A kohászati kitermelése réz a műveletek sorozata előállítására réz fém a érc , vagy ritkábban újrahasznosított hulladék kohászati tartalmazó réz (több mint 30% a réz fogyasztott 2005-ben újrahasznosított).
A leggyakoribb forrása a réz érc van kalkopirit (CuFeS 2 ), amely esetében több mint 50% a termelés, de szintén megtalálható a szulfidok a tetrahedrite , Bornite és enargit és mint oxid. A kuprit és malachit , azurit , kalkocit . Nagyrészt a réz- oxidok és -szulfidok természetesen elválnak egymástól. Emellett általában nem szükséges az érc oxidjait és szulfidjait elválasztani.
Az ércek réztartalma 0,5% és 5% között változik. Ez 0,01% a vulkáni kőzetekben és 0,0055% a kristályos kőzetekben. Környezeti és gazdasági okokból sok mellékterméket hasznosítanak. A kén-dioxidot , például a gázt kénsavvá alakítják, amelyet önmagában használnak az extrakciós folyamatban.
Az őskorban a bányák nyíltak voltak, ezért a felderítés egyszerű volt. A rézkor a fémeszközök első fejlődése, egy olyan időszakban, amelyet néha kálkolitikus néven különböztetnek meg . Eleinte csak natúr állapotában használt réz, egyszerűen kalapálva alakot ad neki: ebben a szakaszban inkább mint alakítható követ, mint fémként használják. A lerakódások réztartalma körülbelül 90% volt. Bányászat nem történt, és a réz eredeti állapotához igazodott.
A rézércek akkor képződnek, amikor az oldott fémekben gazdag geotermikus oldatok felszínre emelkednek, és más fémekkel egyesülve kicsapódnak , lerakódnak a vénában a kőzeten keresztül. A réz réz-szulfidként vagy akár fémként ülepedik le. Több ezer év alatt a levegő vagy a víz végül behatol és oxidálja az ásványi anyagot.
A hidrotermális területeken a leggyakoribb rézásványok a következők:
Kalkopirit , a bánya volfrám a Nababeep a Dél-Afrikában .
Bornite kirakott kvarc , Leonard enyém, Butte , Amerikai Egyesült Államok .
A réz-szulfidok oxidálódhatnak. Savas oldatokkal a ként és a vasat karbonátok és hidroxidok helyettesítik. A Fe eltávolítható az ásványi anyagok típusa szerint, oldható vas-szulfát vagy goethit , limonit formájában .
A leggyakoribb rézásványok a következők:
Bizonyos ásványi anyagok a hidrotermális vizek hatására kicsapódhatnak, és így adják:
Réz ércek fedezték 4700 évvel ezelőtt Sinai az egyiptomiak, közben egy expedíció által fáraó Smerkhet.
Mint sok színesfém esetében, a rézbányát is egyre szegényebb lerakódásokból bányászták. 1800-ban az angol érc több mint 9% rézet titrált. 1880 körül még mindig több mint 6% -ot tartalmaz, de kimerült. Ugyanakkor, amikor a Manhès-David folyamatot kifejlesztették , az igen gazdag amerikai érc átlagosan 3% rézt, 1930-ban 2% -ot, 1975-ben 1% -ot és a XXI . Század elején 0,6% -ot tartalmazott .
Ma a rézforrások diszkrétebbek és nehezebben megtalálhatók. Kalkopirit betétek bányásznak kiterjedten Kanada , Zambia , Katanga az a Kongói Demokratikus Köztársaság , Mali Kazahsztán , Mauritánia , Lengyelország és az Egyesült Államok , az Egyesült Államokban a Arizona , Montana , New Mexico és Utah . A világ egyik legnagyobb bányája Chuquicamatában , a chilei Atacama sivatagban található . Malachitot (átlátszatlan zöld követ) bányásznak Kongó keleti részén , a Lubumbashi régióban . Jelenleg a gazdag lerakódások réztartalma 4% nagyságrendű. A világ legnagyobb nyílt aknás rézbányája a Bougainville-szigeten található ; 1989 óta bezárták a Bougainville-i Forradalmi Hadsereg által elkövetett szabotázst követően .
A réz kitermelésének hidrometallurgiai útja egyre inkább előnyben részesítendő
A ma bányászott rézércek többsége fémszulfid, például kalkopirit . Ezeket a szulfidokat vízben többféle úton is fel lehet oldani.
