如何从铜矿石中提取铜
从铜矿中开采出来的铜矿石经过选矿后成为铜精矿或铜品位高的铜矿石,铜精矿需要冶炼委托才能成为精铜和铜产品。铜矿石最早的来源是孔雀石。
1,矿石加工
铜矿石的分类和性质;
炼铜的原料是铜矿石。铜矿可以分为三类:
(1)硫化矿,如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜矿(Cu2S)。
(2)氧化矿物,如黄铜矿(Cu2O)、孔雀石[Cu(OH)_ CO _]、蓝铜矿[2CuO3 Cu (OH) 2]、硅孔雀石(CuSiO3 2H2O)等。
(3)自然铜。含铜量约为1% (0.5% ~ 3%)的铜矿石具有开采价值,因为可以通过浮选除去矿石中的脉石等部分杂质,获得含铜量较高(8% ~ 35%)的精矿。
2.熔炼过程
(1)火法炼铜
阴极铜,即电解铜,是通过冶炼和电解精炼生产出来的,一般适用于高品位硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿通过选矿提高到20% ~ 30%,作为铜精矿在密闭的高炉、反射炉、电炉或闪速炉中进行冰铜冶炼。产生的冰铜(锍)然后被送到转炉吹成粗铜,然后在另一个反射炉中氧化精炼去除杂质。该工艺流程短,适应性强,铜的回收率可达95%。但矿石中的硫在造锍和吹炼阶段作为二氧化硫废气排放,难以回收,易造成污染。
铜矿炼铜:以黄铜矿为例,首先精矿砂、熔剂(石灰石、砂等。)和燃料(焦炭、木炭或无烟煤)混合后放入“密闭”高炉中,在1000℃左右进行冶炼。于是矿石中的一部分硫变成了SO_(用来制硫酸),砷、锑等大部分杂质变成了As_O_和Sb_O_等易挥发物质,被除去:2CuFeS_+O_=Cu_S+2FeS+SO_↑。部分硫化铁转化为氧化物:2fes+3o _ = 2feo+2so _ = Cu_S,其余的fes将一起熔融形成“冰铜”(主要由Cu_S和FeS相互溶解形成,其铜含量在20% ~ 50%之间,硫含量在23% ~ 27%之间),feo和SiO_形成渣:FeO+SiO_=FeSiO_。熔渣漂浮在熔融冰铜上,容易分离,从而去除部分杂质。然后将冰铜移入转炉,加入熔剂(石英砂),吹空气吹炼(1100 ~ 1300℃)。由于铁对氧的亲和力大于铜,而铜对硫的亲和力大于铁,冰铜中的FeS首先转化为FeO,FeO与熔剂结合形成熔渣,然后Cu_S转化为Cu_O,Cu_O与Cu_S反应生成粗铜(含铜量约98.5%)。2Cu_S+3O_=2Cu_O+2SO_↑,2Cu_O+Cu_S=6Cu+SO_↑,然后将粗铜移入反射炉,加入熔剂(石英砂),并通入空气氧化粗铜中的杂质,与熔剂形成熔渣除去。杂质去除到一定程度后,注入重油,通过重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体,在高温下将氧化亚铜还原成铜。获得的精炼铜含有约99.7%的铜。
除铜精矿外,废铜是炼铜的主要原料之一,包括旧废铜和新废铜。旧的废铜来自旧的设备和机器,废弃的建筑和地下管道。新增废铜来自加工厂废弃的废铜(铜材产量比例约为50%),废铜供应总体稳定。废铜分为:裸铜:品位在90%以上;废铜(电线):含铜材料(旧电机、电路板);由废铜和其他类似材料生产的铜也被称为再生铜。
(2)湿法炼铜
一船适合低品位氧化铜,生产出来的精铜叫电积铜。现代湿法冶金包括硫酸化焙烧-浸出-电积、浸出-萃取-电积和细菌浸出,适用于低品位复杂矿石、氧化铜矿石和含铜废矿石的堆浸、槽浸或原地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广,预计到本世纪末将达到总产量的20%。湿法冶炼的引入大大降低了铜的冶炼成本。