Peleburan pyrometallurgikal

Penapisan api ialah kaedah utama menghasilkan tembaga hari ini, menyumbang 80% hingga 90% daripada pengeluaran tembaga, terutamanya untuk rawatan bijih sulfida. Kelebihan peleburan tembaga pyrometallurgical ialah kebolehsuaian yang kuat bagi bahan mentah, penggunaan tenaga yang rendah, kecekapan tinggi, dan kadar pemulihan logam yang tinggi. Peleburan tembaga dengan api boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu ialah proses tradisional, seperti peleburan relau letupan, peleburan relau berkumandang, dan peleburan relau elektrik. Yang kedua ialah proses pengukuhan moden, seperti peleburan relau kilat dan peleburan kolam cair.

Disebabkan isu tenaga global dan alam sekitar yang terkenal sejak pertengahan abad ke-20, tenaga semakin berkurangan, peraturan perlindungan alam sekitar menjadi semakin ketat dan kos buruh meningkat secara beransur-ansur. Ini telah membawa kepada perkembangan pesat teknologi peleburan tembaga sejak tahun 1980-an, memaksa kaedah tradisional digantikan dengan kaedah pengukuhan baru, dan kaedah peleburan tradisional telah beransur-ansur dihapuskan. Selepas itu, teknologi canggih seperti peleburan kilat dan peleburan kolam cair muncul, dengan kejayaan yang paling penting ialah penggunaan meluas oksigen atau oksigen yang diperkaya. Selepas beberapa dekad usaha, peleburan kilat dan peleburan kolam cair pada asasnya telah menggantikan proses pyrometallurgikal tradisional.

1. Aliran proses peleburan api

Proses pyrometallurgik terutamanya merangkumi empat langkah utama: peleburan matte, tiupan matte kuprum (matte), penapisan pyrometalurgi kuprum mentah dan penapisan elektrolitik kuprum anod.

Peleburan sulfur (matte pekat tembaga): Ia terutamanya menggunakan pekat kuprum untuk membuat peleburan matte, dengan tujuan untuk mengoksidakan beberapa besi dalam pekat kuprum, menghilangkan sanga dan menghasilkan matte dengan kandungan kuprum yang tinggi.

Tiupan matte (kuprum mentah matte): Pengoksidaan dan sanga matte selanjutnya untuk mengeluarkan besi dan sulfur daripadanya, menghasilkan kuprum mentah.

Penapisan api (kuprum anod kuprum mentah): Kuprum mentah dialihkan lagi daripada kekotoran melalui pengoksidaan dan sanga untuk menghasilkan kuprum anod.

Penapisan elektrolitik (kuprum katod kuprum anod): Dengan memasukkan arus terus, kuprum anod larut, dan kuprum tulen dimendakan di katod. Kekotoran memasuki lumpur anod atau elektrolit, dengan itu mencapai pemisahan kuprum dan kekotoran dan menghasilkan kuprum katod.

2. Pengelasan proses pyrometallurgikal

(1) Peleburan kilat

Peleburan denyar termasuk tiga jenis: Relau denyar Inco, Relau denyar Outokumpu dan peleburan denyar ConTop. Peleburan kilat ialah kaedah peleburan yang menggunakan sepenuhnya permukaan aktif besar bahan yang dikisar halus untuk mengukuhkan proses tindak balas peleburan. Selepas pengeringan mendalam pekat, ia disembur ke dalam menara tindak balas dengan udara diperkaya oksigen bersama-sama dengan fluks. Zarah pekat digantung di angkasa selama 1-3 saat, dan dengan cepat menjalani tindak balas pengoksidaan mineral sulfida dengan aliran udara pengoksidaan suhu tinggi, melepaskan sejumlah besar haba, melengkapkan tindak balas peleburan, yang merupakan proses pengeluaran matte. Hasil tindak balas jatuh ke dalam tangki pemendapan relau kilat untuk pemendapan, seterusnya memisahkan matte kuprum dan sanga. Kaedah ini digunakan terutamanya untuk peleburan matte bijih sulfida seperti kuprum dan nikel.

Peleburan kilat mula dikeluarkan pada penghujung 1950-an dan telah dipromosikan serta digunakan di lebih 40 perusahaan berikutan pencapaian ketara dalam pemuliharaan tenaga dan perlindungan alam sekitar melalui peningkatan berterusan. Teknologi proses ini mempunyai kelebihan kapasiti pengeluaran yang besar, penggunaan tenaga yang rendah, dan pencemaran yang rendah. Kapasiti pengeluaran bijih tembaga maksimum bagi satu sistem boleh mencapai lebih 400000 t/a, yang sesuai untuk kilang dengan skala lebih 200000 t/a. Walau bagaimanapun, bahan mentah perlu dikeringkan dengan mendalam kepada kandungan lembapan kurang daripada 0.3%, saiz zarah pekat kurang daripada 1mm, dan kekotoran seperti plumbum dan zink dalam bahan mentah tidak boleh melebihi 6%. Kelemahan proses adalah peralatan yang kompleks, kadar asap dan habuk yang tinggi, dan kandungan tembaga yang tinggi dalam sanga, yang memerlukan rawatan pencairan.

2) Pencairan kolam cair

Peleburan kolam cair termasuk kaedah peleburan tembaga Tenente, kaedah Mitsubishi, kaedah Osmet, kaedah peleburan tembaga Vanukov, kaedah peleburan Isa, kaedah Noranda, kaedah penukar putar atas blown (TBRC), kaedah peleburan tembaga perak, Shuikoushan tembaga kaedah peleburan, dan Dongying bawah ditiup oksigen kaedah peleburan kaya. Peleburan kolam lebur ialah proses menambahkan pekat sulfida halus kepada leburan sambil meniup udara atau oksigen industri ke dalam leburan, dan mengukuhkan proses peleburan dalam kolam lebur yang dikacau dengan kuat. Disebabkan oleh tekanan yang dikenakan oleh udara yang ditiup pada kolam cair, buih-buih naik melalui kolam, menyebabkan "lajur cair" bergerak, sekali gus memberikan input yang ketara kepada cair. Jenis relaunya termasuk mendatar, menegak, berputar atau tetap, dan terdapat tiga jenis kaedah tiupan: tiupan sisi, tiupan atas dan tiupan bawah.

Pencairan kolam telah digunakan dalam industri pada tahun 1970-an. Disebabkan oleh kesan pemindahan haba dan jisim yang baik dalam proses lebur kolam lebur, proses metalurgi boleh diperkukuh dengan banyak, mencapai matlamat untuk meningkatkan produktiviti peralatan dan mengurangkan penggunaan tenaga dalam proses peleburan. Selain itu, keperluan untuk bahan relau tidak tinggi. Pelbagai jenis pekat, kering, basah, besar, dan serbuk, sesuai. Relau mempunyai isipadu yang kecil, kehilangan haba yang rendah, dan pemuliharaan tenaga yang baik dan perlindungan alam sekitar. Terutamanya, kadar asap dan habuk adalah jauh lebih rendah daripada peleburan kilat.