Az első megoldás egyszerűen a Cu 2+ ionok felszabadítása egy érchalom kénsavval történő permetezésével . Ez a folyamat azonban főleg az oxidált ércekre vonatkozik. A szulfidércek pörkölhetők (oxidálhatók), és beléphetnek ebbe a gyártási folyamatba.
A második megoldás célja a szulfidércek oxidálása baktériumok kimosásával ( Thiobacillus ferrooxidans ) erősen oxidáló környezetben (kénsav). A működési mód katalitikus típusú. A réz oxidációját rézionokká a baktériumok felgyorsítják. Ez utóbbiak szén-dioxiddal táplálkoznak, és sajátosságuk, hogy nagyon ellenséges környezetben tudnak élni. A baktériumok kimosásához a mosás (vízzel), a pihenés és az öntözés (savval) váltakozó szakaszai szükségesek a baktériumok aktivitásának fenntartása érdekében. Végül meg kell jegyezni, hogy ezek a baktériumok természetesen jelen vannak a kupacban, és nem szükséges tenyészteni őket a bejuttatásukhoz.
Fűtési különböző kemencékben, mint az kemencék pörkölés , a nagyolvasztó , vagy reverberatory kemence , a villamos ívkemence , a flash-olvasztás csökkentése és a vörösréz olvasztásához, amelyeket ezután finomítani egy átalakító ( módszer Manhès- David ).
A XX . Század közepén a magas kemence versengést szenvedett a visszhangzó kemence miatt. Noha kiváló hőhatékonysággal rendelkezik, csak a kőzetérceket képes megolvasztani, amelyek gázáteresztő ágyat alkotnak. Ezzel ellentétben, a visszhangzó kemence finom ércekkel hatékonyabb, gyengébb minőségű, amely agglomeráció nélkül eltömítené a kohókat. De az elején a 21. st század villogni fúziós szükséges előtte a visszhang kemence, elsősorban azért, mert az ökológiai szempontoknak, akkor azért, mert a energiamegtakarítást tesz lehetővé. Az 1973-as olajos sokk során végérvényesen kiszorította, biztosítva a réztermelés több mint 60% -át.
A XXI . Század elején a kohóban a rézgyártás a rézhulladék visszavezetésének nagyon specifikus területére korlátozódik, amely viszonylag gyenge, ami a kohó sokféle anyagon történő hajtásának rugalmassága miatt következik be.
Réz mattot előállító kohók Ausztráliában 1899-ben .
Peirce-Smith konverter , 1972-ben, az Egyesült Államokban .
Az ércek kimerülésével a hidrometallurgia összetettebbé válik, míg a pirometallurgiai kitermelés alig változik. A XXI . Század elején a pirometallurgia csak az összes rézbányászathoz szükséges energia 10% -át képviseli.
A pirometallurgiai finomítási eljárások során nyert réz, az úgynevezett buborékfóliás csomagolás kevesebb, mint 1 tömegszázalék nemkívánatos elemet tartalmaz, ami még mindig túl magas arány. Ezek az elemek erősen befolyásolják a réz elektromos vagy termikus tulajdonságait. Az elektrolízissel történő finomítást még mindig el kell végezni ezen elemek eltávolítása érdekében, amelyek közül néhány értékes ( arany , ezüst stb.) Vagy viszonylag kevés ( indium , tallium , szelén , tellúr stb.), És elektrolízis maradékokban visszanyerhető ( az elektrolízis cellák alján üledékes iszap). Ezeket a szennyeződéseket (Au, Ag, In, Tl, Se, Te) kezdetben réz-szulfidércek, például kalkopirit tartalmazzák .
A laboratórium korszerű réztisztításához a zónás olvasztás is alkalmazható szerény anyagmennyiségeken. Az olvadt zóna módszer vagy technika (más néven olvasztási zóna vagy olvadt zóna szerinti finomítás, amelyet angolul az olvasztási zóna és a finomító zóna kifejezéssel jelölünk ) olyan technika, amely lehetővé teszi az olvadás során stabil kristályos vegyületek tisztítását . Ennek az az előnye a technikát, hogy lehet, hogy lehetséges nagyon magas tisztasági fokon (99,999% tömeg a szilícium , például). Az 1950-es években találta ki WG Pfann .