從銅礦中開采出來的銅礦石經過選礦後成為銅精礦或銅品位高的銅礦石,銅精礦需要冶煉委托才能成為精銅和銅產品。銅礦石最早的來源是孔雀石。
1,礦石加工
銅礦石的分類和性質;
煉銅的原料是銅礦石。銅礦可以分為三類:
(1)硫化礦,如黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)和輝銅礦(Cu2S)。
(2)氧化礦物,如黃銅礦(Cu2O)、孔雀石[Cu(OH)_ CO _]、藍銅礦[2CuO3 Cu (OH) 2]、矽孔雀石(CuSiO3 2H2O)等。
(3)自然銅。含銅量約為1% (0.5% ~ 3%)的銅礦石具有開采價值,因為可以通過浮選除去礦石中的脈石等部分雜質,獲得含銅量較高(8% ~ 35%)的精礦。
2.熔煉過程
(1)火法煉銅
陰極銅,即電解銅,是通過冶煉和電解精煉生產出來的,壹般適用於高品位硫化銅礦。火法冶煉壹般是先將含銅百分之幾或千分之幾的原礦通過選礦提高到20% ~ 30%,作為銅精礦在密閉的高爐、反射爐、電爐或閃速爐中進行冰銅冶煉。產生的冰銅(鋶)然後被送到轉爐吹成粗銅,然後在另壹個反射爐中氧化精煉去除雜質。該工藝流程短,適應性強,銅的回收率可達95%。但礦石中的硫在造鋶和吹煉階段作為二氧化硫廢氣排放,難以回收,易造成汙染。
銅礦煉銅:以黃銅礦為例,首先精礦砂、熔劑(石灰石、砂等。)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合後放入“密閉”高爐中,在1000℃左右進行冶煉。於是礦石中的壹部分硫變成了SO_(用來制硫酸),砷、銻等大部分雜質變成了As_O_和Sb_O_等易揮發物質,被除去:2CuFeS_+O_=Cu_S+2FeS+SO_↑。部分硫化鐵轉化為氧化物:2fes+3o _ = 2feo+2so _ = Cu_S,其余的fes將壹起熔融形成“冰銅”(主要由Cu_S和FeS相互溶解形成,其銅含量在20% ~ 50%之間,硫含量在23% ~ 27%之間),feo和SiO_形成渣:FeO+SiO_=FeSiO_。熔渣漂浮在熔融冰銅上,容易分離,從而去除部分雜質。然後將冰銅移入轉爐,加入熔劑(石英砂),吹空氣吹煉(1100 ~ 1300℃)。由於鐵對氧的親和力大於銅,而銅對硫的親和力大於鐵,冰銅中的FeS首先轉化為FeO,FeO與熔劑結合形成熔渣,然後Cu_S轉化為Cu_O,Cu_O與Cu_S反應生成粗銅(含銅量約98.5%)。2Cu_S+3O_=2Cu_O+2SO_↑,2Cu_O+Cu_S=6Cu+SO_↑,然後將粗銅移入反射爐,加入熔劑(石英砂),並通入空氣氧化粗銅中的雜質,與熔劑形成熔渣除去。雜質去除到壹定程度後,註入重油,通過重油燃燒產生的壹氧化碳等還原性氣體,在高溫下將氧化亞銅還原成銅。獲得的精煉銅含有約99.7%的銅。
除銅精礦外,廢銅是煉銅的主要原料之壹,包括舊廢銅和新廢銅。舊的廢銅來自舊的設備和機器,廢棄的建築和地下管道。新增廢銅來自加工廠廢棄的廢銅(銅材產量比例約為50%),廢銅供應總體穩定。廢銅分為:裸銅:品位在90%以上;廢銅(電線):含銅材料(舊電機、電路板);由廢銅和其他類似材料生產的銅也被稱為再生銅。
(2)濕法煉銅
壹船適合低品位氧化銅,生產出來的精銅叫電積銅。現代濕法冶金包括硫酸化焙燒-浸出-電積、浸出-萃取-電積和細菌浸出,適用於低品位復雜礦石、氧化銅礦石和含銅廢礦石的堆浸、槽浸或原地浸出。濕法冶煉技術正在逐步推廣,預計到本世紀末將達到總產量的20%。濕法冶煉的引入大大降低了銅的冶煉成本。