銅鉱石から銅をどのように抽出しますか？
銅は、鉱石の種類（硫化物または酸化物）によって異なる一連のプロセスを経て鉱石から抽出されます。
1. 鉱業
- 鉱石からの抽出銅は通常、黄銅鉱 (CuFeS₂)、孔雀石 (Cu₂CO₃(OH)₂)、または赤銅鉱 (Cu₂O) などの鉱石の形で存在します。
- 鉱石は露天掘りまたは地下鉱山から採掘されます。
2. 鉱石の濃縮
- 採掘された鉱石には不純物があり、銅の含有率は低いです。濃縮方法は以下のとおりです。
- 粉砕および研磨: 鉱石を小さな破片に砕き、細かい粉末に粉砕します。
- フロート法 (硫化物鉱石の場合): 微粉砕した鉱石に水、薬剤、空気と混合します。銅の多い粒子が空気の泡に付着し、表面に浮き上がり、泡となって掬い取られます。
3. 銅への転換
濃縮鉱石は、その種類に応じてさらに処理されます:
A. 硫化鉱石 (例: 黄銅鉱)
焙焼:
- 濃縮鉱石は、空気の存在下で加熱されます。
- 硫化物は酸化物に変換され、二酸化硫黄ガスが発生します:\[2CuFeS_2 + O_2 \rightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_2\]
製錬:
- 焙焼された鉱石は、珪砂と溶剤と共に炉で加熱されます。
- 鉄の不純物は珪砂と結合してスラグを形成し、銅マテ（Cu₂S）が得られます。
ビッカース銅への転換:
- 銅マテは、酸素と反応する転換炉で加熱されます。
- 硫黄は二酸化硫黄として除去され、銅粗鉱（約99%純度）が生成されます。
\[Cu₂S + O₂ → 2Cu + SO₂\]
精製:
- 銅粗鉱は電気分解によって精製されます。銅が陽極となり、純粋な銅が陰極に析出します。
- 不純物は陽極泥として沈殿します。
B. 酸化物鉱石（例：孔雀石、赤銅鉱）
浸出:
- 酸化物鉱石は、（例：硫酸）浸出剤で処理され、銅が溶解します。
\[CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O\]
溶媒抽出と電解精錬（SX-EW）:
- 銅は、溶媒抽出プロセスを使用して浸出液から抽出されます。
- 銅が豊富な溶液はその後、電気めっきに供され、そこで銅が純粋な金属としてカソードに析出されます。
4. 最終精製
- 抽出された銅は、さらに精製されて、工業用途に必要な99.9%を超える高い純度が得られます。
環境への配慮
- 銅の抽出は、スラグ、二酸化硫黄、尾鉱などの廃棄物を生成します。これらの廃棄物の適切な管理は、環境への影響を最小限にするために必要です。
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