Delven van kopererts

Koperverbindingen worden gevonden in verschillende ertsen. Het ene kopererts bevat zuurstof (oxiden) en de andere bevat zwavel (sulfiden).

In sulfidehoudend kopererts zit gemiddeld slechts 0,7 tot 2% koper, en is het meest voorkomende kopererts. In oxidehoudend kopererts zit gemiddeld slechts 1 tot 2% koper. Naast het koper zitten er vaak ook metalen zoals ijzer en soms goud. Het kostbare goud wordt tijdens het raffinageproces ook verzameld. Ongeveer 90% van alle gebruikte koperertsen bevatten zwavel.

Het begint met het delven van het kopererts in mijnen. De belangrijkste wingebieden zijn Chili, Australië, VS, en Rusland.

Nadat het is gedolven, worden de brokken kopererts vermalen tot een grof poeder. Afhankelijk van het soort, kan het grove poeder (erts) op verschillende manieren verwerkt worden tot koper, namelijk:

• Verwerking van sulfidenhoudend erts door middel van concentreren, smelten en elektrolyse
• Verwerking van oxidehoudend erts door middel van extractie (uitlogen) en elektrolyse

 

Verwerking van sulfidehoudend kopererts

Bij de verwerking van sulfidenhoudend erts worden de volgende processtappen doorlopen:

1. concentreren (Flotatie procédé)
2. roosteren
3. verwerking tot matte
4. verwerking tot blisterkoper
5. elektrolytisch zuiveren
6. hersmelten

 

Concentreren

Het poeder van gemalen kopererts bezit maar weinig koper, slechts 0,7 tot 2%. Daarom wordt het poeder eerst geconcentreerd. Het poeder wordt in een bad gestort en met water en een speciale zeep vermengt. Door deze ‘brij’ wordt van onderaf luchtbelletjes geblazen. Aan het oppervlak ontstaat een ‘schuim’ met daarin de koperrijke deeltjes. Dit ‘schuim’ wordt opgevangen. De rest zakt naar de bodem en wordt als afval afgevoerd. We hebben nu een geconcentreerde brij (water met erts) met ca. 25 – 40% koper. Dit proces wordt het ‘flotatie procédé’ genoemd.

 

Roosteren

De geconcentreerde brij wordt door een oven geleid en wordt met hete lucht verhit tot ca. 600°C.

 

Verwerking tot matte

Het droge en geconcentreerde poeder wordt in een (Reverbere)-oven verhit en gesmolten op ca. 1300°C. Het koper en andere aanwezige metalen zakken naar de bodem. We noemen deze massa nu ‘matte’. De rest drijft er als een vloeibare slak bovenop en wordt afgevoerd. De matte bevat 40 tot 60% koper. In de matte zit nog veel verontreiniging.

 

Verwerking tot blisterkoper

De (vloeibare) matte wordt, samen met koperschroot en een flux (vaak kalk) in een converter gegoten (rond vat). Er wordt zuurstof door de vloeistof geblazen die een groot deel van de verontreinigingen bind. Door het blazen van zuurstof stijgt de temperatuur. Door het smelten van het schroot wordt de temperatuur onder controle gehouden.

De verontreinigingen vormen een laag (slak) en drijven boven op het vloeibare koper. We noemen het vloeibare koper blisterkoper. De slak wordt afgegoten. Het blisterkoper heeft nu een zuiverheid van ongeveer 95 – 98%. Van het vloeibare blisterkoper worden platen gegoten en noemen deze ‘anodeplaten’. De afgekoelde anodeplaten zijn gereed voor het volgende proces, het elektrolytisch zuiveren.

 

Elektrolytisch zuiveren

De anodeplaten worden in een bad gehangen die gevuld is met elektrolyt. Dit is een elektrisch geleidende en zure vloeistof, en kan verschillende samenstellingen hebben. Ook worden zogenaamde ‘starterplaten’ in het bad gehangen. Een elektrische stroom gaat door de vloeistof naar de starterplaten. Hierdoor lossen de blisterkoperen anodeplaten op.

