3. Man unterscheidet zwischen drei Arten von Kupfererzen:
sulfidische Kupfererze oxidische Kupfererze
http://de.wikipedia.org/ http://de.wikipedia.org/
Kupferkies (Chalkopryt), CuFeS2 Rotkupfererz, (Cuprit), Cu2O
Kupfererz-Carbonate
http://de.wikipedia.org/
Kupferglanz (Chalkosin), Cu2S
http://de.wikipedia.org/
Malachit, Cu2[(OH)2CO3]
4. Die im Bergbau abgebauten Erze haben einen Kupfergehalt von 0,3 – 2 %
Diese werden durch Erzbrecher zerkleinert und zu Pulver gemahlen.
Dabei trennt sich der größte Teil
des „tauben“ Begleitgesteins.
Die Erzanreicherung bei sulfidischen
Erzen zu Kupferkonzentraten erfolgt
durch die Schwimmaufbereitung (Flotation).
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c
ommons/thumb/9/9e/Copper(II)_chlori
de.jpg/220px-Copper(II)_chloride.jpg
5. Bei der Flotation wird das gemahlen Kupfererz in einen Tank mit Wasser
und Tensiden vermischt
und aufgeschäumt.
Von unten wird Sauerstoff-
angereicherte Luft hinzugegeben
Die Kupfermineralteilchen sind
hydrophob (wassermeidend).
Sie hängen sich an die Luftbläschen
Und schwimmen nach oben.
Das Begleitgestein sammelt
sich am Boden (Gangart).
http://www.geodz.com
Das hierbei entstehende Kupferkonzentrat
hat einen Kupfergehalt von 20 – 30 %.
6. Das getrocknete Erzkonzentrat wird zusammen
mit Koks dem Schwebeschmelzofen zugeführt
Zusätzlich wird ,mit Sauerstoff angereicherte Luft (O2), eingeblasen.
Eisen und Schwefel (des Konzentrats) oxidieren im oberen Teil des Ofens
(siehe Reaktionsgleichung)
Röstarbeit:
6 Cu2FeS2 + 10 O2 3Cu2S + 2FeS + 2Fe2O3 + 7 SO2
Konzentrat Sauer- Kupferstein Eisen- Schwe-
stoff oxid feldioxid
Quelle: www.Wikipedia.de
Röstarbeit ist eine stark exothermer Reaktion
Die dabei entstehende Reaktionswärme wird genutzt, um das herabfallende
Konzentrat weiter zu erhitzen.
Es erreicht den Schmelzpunkt und sinkt als Kupferstein bzw.
Schlacke-Tropfen zu Boden.
Kupferstein besteht aus Kupfersulfid (Cu2S) und Eisensulfid (FeS)
7. Der Kupferstein wird, im flüssigen Zustand (ca. 1180°C) dem Konverter zugeführt.
Durch die Flüssigkeit wird Luft geblasen und Kieselsäure (SiO2) wird beigeführt.
Das Eisensulfit oxidiert und bildet mit der Kieselsäure eine Schlacke,
die abgegossen werden kann.
Schmelzarbeit:
Fe2O3 + C + SiO2 Fe2SiO4 + CO
Eisen- Kohlen Kiesel- Eisenoxid- Kohlen-
oxid -stoff säure schlacke stoffmon.
Quelle: www.Wikipedia.de
Durch weiteres Einblasen von Sauersoff oxidiert dann auch das Kupfersulfid.
Es entsteht Blisterkupfer mit einem Kupferanteil von 97 – 99 %.
8. Schlackebildende Zusätze und Luft wird dem Blisterkupfer zugeführt, sodass
unedlere Metalle vom Kupfer getrennt werden (oxidieren oder Schlackebildung).
Nach Abtrennung der Schlacke wird das Kupferoxid mit Erdgas reduziert.
Es entsteht Anodenkupfer (Garkupfer), mit einem Kupfergehalt von mehr als 99 %.
Schmelzarbeit:
4CuO + CH4 4Cu + 2 H2O + CO2
Kupfer- Erdgas Anoden- Wasser Kohlenst.-
oxid kupfer dioxid
Quelle: www.Wikipedia.de
9. Das Garkupfer wird in 3cm
dicke Anodenplatten gegossen.
Als Kathoden verwendet man
Feinkupferbleche.
Beim Elektrolyt handelt es sich
um Kupfersulfat CuSO4
Quelle:
http://enrin.grida.no/photos/images/copper%20electrolysis.JPG
10. Die unedleren Metalle haben
ein negatives Potenzial und
gehen in die Kathode Anode
Kupfersulfatlösung über.
Die edleren Metalle besitzen
Ein positiveres Potenzial
und fallen deshalb als Staub
von der Anode ab.
Anode: Quelle:
2+ - http://www.8ung.at/elektrotechnik/bilder/Grundlagen/elchemie.gif
Cu Cu + 2 e
Fe Fe 2+ + 2 e - Das Kathodenkupfer mit
einem Kupfergehalt von
Zn Zn 2+ + 2 e - ca. 99,95 % kann nun
weiterverarbeitet werden
Kathode:
2+ -
Cu + 2e Cu
