десно|мини| Чино рудник бакра у Новом Мексику. десно|мини| Узорак халкопирита из рудника Хуарон, Перу Екстракција бакра односи се на методе које се користе за добијање бакра из његових руда. Производња бакра се састоји од низа физичких и електрохемијских процеса. Методе су се развиле и варирају од земље до земље, у зависности од тога каква је руда, локалних прописа о животној средини и других фактора.
Као и у свим рударским операцијама, руде мора бити у доволјним количинама (мора бити концентрована). Технике прераде зависе од природе руде. Ако је руда првенствено сулфид бакра (као што је халкопирит), руда се дроби и меље да бисмо узели потребне минерале из сирове руде и ослободили се отпадних минерала. Затим се то концентрише флотацијом минерала. Тај материјал се обично продаје удаљеним топионицама, мада неки велики рудници имају топионице које се налазе у близини. Такав распоред рудника и топионица била је типичнија у 19. и почетком 20. вијека, када су мање топионице могле бити економски исплативије. Сумпорни концентрати су обично топљени у таквим пећима као што су Оутокумпу или Инко флеш пећи или ИЗАСМЕЛТ пећ да би се произвео топлљени бакар, која се мора претопити и рафинисати да би се произвео анодни бакар. Коначно, поступак рафинисања је електролиза . Из економских и еколошких разлога, многи нуспродукти екстракције су поново добијени. На пример, сумпор-диоксидни гас се претвара у сумпорну киселину - која се затим може користити у поступку екстракције или продати у сврхе производње вештачког ђубрива.
Оксидоване бакарне руде могу се третирати хидрометалургијском екстракцијом .
Историја мини| Рудари у руднику Тамарак у Бакар држави, 1905. године Најранији докази о хладном екстрактовању природног бакра потичу из ископавања у Каиону Тепеси у источној Анадолији, који датира између 7200. и 6600. године пре нове ере. Међу разним предметима за које се сматрало да су заветни или амулети, постојао је и један који је изгледао као удица за рибу и један попут лука. Други налаз, у пећини Шанидар у Мергасуру у Ираку, који садржи бакарне перлице, датира из 8.700 пре нове ере.
Један од најстаријих познатих површинских рудника бакра на свету налази се у Тимна Валеју, у Израелу, датира од четвртог миленијума пре нове ере, а површинско лежиште се користи од шестог до петог миленијума.
Археолошко налазиште Плочник у југоисточној Европи ( Србија) садржи најстарије сигурно датирано доказ производње бакра на високој температури, од 5.000 пре нове ере. Налаз из јуна 2010. године је старији за додатних 500 година од записа о топљењу бакра из Рудне Главе ( Србија), датиран у 5. миленијуму пре нове ере.
Технологија топљења бакра довела је до бакарног доба, званог Халколитно доба, а потом и бронзаног доба . Бронзано доба не би било могуће да људи нису развили технологију за топљење.
Концентрација lang=en|мини| Опадајућа концентрација бакра у руди захтева претходну обраду руда. Већина бакарних руда садржи само мали проценат метала бакра везаног у драгоцене рудне минерале, а остатак руде су нежељени минерали камења или ганг отпадних минерала, обично силикатни минерали или оксидни минерали који су често безвредни. У неким случајевима, јаловишта су повучена да би се повратила изгубљена вредност, како се побољшавала технологија обнављања бакра. У бакарној руди у 21. веку има испод 0,6% бакра, а удео економски исплативих рудних минерала (укључујући бакар) је мањи од 2% укупне запремине руде. Кључ металуршке обраде било које руде је одвајање рудних минерала од отпадних минерала у стени.
Прва фаза било ког процеса у металуршком обрадном кругу је прецизно млевење или уситњавање, при чему се стена дроби да би се створиле ситне честице (<100 µm) које се састоје од појединачних минералних фаза. Те се честице одвајају ради уклањања гангa (остаци стена), након чега следи поступак физичког ослобађања рудних минерала из стене. Процес производње бакарних руда зависи од тога да ли су то оксидне или сулфидне руде.
