O miedzi

Złoża rudy miedzi znajdują się niemal wszędzie na świecie. Ta strona przedstawia kolejne etapy produkcji miedzi począwszy od zawartej w skale rudy, aż po finalny produkt rynkowy, którym jest metal o najwyższej czystości, mający wiele różnych zastosowań o istotnym znaczeniu dla współczesnego życia.

Minerały miedzi

Minerały miedzi występują w skorupie ziemskiej zarówno w skałach osadowych jak i wulkanicznych. Zewnętrza, 10 km., warstwa skorupy ziemskiej zawiera 33g miedzi na każdą tonę skały. Na niektórych  obszarach, wskutek aktywności wulkanicznej sprzed milionów lat zgromadzona została stopiona miedź. W tych właśnie rejonach miedź jest obecnie wydobywana, ponieważ jest jej na tyle dużo by uczynić wydobycie opłacalnym. Wraz z cenną miedzią wydobywa się dużą ilość skały nieużytecznej/odpadowej (zwanej płonną), która musi zostać usunięta.

Górnictwo rud miedzi

Przedstawione niżej procesy stanowią ogólny zarys tego w jaki sposób miedź jest pozyskiwana z rudy i przetwarzana na czysty metal.

Wydobycie
Ruda jest wydobywana z ziemi w kopalniach odkrywkowych lub głębinowych. W przypadku kopalni głębinowych wiąże się to z wydrążeniem pionowego szybu w głąb ziemi a następnie drążeniem poziomych korytarzy w warstwie miedzionośnej rudy. W kopalniach odkrywkowych 90% rudy wydobywa się metodą odkrywkową. Złoże rudy znajdujące się blisko powierzchni ziemi może być urabiane po usunięciu przykrywających go warstw.

Ruda
Rudą nazywamy skałę zawierającą wystarczającą ilość cennego minerału, aby warto było dokonać jego ekstrakcji.

Kruszenie
Ruda jest kruszona, a następnie mielona na proszek.

Koncentracja
Ruda jest następnie wzbogacana w procesie flotacji pianowej. Niechciany materiał (zwany skałą płonną) opada na dno i jest usuwany.

Prażenie
Na tym etapie rozpoczynają się procesy chemiczne. Sproszkowana i wzbogacona ruda jest w obecności powietrza podgrzewana do temperatury od 500°C do 700°C, w celu usunięcia resztek siarki i wysuszenia rudy, która ma nadal postać stałą zwaną kalcynatem.

Wytapianie przy użyciu topników
Topnik jest substancją dodawaną do rudy w celu jej łatwiejszego wytapiania. Kalcynat z dodatkiem topnika podgrzewany jest do temperatury 1200°C i ulega wytopieniu. Część nieczystości jest usuwana  tworząc kamień miedziowy (połączenie płynnej miedzi i siarczku żelaza).

Konwerterowanie kamienia miedziowego
Proces ten polega na przedmuchiwaniu kamienia miedziowego mieszaniną powietrza/tlenu celem uzyskania miedzi konwertorowej.  Na jej powierzchni widoczne są pęcherzyki gazu uwięzione w substancji stałej (ang. blisters) stąd w języku angielskim miedź konwerterowa nosi nazwę 'blister copper'.

Odlewanie anod
Miedź konwerterowa jest odlewana w postaci anod, które są biorą udział w procesie elektrolizy.

Rafinacja elektrolityczna
Na drodze rafinacji elektrolitycznej uzyskuje się miedź o czystości 99.99%. 

Przedstawiony powyżej proces produkcyjny opisuje jak ze skały zawierającej 0,2 % miedzi uzyskujemy katodę miedzianą o czystości  równej 99.99%.

Ługowanie
Ługowanie stanowi alternatywę dla klasycznego wydobycia miedzi. Najpierw rudę traktuje się rozcieńczonym kwasem siarkowym, który  powoli przesiąka w dół rudy, przez okres miesięcy, rozpuszczając miedź i tworząc słaby roztwór siarczanu miedzi. Miedź jest następnie odzyskiwana w procesie elektrolizy. Proces ten jest znany jako SX-EW (proces rozpuszczania użytecznych składników pod wpływem roztworu). 

Zalety tego procesu to:

  • zdecydowanie mniejsze zużycie energii aniżeli przy tradycyjnym wydobyciu,
  • w procesie nie uwalniają się gazy, 
  • niskie nakłady kapitałowe,
  • możliwość działania ekonomicznego na małą skalę.

Proces ten może być stosowany w przypadku rudy o z zaledwie 0,1% zawartości miedzi - z tego powodu wzrasta znaczenie ekstrakcji poprzez ługowanie. Szacuje się, że w 2011 r. SX-EW stanowiła 17% całkowitej rafinowanej produkcji miedzi.

Recykling

Innym ważnym źródłem miedzi jest odzyskany złom, określany jako produkcja miedzi wtórnej, która w 2011 r. stanowiła 41% całkowitej produkcji miedzi rafinowanej. Wykorzystanie złomu jest jednym z przykładów ilustrujących zrównoważony charakter miedzi.

Rudy miedzi


Rudą nazywamy skałę zawierającą wystarczającą ilość cennego minerału, aby warto było dokonać jego ekstrakcji. Jest to opłacalne gdy około 2 kg miedzi przypada na 1.000 kg rudy (0,2%). Mimo, iż istnieje ponad sto różnych minerałów miedzionośnych, tylko niektóre z nich są wykorzystywane do ekstrakcji miedzi na dużą skalę. Najbogatsze rudy to chalkopiryt i bornit, które zawierają zarówno siarczki miedzi jak i żelaza.