Διαδικασία παραγωγής
Ο χαλκός βρίσκεται παντού στην φύση. Αυτή η σελίδα εξηγεί την διαδικασία παραγωγής του χαλκού, ξεκινώντας από ορυκτό και φτάνοντας σε ένα τελικό προϊόν με υψηλό ποσοστό καθαρότητας, για να χρησιμοποιηθεί σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών που είναι απαραίτητες στην σύγχρονη ζωή.
Το μετάλλευμα του χαλκού
Το μετάλλευμα του χαλκού βρίσκεται σε όλο φλοιό της γης. Εμφανίζεται ως ιζηματογενές ή και ως πυριγενές πέτρωμα. Η εξωτερική επιφάνεια μήκους 10 χιλιόμετρων του φλοιού, περιέχει 33 γραμμάρια χαλκού για κάθε τόνο βράχου και σε ορισμένα σημεία λόγω της ηφαιστειακής δραστηριότητας πριν από εκατομμύρια χρόνια, υπάρχει ταγμένος χαλκός. Αυτές είναι οι περιοχές που αξιοποιούνται σήμερα για εξόρυξη, επειδή έχουν αρκετή περιεκτικότητα χαλκού. Εκτός από τον πολύτιμο χαλκό, υπάρχουν πολλά στείρα πετρώματα (που ονομάζονται gangue) τα οποία πρέπει να αφαιρεθούν.
Το ορυκτό του χαλκού
Το ορυκτό του χαλκού είναι ένας βράχος που περιέχει αρκετό από το πολύτιμο μέταλλο για εξόρυξη. Στην περίπτωση του χαλκού, αξίζει η εξαγωγή όταν είναι πάνω από 2 κιλά χαλκού ανά 1.000 κιλά μεταλλεύματος (0,2%). Έχουν βρεθεί πάνω από εκατό ποικιλίες ορυκτών χαλκού, αλλά μόνο μερικά έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε αυτόν. Τα ορυκτά που είναι άφθονα σε μετάλλευμα χαλκού είναι ο Χαλκοπυρίτης και ο Βορνίτης, τα οποία περιέχουν προσμίξεις χαλκού και σιδήρου. Αυτές αντιπροσωπεύουν περίπου το 80% των γνωστών μεταλλευμάτων στον κόσμο.
Τα ορυχεία χαλκού
Παρακάτω θα δείτε μια επισκόπηση για το πώς ο χαλκός από πέτρωμα μετατρέπεται σε ένα καθαρό μέταλλο.
Η εξόρυξη του χαλκού
Ακολουθεί μια επισκόπηση για τον τρόπο που ο χαλκός από πέτρωμα μετατρέπεται σε καθαρό μέταλλο.
Εξόρυξη
Το μετάλλευμα απομακρύνεται από το έδαφος είτε σε ανοιχτό λάκκο ή σε υπόγεια ορυχεία. Υπόγεια βυθίζουμε ένα κάθετο άξονα στη γη για να φτάσει μέχρι το μετάλλευμα του χαλκού και μετά κάνουμε οριζόντιες σήραγγες που θα μας οδηγήσουν στο μετάλλευμα. Επιφανειακά το 90 % των μεταλλευμάτων εξορύσσονται με την χρήση της ανοικτής μεθόδου. Τα μεταλλεύματα κοντά στην επιφάνεια εξορύσσονται με την απομάκρυνση των επιφανειακών στρωμάτων.
Oρυκτό
Ορυκτό ονομάζεται το πέτρωμα που περιέχει αρκετό μέταλλο για να κάνουμε εξόρυξη.
Συντριβή
Το μετάλλευμα αλέθεται και γίνεται σκόνη.
Συγκέντρωση
Το ορυκτό εμπλουτίζεται με μια διαδικασία που ονομάζεται επίπλευση αφρού. Το ανεπιθύμητο υλικό (που ονομάζεται στείρο) βυθίζεται στον πυθμένα και αφαιρείται.
Οξειδωτική φρύξη
Σε αυτό το σημείο αρχίζουν οι χημικές αντιδράσεις. Το εμπλουτισμένο ορυκτό σε σκόνη, θερμαίνεται μεταξύ 500 °C και 700 °C για να απομακρυνθεί η περιεκτικότητα σε θείο και να στεγνώσει το ορυκτό, το οποίο εξακολουθεί να είναι στερεό και ονομάζεται calcine -πύρωση.
Αναγωγική τήξη
Η τήξη είναι μια ενέργεια που προστίθεται στο ορυκτό για να το κάνει να λιώσει πιο εύκολα. Η πλάκα πύρωσης θερμαίνεται στους 1200 ° C και λιώνει. Αφαιρούνται μερικές ακόμα ακαθαρσίες που σχηματίζουν ένα ματ υγρό (ένα μίγμα υγρού χαλκού και θειούχου σιδήρου).
Μετατροπή από ματ
Ο αέρας εκτοξεύεται μέσα στο υγρό ματ της χάλκινης φυσαλίδας, όπου ονομάζεται έτσι επειδή οι φυσαλίδες αερίου παγιδεύονται στην επιφάνεια σε στερεά μορφή σαν φουσκάλες.
Ανοδική χύτευση
Οι φυσαλίδες χύνονται σε ανόδους στην κυψέλη για την ηλεκτρόλυση.
Ηλεκτρολυτικός καθαρισμός
Με την ηλεκτρόλυση έχουμε καθαρότητα σε χαλκό 99,99%.
Η διαδρομή της παραγωγής που περιγράφεται παραπάνω, δείχνει την εξέλιξη ενός βράχου με 0,2 % περίπου περιεκτικότητα σε χαλκό, σε ένα καθοδικό χαλκό με καθαρότητα 99,99%.
Η μέθοδος με Βιοεκχύλιση
Η απόπλυση είναι μια εναλλακτική λύση για την εξόρυξη του χαλκού. Πρώτα ραντίζεται το ορυκτό με αραιό θειικό οξύ. Αυτό ρέει αργά μέσα στο ορυκτό με αποτέλεσμα σε μερικούς μήνες να σχηματίσει ένα ασθενές διάλυμα θειικού χαλκού. Ο χαλκός κατόπιν ανακτάται με ηλεκτρόλυση. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως SX- EW (εκχύλιση με διαλύτη / ηλεκτρολυτική).
Τα πλεονεκτήματα αυτής της διαδικασίας είναι:
Χρειάζεται λιγότερη ενέργεια από ότι στην παραδοσιακή εξόρυξη.
Δεν εκπέμπονται απόβλητα αέρια.
Χαμηλή επένδυση κεφαλαίου
Ικανότητα να λειτουργήσει οικονομικότερα σε μικρότερη κλίμακα.
Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ορυκτό με λιγότερο από 0,1% χαλκό. Για αυτό τον λόγο η εξόρυξη με απόπλυση κερδίζει έδαφος. Εκτιμάται ότι το 2011 SX – EW η μέθοδος αυτή αντιπροσώπευσε το 17 % της συνολικής παραγωγής για την καθαρότητα του χαλκού.
