เทคนิคการกลั่นที่ใช้โดยผู้ผลิตทองแดงขึ้นอยู่กับประเภทของแร่ตลอดจนปัจจัยทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ขณะนี้ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตทองแดงทั่วโลกถูกสกัดจากแหล่งของซัลไฟด์
โดยไม่คำนึงถึงแร่ประเภทแร่แร่ทองแดงที่ขุดขึ้นมาก่อนจะต้องเข้มข้นเพื่อขจัดสิ่งที่ไม่เป็นที่ต้องการออกไปฝังอยู่ในแร่
ขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้คือการบดและการทำผงแร่ในลูกกลิ้งหรือลูกกลิ้ง
ซัลไฟด์ Ores
เกือบทุกชนิดของแร่ทองแดงชนิดซัลไฟด์รวมทั้ง chalcocite (Cu 2 S), chalcopyrite (CuFeS 2 ) และ covellite (CuS) ได้รับการบำบัดด้วยการหลอม
หลังจากบดแร่เป็นผงละเอียดแล้วจะมีการขจัดคราบโฟมซึ่งจะต้องมีการผสมแร่ผงกับน้ำยาที่ผสมกับทองแดงเพื่อทำให้เกิดเป็นไฮโดรโฟบิก ส่วนผสมจะถูกอาบน้ำในน้ำพร้อมกับสารฟองเพื่อกระตุ้นการฟอง
เจ็ตส์ของอากาศถูกยิงขึ้นมาจากฟองอากาศที่เป็นรูปน้ำที่ลอยอนุภาคของทองแดงที่ขับออกสู่ผิว ฟองที่มีทองแดงประมาณร้อยละ 30, เหล็ก ร้อยละ 27 และกำมะถัน 33 เปอร์เซ็นต์จะถูกนำมาห่อหุ้มด้วยแป้งและนำมาคั่ว
หากมีสิ่งสกปรกน้อยกว่าที่อาจมีอยู่ในแร่เช่น molybdenum ตะกั่ว ทองและ เงิน ก็สามารถนำมาแปรรูปและนำออกได้ในเวลานี้ด้วยการเลือกลอยตัว
ในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 932-1292 องศา ฟาเรนไฮต์ (500-700 องศา เซลเซียส) ปริมาณกำมะถันที่เหลือจะถูกเผาผลาญออกเป็นก๊าซซัลไฟด์ส่งผลให้เกิดการผสมของทองแดงออกไซด์และซัลไฟด์
ฟลักซ์จะถูกเพิ่มลงในทองแดงซึ่งเป็นทองแดงที่บริสุทธิ์ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ก่อนจะถูกให้ความร้อนอีกครั้งคราวนี้อยู่ที่ 2192 องศาฟาเรนไฮต์ (1200 องศาเซลเซียส)
ที่อุณหภูมินี้ซิลิกาและหินปูนจะไหลรวมกับสารประกอบที่ไม่ต้องการเช่นออกไซด์ของเหล็กและนำไปสู่ผิวที่ต้องการขจัดออกเป็นตะกรัน ส่วนผสมที่เหลือคือ copper sulfide หลอมละลายเรียกว่า 'matte'
ขั้นตอนต่อไปในกระบวนการกลั่นคือการทำให้เป็นออกซิไดซ์ของเหลวเพื่อขจัดเหล็กและอีกครั้งหนึ่งเพื่อเผาผลาญสารซัลไฟด์ออกเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ผลที่ได้คือทองแดงพองตาก 97-99 เปอร์เซ็นต์ คำว่า 'blister copper' มาจากฟองสบู่ที่ผลิตโดยซัลเฟอร์ไดออกไซด์บนพื้นผิวของทองแดง
ในการผลิต cathode ทองแดงเกรดทองแดงพองต้องถูกโยนลงใน anodes และได้รับการรักษา electrolytically ฝังอยู่ในถังของซัลเฟตคอปเปอร์ซัลเฟตและกรดซัลฟิวริกพร้อมกับแผ่นแคโทดบริสุทธิ์ของทองแดงที่เริ่มตึงแล้วทองแดงพองจะกลายเป็นขั้วบวกในเซลล์ขั้วลบ ช่องว่างแคโทดสแตนเลสยังใช้ในโรงกลั่นบางแห่งเช่นเหมืองทองแดง Kennecott ของ Rio Tinto ในยูทาห์
ในฐานะที่เป็นปัจจุบันมีการแนะนำอิออนทองแดงจะเริ่มอพยพไปที่แคโทดหรือแผ่นสตาร์ทซึ่งสร้างแคโทดทองแดงบริสุทธิ์ 99.9-99.99%
การประมวลผลของแร่ออกไซด์และ SX / EW
หลังจากบดแร่ทองแดงออกไซด์ชนิดเช่น azurite (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), brochantite (CuSO 4 ), chrysocolla (CuSiO 3 · 2H 2 O) และ cuprite (Cu 2 O) นำไปใช้กับกรดซัลฟิวริกเจือจาง พื้นผิวของวัสดุบนแผ่นชะล้างหรือในถังชะล้าง
เมื่อหยดกรดผ่านแร่จะรวมกับทองแดงทำให้เกิดสารละลายทองแดงที่อ่อนแอ
(หรือสุราตั้งครรภ์) จะถูกประมวลผลโดยใช้กระบวนการไฮโดรเมทัลอัลตราซาวด์ที่เรียกว่าการสกัดด้วยตัวทำละลายและ electro-winning (หรือ SX-EW)
