La fusione del rame è il processo di separazione del metallo di rame dalla roccia in cui è naturalmente incorporato mediante fusione. Ciò si ottiene attraverso una serie di diverse fasi di elaborazione. Il termine fusione del rame può riferirsi in particolare a questa fase di fusione o può riferirsi in modo un po’ meno formale all’intero processo nel suo complesso.
In natura, il rame, così come molti altri metalli, si trova incastonato nella roccia. Una tale combinazione di metallo e roccia è nota come minerale. Affinché il rame possa essere utilizzato in modo pratico, deve essere separato dalla roccia e da altri metalli e raffinato fino a una purezza accettabile. Ogni operazione di fusione del rame ha il suo processo unico, tuttavia molti condividono passaggi di base simili.
Un tipico processo potrebbe iniziare con la macinazione del minerale in polvere. Questa polvere viene elaborata con sostanze chimiche e aria per separare parte del materiale indesiderato e concentrare il rame. Il materiale indesiderato di questo passaggio è indicato come sterili. Gli sterili vengono generalmente smaltiti in uno stagno di sterili.
Il materiale concentrato di questa fase viene quindi essiccato e alimentato in un forno fusorio ad alta temperatura. Man mano che il concentrato viene riscaldato, diversi materiali al suo interno si separano in strati. Uno strato di materiale fuso contenente rame, noto come strato opaco, scende sul fondo. I solidi di scarto, chiamati scorie, galleggiano verso l’alto. I gas di scoria e anidride solforosa vengono rimossi e scartati o venduti mentre lo strato opaco passa alla fase successiva.
Matte viene quindi versato in un convertitore dove reagisce con aria, calce e silice per separare il rame dalle scorie di ferro. Il rame risultante da questo passaggio è noto come rame blister. Il rame blister viene sottoposto a ulteriore cottura e purificazione per rimuovere eventuali impurità residue.
Uno dei principali effetti collaterali del processo di fusione del rame è la produzione di rifiuti. La raffinazione del rame produce uno spreco tre volte e mezzo superiore alla quantità di rame prodotta. Questi rifiuti non sono solo sotto forma di solidi che devono essere smaltiti o riciclati, ma anche gas di anidride solforosa. L’anidride solforosa è un importante inquinante atmosferico, particolarmente noto come precursore della produzione di piogge acide. Alcuni paesi richiedono fasi di bonifica nella fusione del rame e in altre operazioni industriali per mitigare l’impatto ambientale negativo del processo.
Si pensa che la prima fusione del rame abbia avuto origine nell’Asia occidentale tra il 4000 e il 4300 aC. Molti storici ritengono che i vasai antichi siano stati probabilmente i primi a scoprire questo processo. I loro forni a fuoco aperto sarebbero stati in grado di raggiungere la temperatura elevata necessaria. I semplici fuochi da campo non avrebbero bruciato abbastanza da fondere il rame.
La maggior parte delle riserve di rame è in gran parte concentrata in alcune regioni, comprese parti degli Stati Uniti e del Canada, dello Zambia e delle Ande. Le moderne operazioni di fusione del rame, tuttavia, si trovano in tutto il mondo in tutti i continenti tranne l’Antartide. Sebbene l’Antartide sia anche una fonte di giacimenti di minerale di rame, nel 1991 è stata istituita una moratoria a lungo termine sull’estrazione mineraria in Antartide per preservare l’area.