Direct smelting process of copper carbonate ore using SiO₂ as fluxing agent in electric arc furnace

ABSTRACT

The demand for copper, especially from the transportation sector, continues to increase. However, the supply of copper still depends on the primary process production, namely processing or extracting copper from its ore. In addition to copper sulfide ores, copper oxide and carbonate ores are alternative raw materials for copper production, especially in countries with abundant copper reserves, such as Indonesia. This study aims to analyse the effect of SiO₂ flux addition in the direct smelting process of mixed oxide and carbonate-type copper ore. This study used an electric arc furnace to carry out the smelting process. The addition of SiO₂ varied between 0 and 8 wt% with an interval of 2 wt%. As a result, a direct smelting product was successfully made with a Cu content of 87.01 wt% and Cu recovery of 92.6% when using 4 wt% SiO₂. The slag’s main compounds were SiO₂, Fe₂SiO₄, FeSiO₃, and Fe₃O₄.

La demande de cuivre, surtout dans le secteur des transports, continue à augmenter. Cependant, l’approvisionnement de cuivre dépend encore du processus de production primaire, c’est-à-dire le traitement ou l’extraction du cuivre de son minerai. En plus des minerais de sulfure de cuivre, les minerais d’oxyde et de carbonate de cuivre sont des matières premières de rechange pour la production du cuivre, surtout dans les pays ayant des réserves abondantes de cuivre, comme l’Indonésie. Cette étude vise à analyser l’effet d’ajout de fondant de SiO₂ dans le procédé de fusion directe d’un mélange de minerais de cuivre de type oxyde et carbonate. Cette étude a utilisé un four électrique à arc pour exécuter le procédé de fusion. L’ajout de SiO₂ variait entre 0 et 8% en poids avec un intervalle de 2% en poids. Par conséquent, on a fabriqué avec succès un produit de fusion directe, avec une teneur en Cu de 87.01% en poids et une récupération de Cu de 92.6% lorsqu’on utilise 4% en poids de SiO₂. La teneur en Cu dans la scorie provenant du procédé de fusion était de 0.68% lorsqu’on utilisait 4% en poids de SiO₂. Les principaux composés de la scorie comprenaient du quartz (SiO₂), de la fayalite (Fe₂SiO₄), du silicate de fer (FeSiO₃) et de la magnétite (Fe₃O₄).

KEYWORDS:

• Copper oxide ore
• copper carbonate ore
• direct smelting
• sustainable process
• SiO₂ flux
• electric arc furnace
• high temperature process
• copper slag

Acknowledgement

The author would like to express the highest appreciation and many thanks to Institut Teknologi Sepuluh Nopember for support funding of this research through Penelitian Departemen Scheme with contract number: 1716/PKS/ITS/2022, date 24 May 2022.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by Sepuluh Nopember Institute of Technology [grant number 1716/PKS/ITS/2022].