銅の製錬

銅の製錬

銅の製錬
銅鉱山から採掘された銅鉱石は、選鉱を経て銅含有量の多い銅精鉱または銅砂になります。銅精鉱は、精錬・抽出されて初めて、銅精錬物や銅製品になります。
A. 電解銅と精製銅
工業用銅には、電気銅（銅含有率99.9%～99.95%）と精錬銅（銅含有率99.5%～99.7%）があります。前者は電気産業で特殊合金、金属線、ワイヤーの製造に使用されます。後者は他の合金、銅管、銅板、シャフトなどの製造に使用されます。
B. 銅の製錬プロセス
銅冶金技術の発展は長い過程を経てきましたが、銅の製錬は依然として主に乾式冶金に基づいており、その生産量は世界の銅生産量の約85％を占めています。現代の湿式冶金技術は徐々に推進されており、湿式冶金の導入により銅の製錬コストが大幅に削減されました。
乾式製錬法と湿式製錬法（SX-EX）という2つの銅製錬法について詳しく見てみましょう。
a. 乾式銅精錬：
陰極銅は電解銅とも呼ばれ、製錬と電解精錬によって生産され、一般に高品位の硫化銅鉱石に適しています。乾式冶金では、通常、まず鉱石の選鉱によって元の鉱石の銅含有量を数パーセントまたは数千分の一の銅で 20-30% に増やし、次にそれを銅精鉱として使用して、密閉式高炉、反射炉、電気炉、または自溶炉でマット製錬します。得られたマット (マット) は、転炉に送られて粗銅に吹き込まれ、次に別の反射炉で酸化および精製されて不純物が除去されるか、陽極板に鋳造されて電気分解され、最高 99.9% の品位の電解銅が得られます。 このプロセスは短く、適応性が高く、銅の回収率は95％に達することができますが、鉱石中の硫黄はマット製造と吹き込みの2段階で二酸化硫黄の廃ガスとして排出されるため、回収が容易ではなく、汚染されやすいです。近年、乾式製錬は、銀法、ノランダ法、日本の三菱法など、連続自動化製錬に向けて徐々に発展しています。
銅精鉱のほかに、スクラップ銅も精銅の主原料であり、これには古いスクラップ銅と新しいスクラップ銅が含まれます。古いスクラップ銅は古い設備や機械、廃墟、地下パイプから採取され、新しいスクラップ銅は加工工場で廃棄された銅スクラップから採取されます（銅材料の産出率は約50％）。一般に、スクラップ銅の供給は比較的安定しています。スクラップ銅は、裸スクラップ銅（品位90％以上）、黄色スクラップ銅（電線）、銅含有材料（古いモーター、回路基板）、スクラップ銅とその他の類似材料から生産された銅（リサイクル銅とも呼ばれます）に分けられます。

b. 湿式銅精錬：
船は低品位の酸化銅に適しており、生産される精錬銅は電解銅です。現代の湿式製錬には、硫酸焙焼-浸出-電解、浸出-抽出-電解、細菌浸出などの方法があり、低品位の複合鉱石、酸化銅鉱石、銅を含む廃鉱石のヒープ浸出、タンク浸出または原位置浸出に適しています。湿式製錬技術は徐々に推進されており、今世紀末までに総生産量の20％に達すると予想されています。湿式製錬の導入により、銅の製錬コストが大幅に削減されました。
プロセスフローチャートは以下のとおりです。その中でも、銅抽出（銅が水層から有機層に入るプロセス）と逆抽出（銅が有機層から水層に入るプロセス）は、現代の湿式冶金の重要な技術的手段です。
乾式冶金法と湿式冶金法の 2 つのプロセスには、次の特徴があります。
（１）後者の製錬設備はより単純であるが、不純物含有量が高く、前者の有益な補足となる。
（２）後者には限界があり、鉱石の品位や種類によって左右される。
（３）前者のコストは後者のコストよりも高い。
湿式製錬技術には大きな利点があるが、その適用範囲は限られていることがわかります。このプロセスを使用してすべての銅鉱山を製錬できるわけではありません。しかし、技術の改善により、近年、米国、チリ、カナダ、オーストラリア、メキシコ、ペルーなど、ますます多くの国がより多くの銅鉱山にこのプロセスを適用しています。湿式製錬技術の改善とその適用の促進により、銅の生産コストが削減され、銅鉱山の生産能力が向上し、短期的に社会資源の供給が増加し、社会全体の供給の相対的な余剰が発生し、価格に牽引効果がありました。