Optimalisatie van koperterugwinning uit oxide‑sulfide ertsen via zwaartekrachtscheiding en flotatie

Waarom dit koperverhaal ertoe doet

Koper zit verweven in bijna alles wat het moderne leven aandrijft, van elektrische auto’s en smartphones tot elektriciteitsnetten en datacenters. Veel van de gemakkelijkst winbare kopervoorraden zijn echter al ontgonnen, waardoor de industrie zich moet richten op lagerwaardige, complexere ertsen die lastiger en kostbaarder zijn om te verwerken. Deze studie onderzoekt hoe koper efficiënter kan worden gewonnen uit zo’n moeilijk deposit in Iran door twee klassieke scheidingsmethoden slim te combineren en de chemie die koperdeeltjes doet floteren fijn af te stemmen.

Een harde steen met kleine waardevolle deeltjes

De onderzoekers werkten met boorkernmonsters uit het Ali Goodarz-kopergbied, met in totaal slechts ongeveer een halve procent koper. Onder de microscoop vonden ze een ingewikkelde mengeling: koper kwam voor zowel als sulfidemineral (chalcopyriet) als oxidemineral (malachiet), allemaal strak verstrengeld met kleiën en ijzeroxiden. De koperkorrels waren zeer fijn, meestal kleiner dan 74 micrometer, waardoor ze zich in water gemakkelijk als slib gedragen. Deze combinatie van fijne korrelgrootte, kleverige kleiën en gemengde mineraalsoorten bemoeilijkt het scheiden van koper van het omringende gesteente met standaardmethoden.

Het erts graan voor graan bekijken

Om te begrijpen hoe het erts het beste te behandelen, bracht het team eerst de mineraalsamenstelling in detail in kaart. Ze gebruikten röntgendiffractie en röntgenfluorescentie om hoofdmineralen zoals kwarts, veldspaten, carbonaten en verschillende kleisoorten te identificeren en de algehele chemie te meten. Atoomabsorptietests lieten zien dat koper laagwaardig en slechts deels geoxideerd was, terwijl goud slechts in sporen aanwezig was. Hoogresolutie-elektronenmicroscopie en elementkaarten toonden hoe coppermneralen gekoppeld waren aan ijzeroxiden en kleiën, en bevestigden dat de meeste chalcopyrietkorrels bij de beoogde maalgrootte al vrij waren. Dit mineraal‑voor‑mineraal beeld leidde de keuze van verwerkingsstappen en bedrijfscondities.

Laten we zwaartekracht het eerste sorteerwerk doen

Aangezien sommige deeltjes veel dichter waren dan andere, probeerden de onderzoekers eerst een natte trillingsplaat, een apparaat met een hellend, vibrerend oppervlak en stromend water om korrels op dichtheid te scheiden. Ze testten verschillende deeltjesgrootteklassen en vonden dat relatief fijn materiaal (tot ongeveer 120 micrometer) het beste compromis bood tussen kopergraad en terugwinning. In dit stadium kon zwaartekrachtscheiding ongeveer twee derde van het koper in een matig verrijkt product terugwinnen, maar het koperaandeel was nog te laag voor direct gebruik. De zwaartekrachtstap bleek beter als preconcentratie, waarbij duidelijk afval werd verwijderd en een kleinere, rijkere stroom aan de volgende stap werd gevoed.

Koperkorrels laten drijven op bellen

De tweede fase berustte op flotatie, waarbij chemicaliën koperdraagende deeltjes waterafstotend maken zodat ze zich aan belletjes hechten en omhoog stijgen, terwijl afvalmineralen achterblijven. Oxidekopermineralen zoals malachiet reageren normaal gesproken slecht op de gebruikelijke collectors, dus behandelde het team de oppervlakken eerst door ze te sulfidiseren met natriumhydrosulfide. Deze behandeling bedekt oxidekorrels met een dun sulfide‑achtig laagje waar de standaard xanthaat‑collectors grip op krijgen. Door tientallen tests stemden de onderzoekers de pulp‑zuurgraad (pH), de samenstelling en hoeveelheid collectors en de dosis en soort sulfidiserend middel af. Ze lieten zien dat een licht alkalische pH van 9,5, een relatief hoge gecombineerde collectordosering en natriumhydrosulfide in plaats van natriumsulfide een sterkere, beter controleerbare reactie gaven, resulterend in hoge kopergraad en terugwinning.

Fijn afstellen voor schoner metaal

Zodra de beste grove condities bekend waren, ging het team verder. Het verhogen van de totale collectorkoncentratie verbeterde de terugwinning geleidelijk tot ongeveer 500 gram per ton erts, waarna de meeropbrengst waarschijnlijk afvlakte of te veel ongewenst materiaal meevoerde. Voor sulfidatie bleek een natriumhydrosulfide‑dosis van 500 gram per ton een goed compromis: te weinig liet oxidekoper niet activeren, terwijl te veel de flotatie begon te verstoren door oppervlakken te overcoaten. Onder deze geoptimaliseerde condities behaalde directe flotatie een kopergraad van ongeveer 22,5% met meer dan 94% van het koper teruggewonnen in het rougherconcentraat.

Methoden combineren voor beter gebruik van laagwaardig erts

Door eerst de trillingsplaat te gebruiken om gemakkelijk afval te verwijderen en vervolgens zorgvuldig afgestemde sulfidatie–flotatie toe te passen, produceerden de onderzoekers een eindreinigings(„cleaner”)concentraat met ongeveer 27% koper, terwijl ze nog steeds zo’n 70% van het aanvankelijk aanwezige metaal in het erts behielden. Voor een dergelijk laagwaardig, kleirijk, gemengd oxide–sulfide‑deposit is dit een sterk resultaat. Simpel gezegd laat de studie zien dat zelfs uitdagende koperertsen bruikbaar kunnen worden gemaakt voor smelters als we hun microscopische structuur begrijpen en fysieke sortering combineren met op maat gemaakte chemie. Nu hoogwaardige voorraden afnemen, zullen strategieën als deze essentieel zijn om de kopervoorziening op peil te houden zonder de kosten of milieubelasting sterk te verhogen.

Bronvermelding: Sobouti, A., Rezai, B. Optimization of copper recovery from oxide-sulfide ores through gravity separation and flotation techniques. Sci Rep 16, 11970 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42015-y

Trefwoorden: koperertsverwerking, flotatie, zwaartekrachtscheiding, sulfidatie, laagwaardige ertsen