Наредни кораци зависе од природе бакарне руде и онога што екстрактујемо. За оксидне руде обично се води хидрометалуршки поступак, који користи растворљиву природу рудних минерала и у корист је фабрике за прераду. За сулфидне руде, и секундарне ( супергене ) и примарне ( хипогене ), користи се пенаста флотација да се физички одвоји руда од ганга. За посебна природна бакарна рудна тела или делове рудних тела богатих супергенским нафтним бакром, овај минерал се може обновити гравитационим кругом .
Пенаста флотација лево|мини| Ћелије пенасте флотације за концентровање минерала бакра и никл-сулфида, Фалконбриџ, Онтарио. Модерни поступак пенасте флотације измишљен је почетком 1900-их у Аустралији Ц.В. Потер, а отприлике у исто време Г.Д. Делпрат . лево|мини| Бакар сулфид узима мехуриће ваздуха у Џемсон ћелији у флотацијском постројењу рудника Проминент Хил у Јужној Аустралији Све примарне сулфидне руде бакра, као и већина концентрата секундарних бакарних сулфида (који су халкоцити ), подвргавају се топљењу. Неки процеси као што су ват лич или прешр лич користе се растварање халкоцита и производе бакарну катоду из личхејта, али ово је мањи део тржишта.
Карбонатни концентрати су релативно мали производи произведени од постројења за цементацију бакра, типично као завршни стадијум операције добијања бакра. Такви карбонатни концентрати могу се третирати постројењем за екстракцију и добијање раствора (СКС-ЕВ) или топити.
Руда бакра је уситњена на одређену гранулацију која је довољно ситна да би се одвојили бакар сулфидни минерали од ганг минерала. Затим се руда влажи, суспендује у кашу и помеша са ксантатима или другим реагенсима, који чине честице сулфида хидрофобним . Типични реагенси укључују калијум етилксантат и натријум етилксантат, али се такође користе и дитиофосфати и дитиокарбамати.
Третирана руда се уноси у резервоар за аерацију напуњен водом који садржи површински активно средство као што је метилизобутил карбинол (МИБЦ). Ваздух се непрестано пробија кроз кашу, а мехурићи ваздуха се причвршћују на хидрофобне честице бакар-сулфида, које излазе на површину, где формирају пену и нестају. Ова пена је углавном подвргнута ћелији за чишћење ради уклањањања сувишних силиката и других сулфидних минерала који могу штетно утицати на квалитет концентрата (типично галенита) и коначно концентрат се топи. Стена која не плутала у флотацијској ћелији или се одбацује у облику јаловине или се даље обрађује како би се извукли други метали, попут олова (из галенита) и цинка (из сфалерита), уколико постоје. Да би се побољшала ефикасност процеса, креч се користи за подизање pH вредности воденог купатила, доводећи до тога да се колектор јонизује и да се првенствено везује за халкопирит (CuFeS2) и избегава пирит (FeS2 ). Гвожђе постоји у минералима обе примарне зоне. Бакарне руде које садрже халкопирит могу се концентрисати, да би се добио концентрат са између 20% и 30% бакра (обично 27-29% бакра). Остатак концентрата је гвожђе и сумпор у халкопириту, и нежељене нечистоће попут силикатних ганг минерала или других сулфидних минерала, типично мање количине пирита, сфалерита или галенита . Халкоцитни концентрати обично садрже између 37% и 40% бакра, јер халкоцит нема гвожђа у минералу.
Хидрометалуршка екстракција
Сумпорне руде Секундарни сулфиди - они који настају секундарним обогаћивањем супергеном - отпорни су ( ватростални ) на сумпорно испирање. Ове руде су мешавина бакар-карбоната, сулфата, фосфата и оксида и секундарних сулфидних минерала, претежно халкоцита, али остали минерали попут дигенита могу бити важни у неким лежиштима.
Супергенске руде богате сулфидима могу се концентровати помоћу пенасте флотације. Типични концентрат халкоцита може да садржи између 37% и 40% бакра у сулфиду, што их чини релативно јефтинима за топљење у поређењу с концентратима хакопирита.
