Mikä on kuparin sulatus?

Kuparin sulatus on prosessi kuparimetallin erottamiseksi kalliosta, johon se on luonnollisesti upotettu sulattamalla se. Tämä saavutetaan useiden käsittelyvaiheiden avulla. Termi kuparin sulatus voi viitata erityisesti tähän sulatusvaiheeseen tai se voi viitata jonkin verran muodollisesti koko prosessiin kokonaisuudessaan.
Luonnossa kuparia ja monia muita metalleja löytyy kiviin upotettuna. Tällainen metallin ja kiven yhdistelmä tunnetaan malmina. Jotta kuparia voitaisiin käyttää käytännössä, se on erotettava kivestä ja muista metalleista ja puhdistettava hyväksyttävään puhtauteen. Jokaisella kuparin sulatustoiminnolla on oma ainutlaatuinen prosessinsa, mutta monilla on samanlaiset perusvaiheet.

Tyypillinen prosessi voi alkaa malmin jauhamisesta jauheeksi. Tämä jauhe käsitellään kemikaaleilla ja ilmalla erottaakseen osan ei -toivotusta materiaalista ja konsentroidakseen kuparia. Tämän vaiheen ei -toivottua materiaalia kutsutaan jätteeksi. Jäänteet hävitetään tyypillisesti rikastusjätteeseen.

Tämän vaiheen tiivistetty materiaali kuivataan ja syötetään korkean lämpötilan sulatusuuniin. Kun konsentraattia kuumennetaan, sen eri materiaalit erottuvat kerroksiksi. Kuparia sisältävä sulanut materiaalikerros, joka tunnetaan mattakerroksena, vajoaa pohjaan. Kiinteät jätteet, joita kutsutaan kuonaksi, kelluvat huipulle. Kuona- ja rikkidioksidikaasut poistetaan ja joko hävitetään tai myydään, kun mattakerros siirtyy seuraavaan vaiheeseen.

Matta kaadetaan sitten muuntimeen, jossa se reagoi ilman, kalkin ja piidioksidin kanssa erottaakseen kuparin rautakuonasta. Tästä vaiheesta saatu kupari tunnetaan läpipainopakkauksena. Läpipainopakkaus kuumennetaan ja puhdistetaan jäljellä olevien epäpuhtauksien poistamiseksi.

Yksi kuparin sulatusprosessin tärkeimmistä sivuvaikutuksista on jätteen syntyminen. Puhdistamalla kuparia syntyy kolme ja puoli kertaa enemmän jätettä kuin tuotetun kuparin määrä. Tämä jäte ei ole vain kiinteiden aineiden muodossa, jotka on hävitettävä tai kierrätettävä, vaan myös rikkidioksidikaasua. Rikkidioksidi on merkittävä ilmansaaste, joka on erityisen merkittävä happosateen tuotannon edeltäjä. Jotkut maat vaativat korjaavia toimenpiteitä kuparin sulatuksessa ja muissa teollisissa toimissa prosessin kielteisten ympäristövaikutusten lieventämiseksi.

Varhaisen kuparin sulatuksen uskotaan alkavan Länsi -Aasiasta joskus 4000-4300 eaa. Monet historioitsijat uskovat, että muinaiset savenvalajat löysivät tämän prosessin ensimmäisenä. Heidän avotakka-uunit olisivat kyenneet saavuttamaan tarvittavan korkean lämpötilan. Yksinkertaiset nuotiot eivät olisi palaneet tarpeeksi kuumina kuparin sulattamiseksi.
Suurin osa kuparivarannoista keskittyy suurelta osin muutamille alueille, mukaan lukien Yhdysvaltojen ja Kanadan osat, Sambia ja Andit. Nykyaikaiset kuparin sulatustoiminnot sijaitsevat kuitenkin ympäri maailmaa kaikilla mantereilla Etelämanterta lukuun ottamatta. Vaikka Etelämanner on myös kuparimalmiesiintymien lähde, Etelämantereen kaivostoiminnan pitkäaikainen lykkäys perustettiin vuonna 1991 alueen säilyttämiseksi.