fino, ele é então concentrado por flotação de espuma, que requer a mistura do minério em pó com reagentes que se combinam com o cobre para torná-lo hidrofóbico. A mistura é então banhada em água juntamente com um agente espumante, que estimula a formação de espuma.
Jatos de ar são disparados através da água formando bolhas que flutuam as partículas de cobre repelentes de água para a superfície. A espuma, que contém cerca de 30% de cobre, 27% de ferro e 33% de enxofre, é desnatada e levada para assar.
Se econômico, menores impurezas que podem estar presentes no minério, como molibdênio , chumbo , ouro e prata , também podem ser processadas e removidas neste momento através de flotação seletiva.
A temperaturas entre 500-700 ° C (932-1292 ° F), a maior parte do teor de enxofre remanescente é queimada como gás sulfídrico, resultando em uma mistura calcinada de óxidos e sulfetos de cobre.
Os fluxos são adicionados ao cobre calcinado, que agora é cerca de 60% puro, antes de ser novamente aquecido, desta vez a 2192 ° F (1200 ° C).
A essa temperatura, os fluxos de sílica e calcário se combinam com compostos indesejados, como o óxido ferroso, e os trazem à superfície para serem removidos como escória. A mistura restante é um sulfeto de cobre fundido chamado "fosco".
O próximo passo no processo de refino é oxidar o mate líquido para remover o ferro e, novamente, queimar o conteúdo de sulfeto como dióxido de enxofre. O resultado é 97-99 por cento de cobre blister. O termo "cobre de bolha" vem das bolhas produzidas pelo dióxido de enxofre na superfície do cobre.
Para produzir catodos de cobre de grau de mercado, o cobre da bolha deve primeiro ser moldado em ânodos e tratado eletroliticamente. Imerso em um tanque de sulfato de cobre e ácido sulfúrico, juntamente com uma folha inicial pura de catodo de cobre, o cobre da bolha torna-se o ânodo em uma célula galvânica. Os blanks de cátodo de aço inoxidável também são usados em algumas refinarias, como a Kennecott Copper Mine da Rio Tinto, em Utah.
Quando uma corrente é introduzida, os íons de cobre começam a migrar para o catodo, ou folha de partida, formando 99,9-99,99% de cátodos puros de cobre.
Processamento de Minério de Óxido e SX / EW
Após o esmagamento de minérios de cobre do tipo óxido, como azurita (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), brocantita (CuSO 4 ), crisocola (CuSiO 3 · 2H 2 O) e cuprita (Cu 2 O), é aplicado ácido sulfúrico diluído superfície do material em almofadas de lixiviação ou em tanques de lixiviação.
À medida que o ácido escorre pelo minério, combina com o cobre, produzindo uma solução fraca de sulfato de cobre.
A chamada solução de lixívia 'grávida' (ou licor grávida) é então processada usando um processo hidrometalúrgico conhecido como extração por solvente e eletro-vencedora (ou SX-EW).
A extração com solvente envolve a remoção do cobre do licor grávido usando um solvente orgânico ou extratante. Durante esta reação, íons de cobre são trocados por íons de hidrogênio, permitindo que a solução ácida seja recuperada e reutilizada no processo de lixiviação.
A solução aquosa rica em cobre é então transferida para um tanque eletrolítico onde ocorre a parte eletro-vencedora do processo. Sob carga elétrica, íons de cobre migram da solução para catodos de partida de cobre que são feitos de folha de cobre de alta pureza.
Outros elementos que podem estar presentes na solução, como ouro, prata, platina , selênio e telúrio , se acumulam no fundo do tanque como "lama" e podem ser recuperados através de processamento adicional.
Os cátodos de cobre eletronicamente vencidos são de igual ou maior pureza do que aqueles produzidos pela fundição tradicional, mas requerem apenas um quarto a um terço da quantidade de energia por unidade de produção.
O desenvolvimento do SX-EW permitiu a extração de cobre em áreas onde o ácido sulfúrico não está disponível ou não pode ser produzido a partir de enxofre dentro do corpo de minério de cobre, bem como de minerais sulfeto que foram oxidados por exposição ao ar ou lixiviação bacteriana e outros materiais residuais que teriam sido previamente eliminados sem processamento.
O cobre pode, alternativamente, ser precipitado da solução grávida por meio de cimentação com sucata de ferro. No entanto, isso produz um cobre menos puro que o SX-EW e, portanto, é menos empregado.
Lixiviação In Situ (ISL)
A lixiviação in-situ também tem sido usada para recuperar cobre de áreas adequadas de depósitos de minério.
Este processo envolve a perfuração de furos e o bombeamento de uma solução de lixiviado - geralmente ácido sulfúrico ou clorídrico - para o corpo de minério. O lixiviado dissolve os minerais de cobre antes de ser recuperado através de um segundo furo. Refinamento adicional usando SX-EW ou precipitação química produz catodos de cobre comercializáveis.
A ISL é frequentemente conduzida em minério de cobre de baixa qualidade em minério de aterro de aterros (também conhecido como lixiviação de stope ) em áreas escavadas de minas subterrâneas.
Os minérios de cobre mais adequados à ISL incluem os carbonatos de cobre malaquite e azurita, bem como tenorita e crisocola.
A produção mundial de cobre é estimada pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos em 16,1 milhões de toneladas em 2011. A principal fonte de cobre é o Chile, que produz aproximadamente um terço da oferta mundial total. Outros grandes produtores incluem os EUA, a China e o Peru.
Devido ao alto valor do cobre puro, uma grande parte da produção de cobre vem agora de fontes recicladas. Nos EUA, o cobre reciclado responde por cerca de 32% da oferta anual. Globalmente, esse número é estimado em mais de 20%.
A maior produtora corporativa de cobre do mundo é a empresa estatal chilena Codelco. A Codelco produziu 1,76 milhão de toneladas métricas de cobre refinado em 2010, ou cerca de 11% da produção global total. Outros grandes produtores incluem a Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., a BHP Billiton Ltd. e a Xstrata Plc .
Fontes
Schoolscience.co.uk. Cobre - um elemento vital. Mineração De Cobre.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipédia. Técnicas de extração de cobre.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Associação de Desenvolvimento de Cobre. Produção.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/