Σχετικά με τον Χαλκό

Ο χαλκός βρίσκεται παντού στην φύση.  Αυτή η σελίδα εξηγεί την διαδικασία παραγωγής του χαλκού, ξεκινώντας από ορυκτό και φτάνοντας σε ένα τελικό προϊόν με υψηλό ποσοστό καθαρότητας, για να χρησιμοποιηθεί σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών που είναι απαραίτητες στην σύγχρονη ζωή.

Το μετάλλευμα του χαλκού
Το μετάλλευμα του χαλκού βρίσκεται σε όλο φλοιό της γης. Εμφανίζεται ως ιζηματογενές η/και ως πυριγενές πέτρωμα. Η εξωτερική επιφάνεια μήκους 10 χιλιόμετρων του φλοιού, περιέχει 33 γραμμάρια χαλκού για κάθε τόνο βράχου και σε ορισμένα σημεία λόγω ηφαιστιακής δραστηριότητας πριν από εκατομμύρια χρόνια, υπάρχει χυτός χαλκός.  Είναι αυτές οι περιοχές που αξιοποιούνται σήμερα για εξόρυξη, επειδή έχουν αρκετή περιεκτικότητα χαλκού.

copper ore rock in hand closeup

Το ορυκτό του χαλκού
Το ορυκτό του χαλκού είναι ένας βράχος που περιέχει αρκετό από το πολύτιμο μέταλλο για εξόρυξη. Στην περίπτωση του χαλκού, αξίζει η εξαγωγή όταν είναι πάνω από 2 κιλά χαλκού ανά 1.000 κιλά μεταλλεύματος (0,2%).  Έχουν βρεθεί πάνω από εκατό ποικιλίες ορυκτών χαλκού, αλλά μόνο μερικά έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε αυτόν. Τα ορυκτά που είναι άφθονα σε μετάλλευμα χαλκού είναι ο Χαλκοπυρίτης και ο Βορνίτης, τα οποία περιέχουν προσμίξεις χαλκού και σιδήρου. Αυτές αντιπροσωπεύουν περίπου το 80% των γνωστών μεταλλευμάτων στον κόσμο.

Τα ορυχεία χαλκού
Παρακάτω θα δείτε μια επισκόπηση για το πώς ο χαλκός από πέτρωμα μετατρέπεται σε ένα καθαρό μέταλλο.

Η εξόρυξη του χαλκού
Ακολουθεί μια επισκόπηση για τον τρόπο που ο χαλκός από πέτρωμα μετατρέπεται σε  καθαρό μέταλλο.

 Η εξόρυξη Το μετάλλευμα απομακρύνονται από το έδαφος είτε σε ανοιχτό λάκκο ή σε υπόγεια ορυχεία.  Εσωτερικό - βυθίζουμε ένα κάθετο άξονα στη γη για να φτάσει μέχρι το μετάλλευμα του χαλκού και μετά κάνουμε οριζόντιες σήραγγες που θα μας οδηγήσουν στο μετάλλευμα. Επιφανειακό – το 90 % των μεταλλευμάτων εξορύσσονται με την χρήση της ανοικτής μεθόδου. Τα μεταλλεύματα κοντά στην επιφάνεια εξορύσσονται με την απομάκρυνση των επιφανειακών στρωμάτων.


Το ορυκτό

Ορυκτό ονομάζεται το πέτρωμα που περιέχει αρκετό μέταλλο για να κάνουμε εξόρυξη.

Συντριβή
Το μετάλλευμα αλέθεται και γίνεται σκόνη.

Συγκέντρωση

Το ορυκτό εμπλουτίζεται με μια διαδικασία που ονομάζεται επίπλευση αφρού. Το ανεπιθύμητο υλικό (που ονομάζεται στείρο) βυθίζεται στον πυθμένα και αφαιρείται.

Το ψήσιμο
Σε αυτό το σημείο αρχίζουν οι χημικές αντιδράσεις. Το εμπλουτισμένο ορυκτό σε σκόνη, θερμαίνεταιμεταξύ 500 °C και 700 °C  για να απομακρυνθεί η περιεκτικότητα σε θείο  και να στεγνώσει τοορυκτό, το οποίο εξακολουθεί να είναι στερεό και ονομάζεται calcine -πύρωση.


Τήξη με ρευστότητα

Η τήξη είναι μια ιδιότητα που προστίθεται στο ορυκτό για να το κάνει να λιώσει πιο εύκολα. Η πλάκα της πύρωσης θερμαίνεται στους 1200 ° C και λιώνει. Αφαιρούνται μερικές ακόμα ακαθαρσίες που σχηματίζουν ένα ματ υγρό (ένα μίγμα υγρού χαλκού και θειούχου σιδήρου).


Μετατροπή από ματ
Ο αέρας εκτοξεύεται μέσα στο υγρό ματ της χάλκινης φυσαλίδας, όπου ονομάζεται έτσι επειδή οι φυσαλίδες αερίου παγιδεύονται στην επιφάνεια σε στερεά μορφή σαν φουσκάλες.

Ανοδική χύτευση

Η φυσαλίδα χύνεται σε ανόδους στην κυψέλη για την ηλεκτρόλυση.

Ηλεκτρολυτικός καθαρισμός

Με την ηλεκτρόλυση έχουμε καθαρότητα σε χαλκό 99,99%.

Η διαδρομή της παραγωγής που περιγράφεται παραπάνω, δείχνει την εξέλιξη ενός βράχου με 0,2 % περίπου περιεκτικότητα σε χαλκό, σε ένα καθοδικό χαλκό με καθαρότητα 99,99%.

Η μέθοδος με απόπλυση

Η απόπλυση είναι μια εναλλακτική λύση για την εξόρυξη του χαλκού. Πρώτα ραντίζεται  το ορυκτό με αραιό θειικό οξύ. Αυτό ρέει αργά μέσα στο ορυκτό με αποτέλεσμα σε μερικούς μήνες να σχηματίσει ένα ασθενές διάλυμα θειικού χαλκού. Ο χαλκός κατόπιν ανακτάται με ηλεκτρόλυση. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως SX- EW (εκχύλιση με διαλύτη / ηλεκτρολυτική).
 

Τα πλεονεκτήματα αυτής της διαδικασίας είναι:

  • Χρειάζεται λιγότερη ενέργεια από ό, τι στην παραδοσιακή εξόρυξη.
  • Δεν εκπέμπονται απόβλητα αέρια.
  • Χαμηλή επένδυση κεφαλαίου
  • Ικανότητα να λειτουργήσει οικονομικότερα σε μικρότερη κλίμακα.
Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ορυκτό με λιγότερο από 0,1% χαλκό – Για αυτό τον λόγο η εξόρυξη με  απόπλυση κερδίζει έδαφος. Εκτιμάται ότι το 2011 SX – EW  η μέθοδος αυτή αντιπροσώπευσε το 17 % της συνολικής παραγωγής για την καθαρότητα του χαλκού.

Η ανακύκλωση
Άλλη μια σημαντική πηγή του χαλκού είναι η ανακύκλωση του υπολειμμάτων, όπου χαρακτηρίζεται ως δευτερογενής παραγωγή του χαλκού, η οποία το 2011 αντιπροσώπευε το 41 % της συνολικής παραγωγής του χαλκού. Η χρησιμοποίηση των υπολειμμάτων είναι ένα παράδειγμα που δείχνει τη βιώσιμη φύση του χαλκού.
copper application industrial