فهم استخراج النحاس: لماذا تهيمن خامات الكبريتيد على الإنتاج

عندما يتعلق الأمر بتعدين النحاس، ليست كل الخامات متساوية. الصخرة التي تحتوي على النحاس تتكون في الغالب من مادة غير مرغوب فيها تُسمى الجانج، وتعتمد فعالية استخراج النحاس بشكل كبير على نوع الخام الذي يعمل معه العمال. يركز القطاع بشكل رئيسي على فئتين: خامات أكسيد النحاس وخامات كبريتيد النحاس، وكل منهما يتطلب طرق معالجة مختلفة تمامًا.

ميزة الكبريتيد

يُعتبر خام كبريتيد النحاس هو العمود الفقري للصناعة، حيث يمثل حوالي 50 بالمائة من إنتاج النحاس العالمي. أكثر معدن كبريتيد شيوعًا هو الكالكوبيريت، الذي يُقدر لقيمته العالية من النحاس وسهولة فصله عن الصخور غير المفيدة. على الرغم من أنه أقل وفرة من رواسب الأكسيد، إلا أن خامات الكبريتيد توفر ربحية أعلى بفضل تركيبها المعدني وكفاءة استخلاصها.

تعتمد طريقة معالجة خام كبريتيد النحاس على مستويات التركيز. يمكن معالجة الخامات عالية الجودة عن طريق الصهر، بينما تتطلب الخامات ذات التركيز المنخفض تقنيات التحليل المائي المعدني. تستخدم بعض الرواسب تقنية التهوية البكتيرية لاستخراج الكبريت من الكبريتيدات وتحويلها إلى حمض الكبريتيك، مما يتيح أيضًا استخلاص الكبريتات باستخدام حمض الكبريتيك لإنتاج محاليل كبريتات النحاس. ثم تخضع هذه المحاليل لعملية الاستخلاص بالمذيب وعمليات التكرير الكهربائي (SX-EW) لاسترداد النحاس النقي. بدلاً من ذلك، يمكن تركيز الرواسب الغنية بالكبريتيد باستخدام تقنية الطفو الفقاعي.

خامات الأكسيد: البديل الاقتصادي

على الرغم من أن خامات أكسيد النحاس تبدو أقل جاذبية للمستكشفين بسبب انخفاض درجاتها، إلا أنها تقدم ميزة اقتصادية — فهي أقل تكلفة في المعالجة مقارنة بعمليات الكبريتيد. عادةً ما تُعالج هذه الرواسب باستخدام عمليات التحليل المائي المعدني. تُستخلص معادن الأكسيد القابلة للذوبان مثل كربونات النحاس باستخدام حمض الكبريتيك، مما ينتج محلول كبريتات النحاس. ثم يُزال النحاس من هذا المحلول عبر محطات SX-EW، مما ينتج نحاسًا عالي النقاء.

خيار ثانٍ يتضمن التصلب، حيث يتلامس الحديد الخردة مع المحلول الحامل ليترسب النحاس. ومع ذلك، فإن النحاس الناتج من التصلب يكون عادة أقل نقاءً من نحاس SX-EW.

كيف تتكون رواسب الكبريتيد

يكشف فهم أصول خامات كبريتيد النحاس عن سبب قيمة هذه الرواسب الكبيرة. تتطور الرواسب الكبريتيدية الضخمة عندما تتدفق سوائل فائقة السخونة — عادةً مياه البحر — عبر طبقات الصخور مدفوعة بالنشاط البركاني. مع نزول هذه السوائل الحرارية وارتفاع حرارتها، تتحول الكبريتات المذابة إلى كبريتيدات أو تترسب. تفقد السوائل أيضًا المغنيسيوم، مما يخفض من درجة حموضتها ويخلق ظروفًا حمضية تذيب عناصر الصخور المختلفة في محاليل معقدة.

عندما تبرد هذه السوائل الساخنة بالقرب من سطح الأرض أو قاع البحر، تترسب معادن تشمل البيريت، والكالكوبيريت، والسفاليريت، والجالينا — مكونة رواسب كبريتيد ضخمة. تحدث أكبر هذه الرواسب في الأحزمة الخضراء ضمن الكريتونات القديمة من العصر الأركي، خاصة في جنوب أفريقيا وكندا. وتعد هذه الرواسب مصادر رئيسية ليس فقط للنحاس، بل أيضًا للرصاص والزنك والفضة.

تمثل الرواسب الكبريتيدية الضخمة المضيفة للرسوبيات نوعًا من الرواسب حيث تمر السوائل الحرارية عبر طبقات الرواسب العلوية قبل الترسيب. يغير هذا العملية من كيميائية السوائل، مما يؤدي إلى تنوع أكبر في المعادن. عادةً ما تحتوي هذه الرواسب على تركيزات أعلى من الرصاص والزنك والفضة مقارنة بالنحاس، مقارنة بالرواسب المضيفة للبركان. من الأمثلة البارزة على ذلك رواسب سوليفان في كندا وBroken Hill في أستراليا.

لماذا يهم هذا

يؤثر التمييز بين أنواع خامات كبريتيد النحاس وطرق المعالجة مباشرة على اقتصاديات التعدين وإمدادات النحاس. مع تزايد الطلب على النحاس في قطاعات الطاقة المتجددة والإلكترونيات، يصبح فهم الرواسب الاقتصادية أمرًا حيويًا للمستثمرين والمراقبين الصناعيين الذين يتابعون قدرات الإنتاج وسيناريوهات الإمداد المستقبلية.