Paahtaminen, sulattaminen ja muuntaminen
Kun on valmistettu rikaste, joka sisältää kuparia ja muita arvokkaita metalleja (kuten kultaa ja hopeaa), seuraava vaihe on poistaa epäpuhtauselementit. Vanhemmissa prosesseissa tiiviste, joka sisältää 5-10 prosenttia vettä, paahdellaan ensin sylinterimäisessä, tulenkestävässä vuoratussa uunissa, joka on joko tulisija tai leijupetityyppi. Kun tiiviste syötetään paahtimeen, se kuumennetaan kuumalla ilmavirralla noin 590 ° C: seen (1100 ° F). Haihtuvat epäpuhtaudet, kuten arseeni, elohopea ja osa rikkiä, poistuvat rikistä rikkidioksidina. Jäljelle jää hapettunut tuote, joka sisältää rikkipitoisuuden, joka on riittävän pieni sulattamiseksi. Tämä tehdään perinteisesti jälkikaiunta- tai sähkökaariuunissa, johon konsentraatti syötetään sopivan määrän fluxia, yleensä piidioksidia ja toisinaan kalkkikiveä, mukana. Ne lämmitetään poltetulla polttoaineella tai sähkövirralla lämpötilaan 1,230–1,300 ° C (2250–2,370 ° F), jolloin syntyy keinotekoinen kupari-rautasulfidi, joka asettuu sulaan uima-altaan uunin pohjaan. Sulfidimateriaali, joka tunnetaan nimellä matta, sisältää 45 - 70 prosenttia kuparia, tietystä prosessista riippuen. Gangue-mineraalit ja hapettuneet epäpuhtaudet, mukaan lukien suurin osa raudasta, reagoivat vuon kanssa ja muodostavat maton päälle kevyen, nestemäisen kuonakerroksen. Tietty prosenttiosuus haihtuvista epäpuhtauksista, kuten rikki, hapetetaan ja poistuu prosessikaasuvirran mukana.
hopeajalostus: kuparirikasteista
Kuparisulfidikonsentraattien sulattaminen ja muuntaminen johtaa ”kuplarauhaan”, joka sisältää 97–99 prosenttia hopeaa
Edellä kuvailtu perinteinen kaksivaiheinen prosessi on suurelta osin korvattu uudemmilla flash- tai kylpy-sulatusmenetelmillä. Ne alkavat kuivalla tiivisteellä, joka sisältää vähemmän kuin 1 prosenttia vettä, joka saatetaan kosketukseen uunissa happea tai happea rikastetun ilman puhaltamalla uuniin. Rauta ja rikki hapettuvat, ja näiden eksotermisten reaktioiden tuottama lämpö on riittävä konsentraatin sulattamiseksi nestemäiseksi mateeksi ja kuonaksi. Konsentraatin koostumuksesta riippuen on mahdollista suorittaa sulatus autogeenisesti - toisin sanoen ilman apupolttoainetta, kuten jälkikaiunta- tai sähkökaarisulatuksessa vaaditaan. Polttoaineen kulutuksen vähentämisen lisäksi uudet prosessit tuottavat suhteellisen pieniä määriä kaasua, joka, koska siinä on runsaasti rikkidioksidia, sopii hyvin rikkihapon tuotantoon. Uudet sulatot on suunniteltu sieppaamaan vähintään 90 prosenttia rehuaineiden sisältämästä rikistä.
Sen jälkeen kun kuona, joka sisältää suuren määrän epäpuhtauselementtejä, on poistettu matosta, jäljellä oleva rauta ja rikki poistetaan konversioprosessissa. Muunnin on sylinterimäinen teräskuori, halkaisijaltaan yleensä noin neljä metriä ja vuorattu tulenkestävällä tiilellä. Sen jälkeen kun ne on ladattu matta-, juoksu- ja kupariromulla (lämpötilan säätämiseksi), muunninta pyöritetään upottamaan kerroksia sulaan kylpyyn. Ilma tai happea sisältävä ilma puhalletaan sitten kierteiden läpi nesteeseen. Rauta ja rikki muuttuvat oksideiksi ja poistetaan joko kaasuvirrasta tai kuonasta (jälkimmäinen kierrätetään jäljellä olevien arvojen talteenottamiseksi), jolloin jäljelle jää kupla, joka sisältää 98,5–99,5 prosenttia kuparia ja enintään 0,8 prosenttia happea. Muunninta pyöritetään kuonan kuorimiseksi ja kuplakuoren kaatamiseksi.
Nestemäisen maton muuntaminen pyörivässä muuntimessa on erätoimenpide, mutta uudemmissa jatkuvissa prosesseissa käytetään kiinteitä uuneja, jotka ovat samanlaisia kuin sulatus. Jatkuvilla järjestelmillä on se etu, että ne vähentävät muutoksen aikana normaalisti syntyviä kaasumaisia ja hiukkaspäästöjä.
Viimeinen vaihe koostuu kuplakuparin puhdistamisesta tulella rikin ja hapen alentamiseksi vielä alhaisemmille tasoille. Tämä hapetus-pelkistysprosessi suoritetaan yleensä erillisessä uunissa sen varmistamiseksi, että lopullinen sulatustuote saavuttaa 99,5 prosentin kuparin tason, jota vaaditaan elektrolyyttiseen puhdistukseen. Tässä vaiheessa kupari valetaan anodeihin, joiden muodon ja painon määrättää tietty elektrolyyttinen jalostamo.
huuhtoutumista
Joskus suositellaan sulatusta (tai pyrometallurgiaa, kuten yleisesti tiedetään), huuhtoutumista tai hydrometallurgiaa suoritetaan alhaisemmissa lämpötiloissa ja siten eliminoidaan rikkidioksidin muodostuminen; on kuitenkin jätettä ja jäämiä, jotka on käsiteltävä ympäristön suojelemiseksi. Hydrometallurgisissa prosesseissa malmi tai tiiviste saatetaan tiiviiseen kosketukseen uuttoliuoksen (usein rikkihapon) kanssa, joka liuottaa kuparin ja jättää jäännös ganguea (ja usein jalometalleja). Erilaisia järjestelmiä, joitakin melko monimutkaisia, käytetään kuparimineraalien saattamiseksi kosketukseen uuteliuoksen kanssa, jäännös pestään ja suodatetaan, ja lopuksi liuos puhdistetaan liuenneen raudan ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi. Liuotinuutolla orgaanisilla liuottimilla on suuri merkitys uuttoliuoksien puhdistuksessa ja liuenneen kuparin konsentroinnissa pienempiin tilavuuksiin. Kupari erittäin laimeista liuoksista otettiin aiemmin talteen sementämällä romuraudalle; tämä tuotti välituotteen, joka palautettiin yleensä sulattoon. Moderni liuotinuutto puolestaan on johtanut joihinkin menetelmiin, joissa hapanrikas liuos, joka imeytyy jopa suhteellisen heikkolaatuisten malmien läpi, voi tuottaa liuoksen, joka voidaan tehdä riittävän väkevöityä sähköpuhdistukseen.
