智利铜矿处理砷的新方法

德国和智利的研究人员正在开展一个旨在优化和推进铜生产工艺的项目，特别关注解决含砷硫基矿石带来的问题。

在智利——世界上最大的铜生产国——红色金属主要是从露天矿中提取的。矿石从直径达两公里的孔中喷出。这种矿石的铜含量约为 2%，分几个阶段进行提取：首先将矿石磨碎，然后进行浮选，这涉及材料的湿化学发泡，以便将高铜矿石从矿石中分离出来。低铜矿石。这产生了铜精矿，智利也出售铜精矿。它含有大约 20% 到 30% 的铜。然后将精矿在高炉中熔炼，最后在电化学电解过程中提纯以获得纯铜。

与铜一起，挖掘出的矿层通常还含有砷，由于其毒性，需要从矿石中提取。当矿石被加热时，这几乎是自动发生的：砷变成了气体。在智利，目前的程序是捕获气体，将其溶解在硫酸中，然后通过沉淀将其转化为固体砷酸钙或亚砷酸钙。然后这些钙化合物沉积在阿塔卡马沙漠中。

由于阿塔卡马沙漠是世界上最干燥的地区之一，因此这些化合物是水溶性的这一事实并不成问题。然而，近年来，气候变化导致降雨量增加，现在引发了环境污染问题。同时，一些矿山的穿透层不再是氧基而是硫基，因此含有更多的砷。因此，未来砷的沉积量将会增加，特别是考虑到目前砷没有工业用途。

“这两项发展现在正在让智利矿山运营商重新思考他们以前处理砷的方式，并毫不拖延地适应这些新情况，”负责协调“ReAK——减少铜精矿中的砷”项目的 Anna-Lisa Bachmann，在一份媒体声明中说。“作为该项目的一部分，我们正在研究分离和沉积砷的新方法，以尽可能减少对环境的影响。”

看不同的选择

自 2019 年以来，Bachmann 和她的团队研究了几个不同的潜在工艺步骤，从富砷铜精矿的进一步加工开始，包括砷选择性浮选、硫酸盐化焙烧以及微生物和硫化物浸出。

也正在考虑替代氧化工艺，以产生更稳定和毒性更低的砷 5+ 化合物，而不是不稳定的水溶性砷 3+ 化合物。

“这个氧化步骤的一个选择可能是使用过氧化氢，但这非常昂贵，”巴赫曼说。“这就是为什么我们在 Fraunhofer IWKS 正在研究使用金刚石电极进行电化学氧化，作为该项目过程中的一种可行替代方案。它们具有特别大的电化学窗口，导致在水溶液中形成羟基自由基。然后，它们可以有效且可靠地氧化溶解的砷，而无需额外的化学物质。”

其他项目合作伙伴也在评估紫外线和臭氧辅助以及微生物氧化过程。

所有工作包的第一步是测试所讨论的方法是否真的有效，以及它是否提供了预期的结果。一旦所有单独的结果可用，弗劳恩霍夫 IWKS 将在生命周期评估和生命周期成本分析的背景下比较它们的成本效益和环境影响。

“我们将利用它来开发一种新的垃圾填埋概念，该概念将为智利政府提供建议的行动，同时考虑到政府的要求和可用的财政资源，”巴赫曼指出。

鉴于智利的大部分铜业，包括参与该项目的矿山之一，都是国有的，这一点尤其重要。