Peleburan tembaga melibatkan ekstraksi tembaga dari bijihnya, terutama melalui dua metode: pirometalurgi Dan hidrometalurgi.
Pirometalurgi: Metode Peleburan Tembaga yang Dominan
Pyrometallurgy tetap menjadi metode peleburan tembaga yang paling banyak digunakan, khususnya untuk pengolahan bijih sulfida. Prosesnya melibatkan suhu tinggi untuk mengekstraksi tembaga dari bijihnya, dengan beberapa langkah penting untuk memastikan pemulihan logam yang efisien:
1. Pembalut Bijih dan Pengapungan
Langkah pertama dalam pirometalurgi adalah pembalut bijih, yang melibatkan pemisahan mineral berharga dari bahan limbah dalam bijih. Metode pemisahan fisik seperti pemisahan gravitasi dan pemisahan magnetik biasanya digunakan, tapi flotasi adalah yang paling kritis. Dalam flotasi, bijih tembaga dicampur dengan air dan bahan kimia, menyebabkan partikel bijih tembaga menempel pada gelembung. Gelembung-gelembung ini mengapung ke permukaan, membentuk busa, dan bijih tembaga dipisahkan dari mineral lainnya, meningkatkan efisiensi proses selanjutnya.
2. Kalsinasi (Memanggang)
Konsentrat flotasi kemudian dikenai kalsinasi atau memanggang, di mana mereka dipanaskan untuk menghilangkan kotoran seperti belerang dan oksigen. Langkah ini mengubah bijih tembaga sulfida ke dalam bijih tembaga teroksidasi dan membantu menguapkan atau menguraikan unsur-unsur yang tidak diinginkan. Ada dua jenis pemanggangan:
- Pemanggangan semi oksidatif digunakan ketika kandungan sulfur rendah.
- Pemanggangan sepenuhnya oksidatif digunakan untuk konsentrat dengan kandungan sulfur lebih tinggi, untuk memastikan oksidasi menyeluruh sebelum diproses lebih lanjut.
3. Peleburan
Peleburan adalah inti dari ekstraksi tembaga, dimana bijih yang dipanggang mengalami reaksi kimia lebih lanjut pada suhu tinggi. Tujuannya untuk memisahkan tembaga dari besi dan gangue, menghasilkan matte kaya tembaga. Dua proses peleburan utama adalah:
- Peleburan Kilat: Dalam metode ini, konsentrat kering halus disuntikkan ke dalam tungku reaksi, dimana ia terkena udara yang kaya oksigen. Konsentrat mengalami peleburan yang cepat, dan produk cair yang dihasilkan (matte dan terak) dipisahkan dalam tangki pengendapan. Metode ini sangat efisien, menghasilkan gas tembaga matte dan sulfur dioksida, yang dapat diproses lebih lanjut untuk perolehan belerang.
- Peleburan Mandi: Dalam metode ini, udara yang kaya oksigen dihembuskan ke dalam bak cair matte dan terak, dengan konsentrat yang ditambahkan. Bak mandinya diaduk dengan kuat, memastikan peleburan sempurna. Jenis tungku untuk peleburan mandi antara lain horizontal, vertikal, putar, dan tungku tetap. Jenis pukulan yang digunakan—samping, atas, atau bawah—mempengaruhi efisiensi dan karakteristik proses peleburan.
4. Hembusan
Setelah peleburan, langkah selanjutnya adalah hembusan, yang membantu memurnikan tembaga lebih lanjut dengan mengoksidasi dan menghilangkan kotoran seperti belerang dan besi. Proses ini biasanya dilakukan di Konverter PS, tapi teknologi yang lebih baru seperti pemurnian terus menerus Dan pemurnian kilat juga menjadi lebih umum.
5. Pengilangan
Pemurnian selanjutnya memurnikan tembaga, dan ada dua metode utama yang digunakan:
- Pemurnian Pirometalurgi: Proses ini memanfaatkan perbedaan afinitas berbagai pengotor terhadap oksigen. Kotoran dihilangkan melalui oksidasi, terak, atau volatilisasi.
- Pemurnian Elektrolit: Metode ini melibatkan elektrolisis untuk menghilangkan kotoran yang tersisa, menghasilkan tembaga dengan kemurnian tinggi (tembaga katoda) dengan kemurnian hingga 99.99%. Pemurnian elektrolitik adalah teknik yang paling banyak digunakan untuk memproduksi tembaga murni.
Hidrometalurgi: Pilihan yang Lebih Ramah Lingkungan
Hidrometalurgi adalah metode lain yang efektif untuk peleburan tembaga, khususnya untuk bijih bermutu rendah Dan bijih tembaga teroksidasi. Teknik ini mengandalkan reaksi kimia daripada panas tinggi untuk mengekstraksi tembaga dari bijih, menawarkan beberapa keuntungan lingkungan, meskipun umumnya kurang efisien dibandingkan pirometalurgi.
1. Penghancuran Bijih
Langkah pertama dalam hidrometalurgi adalah menghancurkan dan menggiling bijih, meningkatkan luas permukaan dan memungkinkan interaksi yang lebih baik dengan larutan pelindian. Langkah ini penting untuk meningkatkan efisiensi proses pelindian selanjutnya.
2. Perawatan Pencucian
Bijih yang dihancurkan kemudian dikenai a pencucian perlakuan, dimana ia dicampur dengan pelarut yang sesuai—biasanya larutan asam sulfat encer. Asam sulfat melarutkan mineral tembaga dalam bijih, membentuk tembaga sulfat dalam larutan. Langkah ini bisa dilakukan di pencucian tumpukan, pencucian yang gelisah, atau pencucian tangki, tergantung pada karakteristik bijihnya.
3. Pemisahan Filtrasi
Setelah pencucian, itu lindi (larutan yang mengandung tembaga terlarut) dipisahkan dari limbah padatnya (residu) oleh penyaringan. Langkah ini memastikan bahwa tembaga terlarut siap untuk tahap ekstraksi berikutnya.
4. Ekstraksi dan Pemurnian
Ion tembaga diekstraksi dari lindi menggunakan ekstraktan. Tembaga yang diekstraksi kemudian dimurnikan lebih lanjut untuk menghilangkan kotoran yang tersisa. Langkah pemurnian ini bisa melibatkan ekstraksi pelarut, dimana bahan kimia secara selektif berikatan dengan ion tembaga, atau pengendapan metode dengan menggunakan zat pereduksi.
5. Elektrolisa atau Penggantian
Akhirnya, ion tembaga direduksi menjadi logam tembaga melalui keduanya elektrolisa atau penggantian proses:
- Di dalam elektrolisa, ion tembaga direduksi di katoda membentuk logam tembaga murni, yang dikumpulkan dan diolah menjadi tembaga katoda.
- Penggantian melibatkan penggunaan logam yang lebih reaktif, seperti besi, untuk menggantikan tembaga dari larutan, mengendapkan tembaga dalam bentuk padat.
Kesimpulan
Ketika pirometalurgi lebih efisien dan banyak digunakan untuk bijih tembaga bermutu tinggi dan sulfida, hidrometalurgi menawarkan alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk bijih bermutu rendah atau teroksidasi.
