Pemrosesan tembaga adalah proses kompleks yang melibatkan banyak langkah karena pabrikan memproses bijih dari bentuk mentahnya yang ditambang menjadi bentuk murni untuk digunakan di banyak industri. Tembaga biasanya diekstraksi dari bijih oksida dan sulfida yang mengandung antara 0,5 dan 2,0% tembaga.
Teknik penyulingan yang digunakan oleh produsen tembaga bergantung pada jenis bijih, serta faktor ekonomi dan lingkungan lainnya. Saat ini, sekitar 80% dari produksi tembaga global diekstraksi dari sumber sulfida.
Terlepas dari jenis bijihnya, bijih tembaga yang ditambang terlebih dahulu harus dikonsentrasikan untuk menghilangkan gangue atau bahan yang tidak diinginkan yang tertanam dalam bijih. Langkah pertama dalam proses ini adalah menghancurkan dan bubuk bijih di ball atau rod mill.
Bijih Sulfida
Hampir semua bijih tembaga tipe sulfida, termasuk chalcocite (Cu2S), chalcopyrite (CuFeS2) dan covellite (CuS), dirawat dengan peleburan. Setelah menghancurkan bijih menjadi bubuk halus, ia dikonsentrasikan dengan flotasi buih, yang membutuhkan pencampuran bijih bubuk dengan reagen yang bergabung dengan tembaga untuk membuatnya hidrofobik. Campuran tersebut kemudian dimandikan dalam air bersama dengan agen berbusa, yang mendorong buih.
Semburan udara ditembakkan melalui gelembung-gelembung pembentuk air yang melayang-layang partikel tembaga anti air ke permukaan. Buih, yang mengandung sekitar 30% tembaga, 27% besi dan 33% belerang, diambil sepintas lalu diambil untuk dipanggang.
Jika ekonomis, lebih sedikit pengotor yang mungkin ada dalam bijih, seperti molibdenum, timah, emas, dan perak, juga dapat diproses dan dihilangkan pada saat ini melalui flotasi selektif. Pada suhu antara 932-1292°F (500-700°C), banyak kandungan sulfur yang tersisa dibakar sebagai gas sulfida, menghasilkan campuran kalsium oksida tembaga dan sulfida.
Fluks ditambahkan ke tembaga kalsin, yang sekarang sekitar 60% murni sebelum dipanaskan lagi, kali ini ke 2192 ° F (1200C ° C). Pada suhu ini, fluks silika dan batu kapur bergabung dengan senyawa yang tidak diinginkan, seperti ferro oksida, dan membawanya ke permukaan untuk dihilangkan sebagai terak. Campuran yang tersisa adalah tembaga sulfida cair yang disebut matte.
Langkah selanjutnya dalam proses pemurnian adalah mengoksidasi matte cair untuk menghilangkan zat besi untuk membakar kandungan sulfida sebagai sulfur dioksida. Hasilnya adalah 97-99%, tembaga blister. Istilah blister tembaga berasal dari gelembung yang dihasilkan oleh sulfur dioksida pada permukaan tembaga.
Untuk menghasilkan katoda tembaga tingkat pasar, tembaga blister harus terlebih dahulu dilemparkan ke dalam anoda dan diperlakukan secara elektrolitik. Direndam dalam tangki tembaga sulfat dan asam sulfat, bersama dengan lembaran starter katoda tembaga murni, tembaga blister menjadi anoda dalam sel galvanik. Kosong katoda stainless steel juga digunakan di beberapa kilang, seperti Tambang Tembaga Kennecott Rio Tinto di Utah.
Ketika arus diperkenalkan, ion tembaga mulai bermigrasi ke katoda, atau lembaran pemula, membentuk 99,9-99,99% katoda tembaga murni.
Pemrosesan Bijih Oksida dan SX / EW
Setelah menghancurkan bijih tembaga tipe oksida, seperti azurite (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brochantite (CuSO4), chrysocolla (CuSiO3 · 2 jam2O) dan cuprite (Cu2O), asam sulfat encer diaplikasikan pada permukaan bahan pada bantalan pelindian atau dalam tangki pelindian. Saat asam mengalir melalui bijih, asam bergabung dengan tembaga, menghasilkan larutan tembaga sulfat yang lemah.
