Kupferschmelzen ist der Prozess der Trennung von Kupfermetall von dem Gestein, in das es natürlicherweise eingebettet ist, indem es geschmolzen wird. Dies wird durch eine Reihe von mehreren Verarbeitungsschritten erreicht. Der Begriff Kupferschmelzen kann sich insbesondere auf diesen Schmelzschritt beziehen oder etwas weniger formal auf den gesamten Prozess insgesamt.
In der Natur findet man Kupfer, aber auch viele andere Metalle, eingebettet in Gestein. Eine solche Kombination aus Metall und Gestein wird als Erz bezeichnet. Damit Kupfer praktisch verwendet werden kann, muss es vom Gestein und anderen Metallen getrennt und auf eine akzeptable Reinheit veredelt werden. Jeder Kupferschmelzbetrieb hat seinen eigenen einzigartigen Prozess, jedoch teilen viele ähnliche grundlegende Schritte.
Ein typischer Prozess könnte mit dem Mahlen des Erzes zu einem Pulver beginnen. Dieses Pulver wird mit Chemikalien und Luft verarbeitet, um einen Teil des unerwünschten Materials abzutrennen und das Kupfer zu konzentrieren. Unerwünschtes Material aus diesem Schritt wird als Tailings bezeichnet. Der Abraum wird typischerweise in einem Abraumteich entsorgt.
Konzentriertes Material aus diesem Schritt wird dann getrocknet und einem Hochtemperatur-Schmelzofen zugeführt. Wenn das Konzentrat erhitzt wird, trennen sich verschiedene Materialien darin in Schichten. Eine Schicht aus geschmolzenem, kupferhaltigem Material, die sogenannte Mattschicht, sinkt zu Boden. Feststoffe, sogenannte Schlacken, schwimmen nach oben. Schlacke und Schwefeldioxidgase werden entfernt und entweder verworfen oder verkauft, während die Mattierungsschicht zum nächsten Schritt übergeht.
Matt wird dann in einen Konverter gegossen, wo es mit Luft, Kalk und Kieselsäure reagiert, um das Kupfer von der Eisenschlacke zu trennen. Das aus diesem Schritt resultierende Kupfer wird als Blisterkupfer bezeichnet. Blisterkupfer wird einem weiteren Brennen und Reinigen unterzogen, um alle verbleibenden Verunreinigungen zu entfernen.
Eine der Hauptnebenwirkungen des Kupferschmelzprozesses ist die Abfallproduktion. Bei der Kupferraffination fällt dreieinhalb Mal so viel Abfall an, wie Kupfer produziert wird. Dieser Abfall liegt nicht nur in Form von Feststoffen vor, die entsorgt oder recycelt werden müssen, sondern auch Schwefeldioxidgas. Schwefeldioxid ist ein bedeutender Luftschadstoff, insbesondere als Vorläufer für die Produktion von saurem Regen. Einige Länder verlangen Sanierungsschritte bei der Kupferverhüttung und anderen Industriebetrieben, um die negativen Umweltauswirkungen des Prozesses zu mindern.
Es wird angenommen, dass die frühe Kupferverhüttung in Westasien zwischen 4000 und 4300 v. Chr. entstanden ist. Viele Historiker glauben, dass antike Töpfer diesen Prozess wahrscheinlich zuerst entdeckt haben. Ihre offenen Feuerungsöfen hätten die nötige hohe Temperatur erreichen können. Einfache Lagerfeuer hätten nicht heiß genug gebrannt, um Kupfer zu schmelzen.
Die Mehrheit der Kupferreserven konzentriert sich größtenteils auf einige wenige Regionen, darunter Teile der Vereinigten Staaten und Kanadas, Sambias und die Anden. Moderne Kupferschmelzbetriebe befinden sich jedoch weltweit auf allen Kontinenten außer der Antarktis. Während die Antarktis auch eine Quelle für Kupfererzvorkommen ist, wurde 1991 ein langfristiges Moratorium für den Bergbau in der Antarktis erlassen, um das Gebiet zu schützen.