Methoden der Kupferherstellung

Erze

Kupfer wird aus Sulfid- und Oxiderzen gewonnen. 80 % des gesamten geförderten Kupfers wird aus Sulfiderzen verhüttet. Da sie eine große Menge an Abfallgestein enthalten, werden die Erze vor der Verhüttung angereichert. Der eigentliche Verhüttungsprozess von Kupfer besteht aus mehreren Vorgängen: Schmelzen, Rösten, Umwandlung, elektrolytische Raffination und Feuerraffination.

Glühen

Die meisten sulfidischen Verunreinigungen werden während des Röstprozesses in Oxide umgewandelt. So wird zum Beispiel die Hauptverunreinigung vieler FeS 2-Kupfererze, Pyrit, in Fe2 O3 umgewandelt. Die Gase, die beim Röstprozess entstehen, enthalten SO2 und werden zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Die Oxide von Zink, Eisen und anderen Verunreinigungen, die beim Brennen entstehen, werden bei der Verhüttung als Schlacke abgetrennt. Die Kupfermatte (Cu2 S und eine Beimischung von FeS) wird in einen Konverter geleitet, durch den Luft geblasen wird. Bei diesem Prozess entsteht Roh- oder Blisterkupfer und Schwefeldioxid wird freigesetzt.

Feuerraffination

Um die wertvollen Elemente (Ag, Au, Te usw .) zu gewinnen und verschiedene schädliche Verunreinigungen zu entfernen, wird Blisterkupfer zunächst durch Feuerraffination und dann durch elektrolytische Raffination raffiniert. Das flüssige Kupfer wird während des Raffinationsprozesses mit Sauerstoff angereichert. Die Zink-, Kobalt- und Eisenverunreinigungen werden oxidiert, dann in Schlacke umgewandelt und anschließend entfernt, das Kupfer wird in Gussformen gegossen. Diese Gussstücke dienen als Anoden für den elektrolytischen Raffinationsprozess.

Elektrolytische Raffination

Der Hauptbestandteil der elektrolytischen Lösung ist Kupfersulfat, da es das gängigste und billigste Kupfersalz ist. Um die elektrische Leitfähigkeit von CuSO4 zu erhöhen, wird dem Elektrolyten Schwefelsäure zugesetzt. Außerdem werden der Lösung geringe Mengen an Additiven zugesetzt, um einen kompakten Kupferniederschlag zu erzeugen. Die im Rohkupfer enthaltenen Metallverunreinigungen werden in zwei Gruppen unterteilt.

1) Au, Ag, Pb, Sn. Edelmetalle (Ag, Au) werden nicht anodisch aufgelöst und bilden zusammen mit anderen Verunreinigungen einen anodischen Schlamm, der periodisch abgezogen wird. Blei und Zinn werden zusammen mit Kupfer aufgelöst, es bilden sich jedoch schwerlösliche Verbindungen, die ausfallen und entfernt werden.

2. Zn, Fe, Co, Ni. Diese Metalle haben ein deutlich negativeres Elektrodenpotential als Kupfer, so dass sie sich zusammen mit Kupfer von der Anode lösen, aber nicht an der Kathode ausfallen, sondern sich im Elektrolyten als Sulfate anreichern. Daher muss der Elektrolyt regelmäßig ausgetauscht werden.

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