Solusi pelindian yang disebut 'hamil' (atau minuman keras hamil) kemudian diproses menggunakan proses hidrometalurgi yang dikenal sebagai ekstraksi pelarut dan memenangkan elektro (atau SX-EW).
Ekstraksi pelarut melibatkan pengupasan tembaga dari cairan hamil menggunakan pelarut organik, atau ekstraktan. Selama reaksi ini, ion tembaga ditukar dengan ion hidrogen, yang memungkinkan larutan asam diperoleh kembali dan digunakan kembali dalam proses pelindian.
Larutan berair yang kaya tembaga kemudian dipindahkan ke tangki elektrolitik di mana bagian proses yang memenangkan elektro terjadi. Di bawah muatan listrik, ion tembaga bermigrasi dari larutan ke katoda starter tembaga yang terbuat dari kertas tembaga kemurnian tinggi.
Elemen lain yang mungkin ada dalam larutan, seperti emas, perak, platinum, selenium, dan telurium, kumpulkan di bagian bawah tangki sebagai slimes dan dapat dipulihkan melalui pemrosesan lebih lanjut.
Katoda tembaga yang dimenangkan secara elektro memiliki kemurnian yang sama atau lebih besar daripada yang diproduksi oleh peleburan tradisional tetapi hanya membutuhkan seperempat hingga sepertiga jumlah energi per unit produksi.
Pengembangan SX-EW telah memungkinkan ekstraksi tembaga di daerah di mana asam sulfat tidak tersedia atau tidak dapat diproduksi dari belerang di dalam tubuh bijih tembaga, juga seperti dari mineral sulfida tua yang telah dioksidasi oleh paparan pencucian udara atau bakteri dan bahan limbah lainnya yang sebelumnya telah dibuang. belum diproses.
Tembaga sebagai alternatif dapat diendapkan dari larutan hamil melalui sementasi menggunakan besi tua. Namun, ini menghasilkan tembaga yang lebih murni daripada SX-EW dan, jadi, lebih jarang digunakan.
In-Situ Leaching (ISL)
Pencucian in-situ juga telah digunakan untuk memulihkan tembaga dari area-area yang sesuai dari deposit bijih.
Proses ini melibatkan pengeboran lubang bor dan memompa larutan lindi - biasanya asam sulfat atau hidroklorat - ke dalam tubuh bijih. Lindi melarutkan mineral tembaga sebelum dipulihkan melalui lubang bor kedua. Penyulingan lebih lanjut menggunakan SX-EW atau presipitasi kimia menghasilkan katoda tembaga yang dapat dipasarkan.
ISL sering dilakukan pada bijih tembaga kadar rendah di pemberhentian yang ditimbun kembali (juga dikenal sebagai pencucian stope) bijih di daerah rawa tambang bawah tanah.
Bijih tembaga yang paling sesuai dengan ISL termasuk perunggu tembaga karbonat dan azurit, serta tenorit dan chrysocolla.
Produksi tembaga tambang global diperkirakan telah melampaui 19 juta metrik ton pada tahun 2017. Sumber utama tembaga adalah Chili, yang memproduksi sekitar sepertiga dari total pasokan dunia. Produsen besar lainnya termasuk AS, Cina, dan Peru.
Karena tingginya nilai tembaga murni, sebagian besar produksi tembaga sekarang berasal dari sumber daur ulang. Di AS, akun tembaga daur ulang sekitar 32% dari pasokan tahunan. Secara global, angka ini diperkirakan mendekati 20%.
Itu produsen tembaga terbesar di dunia adalah perusahaan negara Chili Codelco. Codelco menghasilkan 1,84 juta metrik ton tembaga murni pada tahun 2017. Produsen besar lainnya termasuk Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd., dan Xstrata Plc.