Vara apstrāde ir sarežģīts process, kas ietver daudzus posmus, jo ražotājs rūdu no neapstrādāta, norakta stāvokļa pārstrādā tīrā veidā izmantošanai daudzās nozarēs. Vara parasti ekstrahē no oksīdu un sulfīdu rūdām, kas satur no 0,5 līdz 2,0% vara.
Vara ražotāju izmantotās rafinēšanas metodes ir atkarīgas no rūdas veida, kā arī no citiem ekonomiskiem un vides faktoriem. Pašlaik aptuveni 80% no pasaules vara ražošanas tiek iegūti no sulfīdu avotiem.
Neatkarīgi no rūdas veida, mīnēta vara rūda vispirms ir jākoncentrē, lai noņemtu rūdā iestrādātos nepatīkamos vai nevēlamos materiālus. Pirmais solis šajā procesā ir rūdas sasmalcināšana un pulverēšana lodīšu vai stieņu dzirnavās.
Sulfīda rūdas
Praktiski visas sulfīdu tipa vara rūdas, ieskaitot halcocītu (Cu2S), halkopirīts (CuFeS2) un covellite (CuS) apstrādā ar kausēšanu. Pēc rūdas sasmalcināšanas līdz smalkam pulverim to koncentrē ar putu flotēšanu, kurai nepieciešama pulvera rūdas sajaukšana ar reaģentiem, kas apvienojas ar varu, lai tā būtu hidrofobiska. Pēc tam maisījumu peld ūdenī kopā ar putojošu līdzekli, kas veicina putošanos.
Gaisa strūklas tiek izšautas caur ūdeni, veidojot burbuļus, kas ūdens atgrūdošās vara daļiņas peld virspusē. Putas, kas satur apmēram 30% vara, 27% dzelzs un 33% sēra, tiek nokrejots un ņemts grauzdēšanai.
Ja tas ir ekonomisks, mazāki piemaisījumi, kas var būt rūdā, piemēram, molibdēns, svinu, zeltu un sudrabu, šajā laikā var arī apstrādāt un noņemt, izmantojot selektīvo flotēšanu. Temperatūrā starp 932-1292°F (500–700°C) liela daļa atlikušā sēra satura tiek sadedzināta kā sulfīda gāze, kā rezultātā veidojas vara oksīdu un sulfīdu kalcinēts maisījums.
Kušņa varam, kas tagad ir aptuveni 60% tīrs, pirms tam atkal uzkarsējot, pievieno plūsmas, šoreiz līdz 2192 ° F (1200 ° C). Šajā temperatūrā silīcija dioksīds un kaļķakmens plūsmas apvienojas ar nevēlamiem savienojumiem, piemēram, dzelzs oksīdu, un noved tos uz virsmas, kas jānoņem kā sārņi. Atlikušais maisījums ir izkausēts vara sulfīds, ko dēvē par matētu.
Nākamais attīrīšanas procesa posms ir šķidrā matēta oksidēšana, lai noņemtu dzelzi, lai sadedzinātu sulfīda saturu kā sēra dioksīdu. Rezultāts ir 97-99%, blistera varš. Termins “pūslīšu varš” nāk no burbuļiem, ko vara virsmā rada sēra dioksīds.
Lai ražotu tirgus klases vara katodus, blistera varš vispirms jākausē anodos un jāapstrādā elektrolītiski. Iegremdēts vara sulfāta un sērskābes tvertnē kopā ar tīra vara katoda sākuma loksni, blistera varš kļūst par anodu galvaniskajā šūnā. Nerūsējošā tērauda katodu sagataves tiek izmantotas arī dažās pārstrādes rūpnīcās, piemēram, Rio Tinto Kennecott vara raktuvē Jūtā.
Ieviešot strāvu, vara joni sāk migrēt uz katodu jeb sākuma loksni, veidojot 99,9-99,99% tīra vara katodus.
Oksīda rūdas apstrāde un SX / EW
Pēc oksīdu tipa vara rūdu, piemēram, azurīta (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brohantīts (CuSO4), hrizokolla (CuSiO3 · 2H2O) un cupritu (Cu2O), atšķaidītu sērskābi uz materiāla virsmas uzklāj uz izskalošanas spilventiņiem vai izskalošanas tvertnēm. Kad skābe triecas caur rūdu, tā apvienojas ar varu, veidojot vāju vara sulfāta šķīdumu.
