O processamento de cobre é um processo complexo que envolve muitas etapas, à medida que o fabricante processa o minério de seu estado bruto e extraído em uma forma purificada para uso em muitas indústrias. Cobre é tipicamente extraído de minérios de óxido e sulfeto que contêm entre 0,5 e 2,0% de cobre.
As técnicas de refino empregadas pelos produtores de cobre dependem do tipo de minério, além de outros fatores econômicos e ambientais. Atualmente, cerca de 80% da produção global de cobre é extraída de fontes de sulfeto.
Independentemente do tipo de minério, o minério de cobre extraído deve primeiro ser concentrado para remover a ganga ou materiais indesejados incorporados no minério. A primeira etapa desse processo é a trituração e a pulverização de minério em um moinho de bolas ou barras.
Minérios de Sulfeto
Praticamente todos os minérios de cobre do tipo sulfeto, incluindo calcocita (Cu2S), calcopirita (CuFeS2) e covellite (CuS), são tratados por fundição. Depois de triturar o minério até um pó fino, ele é concentrado por flutuação de espuma, o que requer a mistura do minério em pó com reagentes que combinam com o cobre para torná-lo hidrofóbico. A mistura é então banhada em água junto com um agente espumante, o que estimula a formação de espuma.
Jatos de ar são lançados através da água, formando bolhas que flutuam as partículas de cobre repelentes de água para a superfície. A espuma, que contém cerca de 30% de cobre, 27% ferro e 33% de enxofre, é desnatado e levado para assar.
Se econômicas, menores impurezas que podem estar presentes no minério, como molibdênio, chumbo, ouro e prata também podem ser processados e removidos por meio de flutuação seletiva. A temperaturas entre 932-1292°F (500-700)°C), grande parte do conteúdo restante de enxofre é queimada como gás sulfídrico, resultando em uma mistura de calcina de óxidos e sulfetos de cobre.
Fluxos são adicionados ao cobre calcino, que agora é cerca de 60% puro antes de ser aquecido novamente, desta vez a 2192 ° F (1200C ° C). A essa temperatura, os fluxos de sílica e calcário combinam-se com compostos indesejados, como óxido ferroso, e os trazem à superfície para serem removidos como escória. A mistura restante é um sulfeto de cobre fundido referido como fosco.
O próximo passo no processo de refino é oxidar o fosco líquido para remover o ferro para queimar o conteúdo de sulfeto como dióxido de enxofre. O resultado é 97-99%, cobre blister. O termo cobre blister provém das bolhas produzidas pelo dióxido de enxofre na superfície do cobre.
Para produzir cátodos de cobre com qualidade de mercado, o cobre blister deve primeiro ser fundido em ânodos e tratado eletroliticamente. Imerso em um tanque de sulfato de cobre e ácido sulfúrico, juntamente com uma folha inicial de cátodo de cobre puro, o cobre blister se torna o ânodo em uma célula galvânica. Os blanks catódicos de aço inoxidável também são usados em algumas refinarias, como a mina de cobre Kennecott da Rio Tinto, em Utah.
À medida que a corrente é introduzida, os íons de cobre começam a migrar para o cátodo, ou folha inicial, formando 99,9-99,99% de cátodos de cobre puro.
Processamento de minério de óxido e SX / EW
Após triturar minérios de cobre do tipo óxido, como azurita (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brocantita (CuSO4), crisocola (CuSiO3 2H2O) e cuprita (Cu2O), o ácido sulfúrico diluído é aplicado à superfície do material em blocos de lixiviação ou em tanques de lixiviação. À medida que o ácido escorre pelo minério, ele combina com o cobre, produzindo uma solução fraca de sulfato de cobre.
A chamada solução de lixiviação 'grávida' (ou licor grávida) é então processada usando um processo hidrometalúrgico, conhecido como extração por solvente e conquista eletrônica (ou SX-EW).
A extração com solvente envolve retirar o cobre do licor prenhe usando um solvente orgânico ou extrator. Durante essa reação, os íons de cobre são trocados por íons hidrogênio, permitindo que a solução ácida seja recuperada e reutilizada no processo de lixiviação.
A solução aquosa rica em cobre é então transferida para um tanque eletrolítico, onde ocorre a parte ganhadora do processo. Sob carga elétrica, os íons de cobre migram da solução para os cátodos iniciantes de cobre, feitos de folhas de cobre de alta pureza.
Outros elementos que podem estar presentes na solução, como ouro, prata, platina, selênio e telúrio, colete no fundo do tanque como lodo e pode ser recuperado através de processamento adicional.
Os cátodos de cobre vencidos eletronicamente têm pureza igual ou superior à produzida pela fundição tradicional, mas requerem apenas de um quarto a um terço da quantidade de energia por unidade de produção.
O desenvolvimento do SX-EW permitiu a extração de cobre em áreas onde o ácido sulfúrico não está disponível ou não pode ser produzido a partir de enxofre no corpo de minério de cobre. a partir de minerais antigos de sulfeto que foram oxidados pela exposição ao ar ou lixiviação bacteriana e a outros resíduos que teriam sido descartados anteriormente não processado.
Alternativamente, o cobre pode ser precipitado para fora da solução prenhe através de cimentação usando ferro-velho. No entanto, isso produz um cobre menos puro que o SX-EW e, portanto, é menos empregado.
Lixiviação In Situ (ISL)
A lixiviação in situ também tem sido usada para recuperar cobre de áreas adequadas de depósitos de minério.
Esse processo envolve perfurar poços e bombear uma solução de lixiviado - geralmente ácido sulfúrico ou clorídrico - no corpo do minério. O lixiviado dissolve minerais de cobre antes de ser recuperado através de um segundo poço. Um refino adicional usando SX-EW ou precipitação química produz cátodos de cobre comercializáveis.
O ISL é freqüentemente conduzido em minério de cobre de baixa qualidade em paradas aterradas (também conhecidas como impedir a lixiviação) em áreas cavadas de minas subterrâneas.
Os minérios de cobre mais acessíveis ao ISL incluem os carbonatos de cobre malaquita e azurita, bem como tenorita e crisocola.
Estima-se que a produção global de cobre em minas tenha ultrapassado 19 milhões de toneladas em 2017. A principal fonte de cobre é o Chile, que produz aproximadamente um terço da oferta mundial total. Outros grandes produtores incluem os EUA, China e Peru.
Devido ao alto valor do cobre puro, uma grande parte da produção de cobre agora vem de fontes recicladas. Nos EUA, o cobre reciclado representa cerca de 32% da oferta anual. Globalmente, estima-se que esse número esteja próximo de 20%.
o maior produtor corporativo de cobre do mundo é a empresa estatal chilena Codelco. A Codelco produziu 1,84 milhão de toneladas de cobre refinado em 2017. Outros grandes produtores incluem Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. e Xstrata Plc.