การสกัดด้วยตัวทำละลายเป็นการลอกทองแดงจากสุราตั้งครรภ์โดยใช้ตัวทำละลายอินทรีย์หรือสารสกัด ในระหว่างการเกิดปฏิกิริยานี้ไอออนทองแดงจะถูกแลกเปลี่ยนเป็นไอออนของไฮโดรเจนทำให้สามารถแก้ปัญหากรดและนำมาใช้ใหม่ในกระบวนการชะล้างได้
สารละลายน้ำที่อุดมด้วยทองแดงจะถูกถ่ายโอนไปยังถังอิเลคโตรไลต์ซึ่งจะมีส่วนของกระบวนการไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ภายใต้การประจุไฟฟ้าไอออนทองแดงถ่ายโอนจากสารละลายไปยัง cathodes starter cathode ที่ทำจากฟอยล์ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง
องค์ประกอบอื่น ๆ ที่อาจมีอยู่ในสารละลายเช่นทองคำเงิน แพลทินัม ซีลีเนียมและ เทลลูเรียมจะ สะสมอยู่ที่ด้านล่างของถังเป็น 'slimes' และสามารถกู้คืนได้ผ่านกระบวนการต่อไป
cathode ทองแดง Electro-won มีความบริสุทธิ์เท่ากันหรือมากกว่าที่ผลิตโดยการหลอมแบบดั้งเดิม แต่ต้องใช้พลังงานเพียงหนึ่งในสี่ถึงหนึ่งในสามของปริมาณพลังงานต่อหน่วยการผลิต
การพัฒนาของ SX-EW ได้อนุญาตให้มีการสกัดทองแดงในพื้นที่ที่ไม่มีกำมะถันกรดหรือไม่สามารถผลิตได้จากกำมะถันในร่างกายของแร่ทองแดงรวมทั้งจากแร่ซัลไฟด์เก่าที่ถูกออกซิไดซ์โดยการสัมผัสกับอากาศหรือการชะล้างของแบคทีเรียและอื่น ๆ วัสดุเหลือใช้ที่เคยถูกกำจัดทิ้งแล้ว
ทองแดงสามารถตกตะกอนออกจากสารละลายที่ตั้งครรภ์ได้โดยการใช้ซีเมนต์โดยใช้เศษเหล็ก อย่างไรก็ตามการผลิตทองแดงบริสุทธิ์น้อยกว่า SX-EW และดังนั้นจึงใช้น้อยลง
การกรองในสถานที่ (ISL)
นอกจากนี้ยังได้มีการใช้การชะละลายในที่เกิดเหตุเพื่อเรียกคืนทองแดงจากแหล่งแร่ที่เหมาะสม
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการขุดเจาะหลุมเจาะและสูบน้ำสารละลายที่มีน้ำซึมลงไปในร่างกายแร่หรือกรดซัลฟิวริกหรือไฮโดรคลอริก น้ำชะละลายจะละลายแร่ธาตุทองแดงก่อนที่จะผ่านการเจาะรูที่สอง การกลั่นเพิ่มเติมโดยใช้ SX-EW หรือสารเคมีตกตะกอนผลิต cathodes ทองแดงตลาด
ISL มักจะดำเนินการกับแร่ทองแดงเกรดต่ำในจุดหยุดชะงักชั่วคราว (หรือที่เรียกว่า stope leaching ) ในพื้นที่ยุ้งฉางของเหมืองใต้ดิน
แร่ทองแดงส่วนใหญ่ตอบสนองต่อ ISL ได้แก่ ทองแดงคาร์บอเนต malachite และ azurite ตลอดจน tenorite และ chrysocolla
การผลิตแร่ทองคำทั่วโลกมีการประเมินโดยการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐถึง 16.1 ล้านเมตริกตันในปี 2554 แหล่งที่มาหลักของทองแดงคือประเทศชิลีซึ่งผลิตได้ประมาณหนึ่งในสามของปริมาณทั่วโลกทั้งหมด ผู้ผลิตรายใหญ่อื่น ๆ ได้แก่ สหรัฐฯจีนและเปรู
เนื่องจากทองแดงบริสุทธิ์มีมูลค่าสูงส่วนใหญ่ของการผลิตทองแดงจึงมาจากแหล่งรีไซเคิล ในสหรัฐอเมริกาบัญชีทองแดงรีไซเคิลมีปริมาณประมาณร้อยละ 32 ต่อปี ทั่วโลกตัวเลขนี้คาดว่าจะใกล้เคียงกับ 20 เปอร์เซ็นต์
ผู้ผลิตทองแดงรายใหญ่ที่สุดขององค์กร คือ Codelco ของรัฐชิลี Codelco ผลิต 1.76 ล้านเมตริกตันของทองแดงที่ผ่านการกลั่นในปี 2553 หรือประมาณ 11% ของการผลิตทั่วโลกทั้งหมด ผู้ผลิตรายใหญ่อื่น ๆ ได้แก่ Freeport-McMoran Copper & Gold Inc. , BHP Billiton Ltd. และ Xstrata Plc .
แหล่งที่มา
Schoolscience.co.uk ทองแดง - ธาตุสำคัญ การทำเหมืองแร่ทองแดง
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
วิกิพีเดีย เทคนิคการสกัดด้วยทองแดง
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
สมาคมพัฒนาทองแดง การผลิต
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/