Неке наслаге супергена сулфида могу се одстранити процесом бактеријске оксидације тако што сулфиди оксидују у сумпорну киселину, која омогућава добијање раствора бакар-сулфата . Као и код оксидних руда, користи се технологија екстракције раствора и електроекстракције да би се бакар извукао из раствора.
Супергене сулфидне руде богате природним минералима бакра не реагују у третману испирања сумпорном киселином киселине у практично свим временским размерама, а густе металне честице не реагују у процесу пенаста флотације. Обично, ако је природни бакар споредни део супергенске руде, он се неће издвојити и отићиће у јаловину . Када се довољно обогати бакром, бакарна руда се може третирати да би се задржао бакар који се налази у гравитационом бубњу, при чему уз помоћ густине одвајамо лакше силикате минерале. Често је природа ганга важна, јер се тешко можемо ослободити природних бакарних руда богатих глином.
Оксидне руде Оксидovana тела бакарне руде могу се третирати кроз неколико поступака, хидрометалуршким процесима који се користе за третирање оксидних руда којима доминирају минерали бакар-карбоната као што су азурит и малахит, и други растворљиви минерали, попут силиката попут хризоколa, или сулфата као што је атакамит и тако даље.
Такве оксидне руде обично се испирају сумпорном киселином, обично у процесу излучивања бакра како би се ослободили бакарни минерали у раствор сумпорне киселине натопљене бакарним сулфатом. Из раствора бакар-сулфата уклања се бакар помоћу постројења за екстракцију и електроекстракцију ( СКС-ЕВ ), при чему се сумпорна киселина (разблажена) враћа назад на гомилу.. Такође, бакар се може исталожити из раствора додиривањем са отпадним гвожђем; процес који се зове цементација. Цементни бакар је обично мање чист од бакра СКС-ЕВ. Обично се сумпорна киселина користи као средство за испирање бакар-оксида, мада је могуће користити воду, нарочито за руде богате веома растворљивим минералним сулфатима.
Генерално, пенаста флотација се не користи за концентрисање руда бакар-оксида, јер оксидни минерали не реагују са једињењима пенаста флотације односно не учествују у процесу пенаста флотације (тј. Не везују се за хемикалије на бази керозина). Руде бакар-оксида повремено су третиране пенастом флотацијом-сулфидирањем оксидних минерала одређеним хемикалијама које реагују с честицама оксида, да би се створио танки слој сулфида (обично халоцит), који затим може бити активиран у постројењу за пенасту флотацију.
Топљење сумпора До друге половине 20. века, топљење сулфидних руда било је готово једино средство за производњу бакарних метала из миниралних руда ( примарна производња бакра). Давенпорт и остали, приметили су 2002. године да је чак 80% светске примарне производње бакра од атома бакра, гвожђа и сумпора и да се велика већина њих топила.
Бакар се у почетку производио из сулфидних руда директно топљењем руде у пећи. Топионице су у почетку биле лоциране у близини рудника како би се смањили трошкови превоза. Овим су се избегли непотребни трошкови превоза отпадних минерала сумпора и гвожђа који су присутни у минералима који садрже бакар. Међутим, како се концентрација бакра у рудним телима смањивала, енергетски трошкови топљења читаве руде такође су постали прекомерни и требало је прво да се руде концентришу.
Прве технике концентровања укључивале су ручно сортирање и гравитацијско одвајање. Они су резултирали великим губицима бакра. Сходно томе, развој процеса пенасте флотације био је велики корак напред у преради минерала. Омогућио је развој џиновског рудника кањона Бингам у Јути. "BP Minerals completes $400 million modernization at Bingham Canyon," Mining Engineering, November 1988, 1017–1020.
У двадесетом веку већина руда је била концентрована пре топљења. Топљење се у почетку обављало уз употребу синтеролошких постројења и пећи, S A Bradford (1989) . Ed. Michael L. Wayman, The Canadian Institute of Mining and Metallurgy: Montreal, . или помоћу печења и ревербераторних пећи. Топљење и ревербераторна пећа доминирали су примарном производњом бакра до 1960-их.
Печење