Tā saukto “grūtnieču” izskalojuma šķīdumu (vai grūtnieču šķidrumu) pēc tam apstrādā, izmantojot hidrometalurģisko procesu, kas pazīstams kā šķīdinātāja ekstrakcija un elektroizolācija (vai SX-EW).
Šķīdinātāja ekstrakcija ietver vara attīrīšanu no grūtnieču šķidruma, izmantojot organisko šķīdinātāju vai ekstrahentu. Šīs reakcijas laikā vara joni tiek apmainīti ar ūdeņraža joniem, ļaujot skābes šķīdumu atgūt un atkārtoti izmantot izskalošanas procesā.
Pēc tam ar vara bagātināts ūdens šķīdums tiek pārnests uz elektrolīzes tvertni, kur notiek procesa daļa, kurā uzvar elektrotehnikas ieguvējs. Elektriskā lādiņa ietekmē vara joni migrē no šķīduma uz vara sākuma katodiem, kas izgatavoti no augstas tīrības pakāpes vara folijas.
Citi elementi, kas var būt šķīdumā, piemēram, zelts, sudrabs, platīns, selēns un telūrs, savāc tvertnes apakšā kā sārņus un tos var reģenerēt, veicot turpmāku apstrādi.
Vara katodi, kas iegūti ar elektrības ieguvi, ir ar tādu pašu vai lielāku tīrību nekā tradicionālās kausēšanas laikā iegūtie katodi, bet tiem nepieciešama tikai viena ceturtdaļa līdz viena trešdaļa enerģijas no ražošanas vienības.
SX-EW attīstība ļāva iegūt varu arī vietās, kur nav pieejama sērskābe vai kuru nevar ražot no sēra vara rūdas korpusā. kā no veciem sulfīdu minerāliem, kas ir oksidēti, pakļaujot gaisam vai baktēriju izskalojumam, un citiem atkritumiem, kas iepriekš būtu apglabāti nepārstrādāts.
Varu var arī izgūt no grūtnieces šķīduma, cementējot, izmantojot dzelzs lūžņus. Tomēr tas rada mazāk tīru varu nekā SX-EW, un tāpēc to izmanto retāk.
Izskalošana situācijā (ISL)
In situ izskalošanās ir izmantota arī vara iegūšanai no piemērotām rūdas atradņu vietām.
Šis process ietver urbumu urbšanu un izskalojuma šķīduma - parasti sērskābes vai sālsskābes - iesūknēšanu rūdas korpusā. Izskalojums izšķīdina vara minerālus, pirms tas tiek reģenerēts caur otro urbumu. Turpmāka rafinēšana, izmantojot SX-EW vai ķīmisku nogulsnēšanu, rada tirgojamus vara katodus.
ISL bieži veic ar zemas kvalitātes vara rūdu aizpildītās stopēs (pazīstamas arī kā stope izskalošanās) rūda pazemes raktuvju alas vietās.
Starp vara rūdām, kuras visvairāk izmanto ISL, ietilpst vara karbonāti malahīts un azurīts, kā arī tenorīts un hrizokolla.
Tiek lēsts, ka vara ieguve pasaulē kopumā ir pārsniegusi 19 miljonus tonnu 2017. gadā. Galvenais vara avots ir Čīle, kas saražo apmēram vienu trešdaļu no kopējā pasaules piedāvājuma. Citi lielie ražotāji ir ASV, Ķīna un Peru.
Tīrā vara augstās vērtības dēļ liela vara ražošanas daļa tagad nāk no pārstrādātiem avotiem. ASV pārstrādātais varš nodrošina apmēram 32% no gada piegādes. Tiek lēsts, ka šis skaitlis būs tuvāk 20%.
lielākais korporatīvais vara ražotājs visā pasaulē ir Čīles valsts uzņēmums Codelco. Codelco 2017. gadā saražoja 1,84 miljonus metrisko tonnu rafinēta vara. Pie citiem lieliem ražotājiem pieder Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. un Xstrata Plc.