Pirometallurgiese smelting

Vuurraffinering is vandag die hoofmetode om koper te vervaardig, wat 80% tot 90% van koperproduksie uitmaak, hoofsaaklik vir die behandeling van sulfiederts. Die voordele van pyrometallurgiese kopersmelting is sterk aanpasbaarheid van grondstowwe, lae energieverbruik, hoë doeltreffendheid en hoë metaalherwinningskoers. Kopersmelting deur vuur kan in twee kategorieë verdeel word: een is tradisionele prosesse, soos hoogoondsmelting, galmoondsmelting en elektriese oondsmelting. Die tweede is moderne versterkingsprosesse, soos flitsoondsmelting en smeltpoelsmelting.

As gevolg van die prominente globale energie- en omgewingskwessies sedert die middel van die 20ste eeu, het energie al hoe skaarser geword, omgewingsbeskermingsregulasies het al hoe strenger geword en arbeidskoste het geleidelik gestyg. Dit het gelei tot die vinnige ontwikkeling van kopersmelttegnologie sedert die 1980's, wat gedwing het om tradisionele metodes deur nuwe versterkingsmetodes te vervang, en tradisionele smeltmetodes is geleidelik uitgefaseer. Daarna het gevorderde tegnologieë soos flitssmelting en smeltpoelsmelting na vore gekom, met die belangrikste deurbraak die wydverspreide toediening van suurstof of verrykte suurstof. Na dekades se pogings het blitssmelting en smeltpoelsmelting basies tradisionele pirometallurgiese prosesse vervang.

1. Vuursmeltprosesvloei

Die pirometallurgiese proses sluit hoofsaaklik vier hoofstappe in: matsmelting, kopermat (mat) blaas, rukoper pirometallurgiese verfyning en anode koper elektrolitiese verfyning.

Swaelsmelting (koperkonsentraatmat): Dit gebruik hoofsaaklik koperkonsentraat om matsmelting te maak, met die doel om 'n bietjie yster in die koperkonsentraat te oksideer, slak te verwyder en mat met 'n hoë koperinhoud te produseer.

Matblaas (mat rukoper): Verdere oksidasie en slak van mat om yster en swael daaruit te verwyder, wat rukoper produseer.

Vuurraffinering (rukoperanodekoper): Die rukoper word verder van onsuiwerhede verwyder deur oksidasie en slak om anodekoper te produseer.

Elektrolitiese verfyning (anode koper katode koper): Deur gelykstroom in te voer, los die anode koper op, en suiwer koper word by die katode neergeslaan. Onsuiwerhede betree die anode modder of elektroliet, waardeur die skeiding van koper en onsuiwerhede verkry word en katode koper produseer.

2. Klassifikasie van pirometallurgiese prosesse

(1) Flitssmelting

Flitssmelting sluit drie tipes in: Inco-flits-oond, Outokumpu-flits-oond en ConTop-flitssmelting. Flitssmelting is 'n smeltmetode wat die groot aktiewe oppervlak van fyngemaalde materiale ten volle benut om die smeltreaksieproses te versterk. Na diepdroging van die konsentraat word dit saam met die vloed in die reaksietoring gespuit met suurstofverrykte lug. Die konsentraatdeeltjies word vir 1-3 sekondes in die ruimte gesuspendeer en ondergaan vinnig die oksidasiereaksie van sulfiedminerale met hoë-temperatuur oksiderende lugvloei, wat 'n groot hoeveelheid hitte vrystel, wat die smeltreaksie voltooi, wat die proses van matproduksie is. Die reaksieprodukte val in die sedimentasietenk van die flitsoond vir sedimentasie, wat die kopermat en slak verder skei. Hierdie metode word hoofsaaklik gebruik vir matsmelting van sulfiederts soos koper en nikkel.

Flitssmelting het in die laat 1950's met produksie begin en is in meer as 40 ondernemings bevorder en toegepas as gevolg van beduidende prestasies in energiebesparing en omgewingsbeskerming deur voortdurende verbetering. Hierdie prosestegnologie het die voordele van groot produksievermoë, lae energieverbruik en lae besoedeling. Die maksimum koperertsproduksievermoë van 'n enkele stelsel kan meer as 400000 t/a bereik, wat geskik is vir fabrieke met 'n skaal van meer as 200000 t/a. Dit word egter vereis dat die grondstowwe diep gedroog word tot 'n voginhoud van minder as 0,3%, konsentraatdeeltjiegrootte van minder as 1mm, en onsuiwerhede soos lood en sink in die grondstowwe moet nie 6% oorskry nie. Die nadele van die proses is komplekse toerusting, hoë rook- en stoftempo, en hoë koperinhoud in die slak, wat verdunningsbehandeling vereis.

2) Gesmelte poel wat smelt

Smeltpoel-smelting sluit die Tenente-kopersmeltmetode, Mitsubishi-metode, Osmet-metode, Vanukov-kopersmeltmetode, Isa-smeltmetode, Noranda-metode, topblaas-draaiomskakelmetode (TBRC), silwerkoper-smeltmetode, Shuikoushan-koper in smeltmetode, en Dongying-ondergeblaasde suurstofryke smeltmetode. Smeltpoel-smelting is die proses om fyn sulfiedkonsentraat by die smelt te voeg terwyl lug of industriële suurstof in die smelt geblaas word, en die smeltproses in 'n heftig geroerde gesmelte swembad te versterk. As gevolg van die druk wat deur die waaiende lug op die gesmelte poel uitgeoefen word, styg die borrels deur die poel, wat veroorsaak dat die "smeltkolom" beweeg en sodoende 'n beduidende inset tot die smelt lewer. Die oondtipes sluit horisontaal, vertikaal, roterend of vas, en daar is drie tipes blaasmetodes: syblaas, bo- en onderblaas.

Poelsmelting is in die 1970's in die industrie toegepas. As gevolg van die goeie hitte- en massa-oordrag-effekte in die smeltproses van die gesmelte swembad, kan die metallurgiese proses aansienlik versterk word, wat die doelwit bereik om toerustingproduktiwiteit te verbeter en energieverbruik in die smeltproses te verminder. Boonop is die vereistes vir oondmateriaal nie hoog nie. Verskeie tipes konsentrate, droog, nat, groot en verpoeier, is geskik. Die oond het 'n klein volume, lae hitteverlies en goeie energiebesparing en omgewingsbeskerming. Veral die rook- en stoftempo is aansienlik laer as dié van flitssmelting.