Op de starterplaten ontstaat een poreus laagje koper met een hoge zuiverheid. Het gewonnen koper is hierdoor nog niet bruikbaar. Daarom wordt het koper op de starterplaten opnieuw gesmolten.

 

Hersmelten

Het koper dat via het elektrolytisch proces is verkregen wordt opnieuw gesmolten.

Dit smelten kan op 3 manieren.

1. normaal hersmelten
2. hersmelten in een gesloten oven met een atmosfeer met fosfor (phospor)
3. hersmelten in een gesloten oven met een atmosfeer met kooldioxide of stikstof

 

1. Normaal hersmelten

Resultaat: koper waarin met opzet ongeveer 0,03 tot 0,05% zuurstof zit.
We duiden dit koper aan met Cu – ETP (Copper – Electrolytic Tough Pitch)
Dit koper heeft een zeer goede elektrische geleidbaarheid en dus geschikt voor elektrische kabels. Het is minder geschikt voor lassen en solderen.

 

2. Hersmelten met fosfor

Resultaat: koper (zuurstofvrij) met ongeveer 0,03 tot 0,05% fosfor.
We duiden dit koper aan met Cu – DLP of Cu – DHP.
Copper – Deoxidized Low Phosfor
Copper – Deoxidized High Phosfor
Door de aanwezigheid van fosfor gaat de elektrische geleidbaarheid achteruit.
Dit koper is vooral geschikt voor vervormen en lassen.

 

3. Hersmelten met koolstofdioxide of stikstof

Resultaat: zuiver koper met nagenoeg geen zuurstof.
De elektrische geleidbaarheid van dit koper ligt tussen 1 en 2 in.
We duiden dit koper aan met Cu – OF (Copper – Oxygen Free)

 

Verwerking van oxidehoudend kopererts

Bij de verwerking van oxidehoudend erts worden de volgende processtappen doorlopen:

1. concentreren (Flotatie procédé)
2. roosteren
3. extractie
4. scheiden
5. elektrowinning

 

Concentreren en roosteren

Vanwege het lage percentage aan koper in het oxidehoudend kopererts wordt, net als bij het sulfidehoudend kopererts, het kopererts eerst geconcentreerd en geroosterd. Dit gebeurt op dezelfde manier met behulp van het Flotatie procedé.

 

Extractie

Op grote velden (bakken) wordt van het erts heuvels gemaakt. Deze velden zijn vaak meerdere voetbalvelden groot. Het koperhoudend erts wordt vervolgens besproeid met verdunt zwavelzuur. Hierdoor lost het koper op en sijpelt samen met het zwavelzuur naar de bodem, waar het wordt opgevangen. Daarna gaat het via buizen naar een groot bad aan de voet van de heuvel. De opgevangen vloeistof bestaat uit zwavelzuur met daarin opgeloste koper. Het oplossen van het koper kan enkele maanden duren. Dit proces noemen we ‘extractie’.

 

Scheiden

Het zwavelzuur en het opgeloste koper moeten van elkaar gescheiden worden. Dit gebeurt door allerlei chemicaliën toe te voegen aan het mengsel. Het koper bindt zich aan deze chemicaliën en drijft naar het oppervlak, waar het wordt overgepompt naar een bad waar het koper van de chemicaliën wordt gescheiden. Het zwavelzuur wordt hergebruikt.

 

Electrowinning

Het proces komt overeen met het elektrolytisch zuiveren van koper uit zwavelhoudend erts.

In het bad (een mix van vloeistof en koper) worden loden platen gehangen, zogenaamde anodeplaten. Ook worden er zogenaamde ‘starterplaten’ gehangen. Deze rechthoekige platen zijn gemaakt van rvs of koper. Er wordt een elektrische stroom door de loden platen, via de vloeistof, naar de starterplaten gestuurd. Door de elektrische stroom hecht het koper in de vloeistof zich aan de starterplaten.  Het koper aan de starterplaten wordt verwijderd en is zuiver genoeg voor de verwerking tot draad, staf enz.

 

Auteur: Wonnie van Beek

Dit hoofdstuk is onderdeel van onze opleiding, klik hier voor meer informatie

Wil u meer weten over de MCB Campus? download dan hier onze brochure