Пирометалуршко топљење

Ватрогасна рафинација је данас главна метода производње бакра, која чини 80% до 90% производње бакра, углавном за третман сулфидних руда. Предности пирометалуршког топљења бакра су снажна прилагодљивост сировина, ниска потрошња енергије, висока ефикасност и висока стопа опоравка метала. Топљење бакра ватром може се поделити у две категорије: једна је традиционални процес, као што су топљење у високим пећима, топљење у ревербераторној пећи и топљење у електричним пећима. Други су савремени процеси ојачања, као што су топљење у флеш пећи и топљење у базену за топљење.

Због истакнутих глобалних енергетских и еколошких проблема од средине 20. века, енергија постаје све оскуднија, прописи о заштити животне средине постају све строжији, а трошкови рада постепено расту. Ово је довело до брзог развоја технологије топљења бакра од 1980-их, приморавајући традиционалне методе да буду замењене новим методама ојачања, а традиционалне методе топљења су постепено укидане. Након тога, појавиле су се напредне технологије као што су брзо топљење и топљење у базену са топљењем, при чему је најважнији пробој била широка примена кисеоника или обогаћеног кисеоника. После деценија напора, брзо топљење и топљење у базену талине су у основи заменили традиционалне пирометалуршке процесе.

1. Ток процеса топљења ватре

Пирометалуршки процес углавном укључује четири главна корака: мат топљење, бакар мат (мат) дување, пирометалуршко рафинирање сировог бакра и електролитичко рафинирање бакра на аноди.

Топљење сумпора (концентрат бакра мат): Углавном користи концентрат бакра за прављење мат топљења, са циљем оксидације гвожђа у концентрату бакра, уклањања шљаке и производње мат са високим садржајем бакра.

Мат дување (мат сирови бакар): Даља оксидација и троска мат да би се уклонило гвожђе и сумпор из њега, производећи сирови бакар.

Ватрогасна рафинација (сиров бакар анодни бакар): Сирови бакар се даље уклања од нечистоћа оксидацијом и шљаком да би се добио анодни бакар.

Електролитичка рафинација (анодни бакар на катоди): Увођењем једносмерне струје, анодни бакар се раствара и чисти бакар се таложи на катоди. Нечистоће улазе у анодно блато или електролит, чиме се постиже одвајање бакра и нечистоћа и производи катодни бакар.

2. Класификација пирометалуршких процеса

(1) Блеско топљење

Фласх топљење укључује три типа: Инцо флеш пећ, Оутокумпу флеш пећ и ЦонТоп флеш топљење. Фласх топљење је метода топљења која у потпуности користи огромну активну површину фино млевених материјала за јачање процеса реакције топљења. Након дубоког сушења концентрата, он се заједно са флуксом распршује у реакциону кулу ваздухом обогаћеним кисеоником. Честице концентрата су суспендоване у простору 1-3 секунде и брзо пролазе кроз реакцију оксидације сулфидних минерала са високотемпературним оксидационим протоком ваздуха, ослобађајући велику количину топлоте, довршавајући реакцију топљења, што је процес производње мат. Реакциони производи падају у резервоар за таложење флеш пећи за седиментацију, даље одвајајући бакарни мат и шљаку. Ова метода се углавном користи за мат топљење сулфидних руда као што су бакар и никл.

Фласх топљење је почело са производњом касних 1950-их и промовисано је и примењено у више од 40 предузећа због значајних достигнућа у очувању енергије и заштити животне средине кроз континуирано побољшање. Ова процесна технологија има предности великог производног капацитета, ниске потрошње енергије и ниског загађења. Максимални капацитет производње руде бакра једног система може достићи преко 400000 т/а, што је погодно за фабрике са скалом од преко 200000 т/а. Међутим, потребно је да сировине буду дубоко осушене до садржаја влаге мањег од 0,3%, величине честица концентрата мањег од 1мм, а нечистоће као што су олово и цинк у сировинама не би требало да пређу 6%. Недостаци процеса су сложена опрема, висока стопа дима и прашине и висок садржај бакра у шљаци, што захтева третман разблаживања.

2) Отопљени базен се топи

Топљење у базену са топљењем укључује Тененте метод топљења бакра, Митсубисхи метод, Осмет метод, Вануков метод топљења бакра, Иса методу, Норанда методу, методу ротационог конвертора са пухањем (ТБРЦ), методу топљења сребрног бакра, Схуикоусхан бакар метод топљења, и Донгиинг дно дуваног кисеоника богатог метода топљења. Топљење у базену талине је процес додавања финог сулфидног концентрата у топљену док се у топљени дува ваздух или индустријски кисеоник, и јачање процеса топљења у жестоко мешаном растопљеном базену. Услед притиска који ваздух издувава на растопљени базен, мехурићи се дижу кроз базен, изазивајући померање „стуба растопљене“ и на тај начин обезбеђујући значајан унос у растоп. Његови типови пећи укључују хоризонталне, вертикалне, ротационе или фиксне, а постоје три врсте метода дувања: бочно дување, горње и доње дување.

Топљење базена је примењено у индустрији 1970-их. Због добрих ефеката преноса топлоте и масе у процесу топљења растопљеног базена, металуршки процес се може значајно ојачати, чиме се постиже циљ побољшања продуктивности опреме и смањења потрошње енергије у процесу топљења. Штавише, захтеви за материјале пећи нису високи. Погодне су различите врсте концентрата, суви, мокри, крупни и у праху. Пећ има малу запремину, мали губитак топлоте и добру уштеду енергије и заштиту животне средине. Нарочито, стопа дима и прашине је знатно нижа него код флеш топљења.