Obrada bakra složen je postupak koji uključuje mnogo koraka jer proizvođač prerađuje rudu iz sirovog, istrebljenog stanja u pročišćeni oblik za upotrebu u mnogim industrijama. Bakar obično se ekstrahira iz oksidnih i sulfidnih ruda koje sadrže između 0,5 i 2,0% bakra.
Tehnike rafiniranja koje koriste proizvođači bakra ovise o vrsti rude, kao i drugim ekonomskim i okolišnim čimbenicima. Trenutno se oko 80% globalne proizvodnje bakra izvlači iz izvora sulfida.
Bez obzira na vrstu rude, minirana bakrena ruda prvo se mora koncentrirati kako bi se uklonili gangue ili neželjeni materijali ugrađeni u rudu. Prvi korak u ovom procesu je drobljenje i usitnjavanje rude u mlinu za kuglice ili štapove.
Sulfidne rude
Gotovo sve sulfidne bakrene rude, uključujući halocit (Cu2S), halkopirit (CuFeS2) i kovelit (CuS), obrađuju se taljenjem. Nakon drobljenja rude u fini prah koncentrira se flotacijom pjene, što zahtijeva miješanje rude u prahu s reagensima koji se kombiniraju s bakrom kako bi se učinila hidrofobnom. Smjesa se zatim okupa u vodi zajedno s agensom za pjenjenje koji potiče pečenje.
Mlazovi zraka pucaju kroz mjehuriće koji formiraju vodu koji na površinu isplivavaju bakarne čestice koje odbijaju vodu. Pjena, koja sadrži oko 30% bakra, 27% željezo i 33% sumpora, uklanjaju se i uzimaju za prženje.
Ako su ekonomične, manje nečistoće koje mogu biti prisutne u rudi, kao što su molibden, olovo, zlato i srebro se u ovom trenutku mogu obrađivati i uklanjati selektivnom flotacijom. Pri temperaturama između 932-1292°F (500-700°C), velik dio preostalog sadržaja sumpora izgara kao sulfidni plin, što rezultira kalcinskom mješavinom bakrovih oksida i sulfida.
Fluks se dodaje kalcinskom bakaru, koji je sada čist oko 60% prije ponovnog zagrijavanja, ovaj put na 1200 ° C (2192 ° F). Na toj se temperaturi fluks silika i vapnenca kombiniraju s neželjenim spojevima, poput željezovog oksida, i dovode ih na površinu kako bi se uklonili kao šljaka. Preostala smjesa je staljeni bakreni sulfid koji se naziva mat.
Sljedeći korak u procesu rafiniranja je oksidacija tekućeg matta kako bi se uklonilo željezo da bi sagorjelo sadržaj sumpora kao sumporni dioksid. Rezultat je 97-99%, bakar u blisteru. Izraz blister bakar dolazi od mjehurića proizvedenih sumpornim dioksidom na površini bakra.
Da bi se proizveli bakreni katodi na tržištu, pretvrdni bakar prvo se mora ubaciti u anode i obraditi elektrolitički. Umočen u spremnik bakrenog sulfata i sumporne kiseline, zajedno s čistim početnim listom bakrene katode, blister bakar postaje anoda u galvanskoj ćeliji. Katode od nehrđajućeg čelika koriste se i u nekim rafinerijama, kao što je Rio Tinto's Rudnik bakra Kennecott u Utahu.
Kako se uvodi struja, bakarni ioni počinju migrirati na katodu ili početni lim, tvoreći 99,9-99,99% čiste bakrene katode.
Obrada oksidne rude i SX / EW
Nakon drobljenja bakrenih ruda oksidnog tipa, poput azurita (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brokantit (CuSO)4), krizokola (CuSiO3 · 2H2O) i kuprit (Cu2O), razrijeđena sumporna kiselina nanosi se na površinu materijala na jastučićima za ispiranje ili u spremnicima za ispiranje. Dok se kiselina provlači kroz rudu, ona se kombinira s bakrom, stvarajući slabu otopinu bakrenog sulfata.
Takozvana "trudnička" ispirajuća otopina (ili trudnička tekućina) se zatim obrađuje hidrometalurškim postupkom poznatim kao ekstrakcija otapala i elektro-dobitka (ili SX-EW).
Ekstrakcija otapala uključuje uklanjanje bakra iz tekuće tekućine pomoću organskog otapala ili ekstrakta. Tijekom ove reakcije, bakarni ioni se izmjenjuju u vodikove ione, omogućujući obnavljanje kisele otopine i ponovno korištenje u procesu ispiranja.
Vodena otopina bogata bakrom tada se prenosi u elektrolitički spremnik, gdje se pojavljuje elektro-pobjednički dio postupka. Pod električnim nabojem, bakarni ioni prelaze iz otopine u katode bakra, koje su izrađene od bakrene folije visoke čistoće.
Ostali elementi koji mogu biti prisutni u otopini, poput zlata, srebra, platine, selena i telur, sakupljaju se na dnu spremnika kao tanke i mogu se obnoviti daljnjom obradom.
Električno osvojeni katodi bakra jednake su ili veće čistoće od onih proizvedenih tradicionalnim topljenjem, ali zahtijeva samo jedna četvrtina do trećina količine energije po jedinici proizvodnje.
Razvoj SX-EW omogućio je ekstrakciju bakra u područjima u kojima sumporna kiselina nije dostupna ili se ne može proizvoditi iz sumpora unutar tijela bakrene rude. od starih mineralnih sulfida koji su oksidirali izlaganjem zraku ili bakterijskim ispiranjem i drugim otpadnim tvarima koje su prethodno zbrinuli neobrađena.
Alternativno se bakar može istaložiti iz trudne otopine pomoću cementacije pomoću ostataka željeza. Međutim, time se dobiva manje čisti bakar od SX-EW, pa se, stoga, rjeđe koristi.
In-situ ispiranje (ISL)
Ispiranje na terenu koristi se i za skupljanje bakra iz odgovarajućih područja ležišta rude.
Ovaj postupak uključuje bušenje bušotina i dodavanje otopine za ispiranje - obično sumporne ili klorovodične kiseline - u tijelo rude. Izluživanje otapa minerale bakra prije nego što se on ponovno izvuče kroz drugu bušotinu. Daljnjim rafiniranjem pomoću SX-EW ili kemijskih oborina dobivaju se tržišni bakreni katodi.
ISL se često provodi na niskokvalitetnoj bakrenoj rudi u napunjenim cijevima (također poznato kao stope ispiranje) ruda u spiljskim područjima podzemnih rudnika.
Bakrene rude koje najviše podliježu ISL-u uključuju bakar-karbonate malahit i azurit, kao i tenorit i krizokol.
Procjenjuje se da je globalna proizvodnja bakra u 2017. godini premašila 19 milijuna tona. Primarni izvor bakra je Čile, koji proizvodi otprilike jednu trećinu ukupne svjetske opskrbe. Ostali veliki proizvođači uključuju SAD, Kinu i Peru.
Zbog visoke vrijednosti čistog bakra, velik dio proizvodnje bakra sada dolazi iz recikliranih izvora. U SAD-u reciklirani bakar čini oko 32% godišnje isporuke. Procjenjuje se da se ovaj broj bliže 20%.
najveći korporativni proizvođač bakra u svijetu je čileansko državno poduzeće Codelco. Codelco je u 2017. proizveo 1,84 milijuna metričkih tona rafiniranog bakra. Ostali veliki proizvođači uključuju Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd., i Xstrata Plc.