Піраметалургічная плаўка

Рафінаванне вагнём з'яўляецца асноўным метадам вытворчасці медзі сёння, на долю якога прыпадае ад 80% да 90% вытворчасці медзі, у асноўным для апрацоўкі сульфідных руд. Перавагі піраметалургічнай выплаўкі медзі - моцная адаптыўнасць сыравіны, нізкае спажыванне энергіі, высокая эфектыўнасць і высокая хуткасць аднаўлення металу. Выплаўку медзі ў агні можна падзяліць на дзве катэгорыі: першая - гэта традыцыйныя працэсы, такія як плаўка ў даменнай печы, плаўка ў рэверберацыйнай печы і плаўка ў электрычнай печы. Па-другое, гэта сучасныя працэсы ўмацавання, такія як плаўка ў флэш-печах і плаўка ў плаўных басейнах.

З-за сур'ёзных глабальных энергетычных і экалагічных праблем з сярэдзіны 20-га стагоддзя энергія становіцца ўсё больш дэфіцытнай, правілы аховы навакольнага асяроддзя становяцца ўсё больш жорсткімі, а кошт працы паступова павялічваецца. Гэта прывяло да хуткага развіцця тэхналогіі плаўлення медзі з 1980-х гадоў, у выніку чаго традыцыйныя метады былі заменены новымі метадамі ўмацавання, а традыцыйныя метады плаўлення паступова былі адменены. У далейшым з'явіліся перадавыя тэхналогіі, такія як хуткая плаўка і плаўка ў басейне расплаву, прычым самым важным прарывам стала шырокае прымяненне кіслароду або ўзбагачанага кіслароду. Пасля дзесяцігоддзяў намаганняў імгненная плаўка і плаўка ў басейне расплаву ў асноўным замянілі традыцыйныя піраметалургічныя працэсы.

1. Працэс агнявой плаўкі

Піраметалургічны працэс у асноўным уключае чатыры асноўныя этапы: плаўленне штейна, выдзіманне меднага штейну (штэйну), піраметалургічнае рафінаванне сырой медзі і электралітычнае рафінаванне аноднай медзі.

Выплаўленне серы (медны канцэнтрат - штейн): для выплаўлення меднага канцэнтрату ў асноўным выкарыстоўваецца медны канцэнтрат з мэтай акіслення некаторай колькасці жалеза ў медным канцэнтраце, выдалення дзындры і атрымання штэйну з высокім утрыманнем медзі.

Выдзіманне штейну (нерафінаваная медзь): далейшае акісленне і шлакаванне штейну для выдалення з яго жалеза і серы з атрыманнем сырой медзі.

Вогненная ачыстка (анодная медзь з сырой меддзю): Сырая медзь дадаткова выдаляецца ад прымешак шляхам акіслення і шлакавання для атрымання аноднай медзі.

Электралітычнае рафінаванне (анодная медзь, катодная медзь): шляхам увядзення пастаяннага току анодная медзь раствараецца, і чыстая медзь выпадае ў асадак на катодзе. Прымешкі трапляюць у анодны раствор або электраліт, дасягаючы тым самым аддзялення медзі і прымешак і вырабляючы катодную медзь.

2. Класіфікацыя піраметаллургічных працэсаў

(1) Хуткая плаўка

Тэхнічная плаўка ўключае тры тыпы: імгненная печ Inco, флэш-печ Outokumpu і імгненная плаўка ConTop. Хуткая плаўка - гэта метад плаўлення, які цалкам выкарыстоўвае велізарную актыўную паверхню тонка здробненых матэрыялаў для ўзмацнення працэсу рэакцыі плаўлення. Пасля глыбокай сушкі канцэнтрат разам з флюсам распыляецца ў рэакцыйную вежу узбагачаным кіслародам паветрам. Часціцы канцэнтрату падвешваюцца ў прасторы на працягу 1-3 секунд і хутка ўступаюць у рэакцыю акіслення сульфідных мінералаў з высокатэмпературным акісляльным паветраным патокам, вылучаючы вялікую колькасць цяпла, завяршаючы рэакцыю плаўлення, якая з'яўляецца працэсам вытворчасці штэйну. Прадукты рэакцыі трапляюць у адстойнік флэш-печы для адстойвання, далейшага падзелу меднага штейна і дзындры. Гэты метад у асноўным выкарыстоўваецца для штэйнавай плаўкі сульфідных руд, такіх як медзь і нікель.

Вытворчасць хуткай плаўкі пачалася ў канцы 1950-х гадоў і была прасоўвана і выкарыстоўвалася больш чым на 40 прадпрыемствах дзякуючы значным дасягненням у энергазберажэнні і ахове навакольнага асяроддзя шляхам пастаяннага ўдасканалення. Гэтая тэхналогія мае такія перавагі, як вялікая вытворчая магутнасць, нізкае энергаспажыванне і нізкі ўзровень забруджвання. Максімальная магутнасць вытворчасці меднай руды адной сістэмы можа дасягаць больш за 400 000 т/г, што падыходзіць для заводаў з маштабам больш за 200 000 т/г. Аднак неабходна, каб сыравіна была глыбока высушаная да вільготнасці менш за 0,3%, памер часціц канцэнтрату менш за 1 мм, а прымешкі, такія як свінец і цынк, у сыравіне не павінны перавышаць 6%. Недахопамі працэсу з'яўляюцца складанае абсталяванне, высокая дымнасць і запыленасць, высокае ўтрыманне медзі ў дзындры, што патрабуе апрацоўкі разбаўленнем.

2) Плаўленне расплаўленага басейна

Выплаўленне ў басейне плаўлення ўключае ў сябе метад выплаўлення медзі Tenente, метад Mitsubishi, метад Osmet, метад выплаўлення медзі Ванукова, метад выплаўлення Isa, метад Noranda, метад вярчальнага канвертара з верхнім паветрам (TBRC), метад выплаўлення срэбранай медзі, метад Shuikoushan метад плаўлення, а таксама метад плаўлення Дуньін з дном, багатым кіслародам. Плаўленне ў басейне расплаву - гэта працэс дадання ў расплаў дробнага канцэнтрату сульфіду пры ўдзіманні ў расплаў паветра або прамысловага кіслароду і ўзмацненне працэсу плаўлення ў ванне расплаўленага плаўлення, якое моцна змешваецца. З-за ціску, які аказвае паветра на расплаўленую ванну, бурбалкі падымаюцца праз ванну, прымушаючы «слуп расплаву» рухацца, што забяспечвае значны ўваход у расплаў. Яго тыпы печаў ўключаюць гарызантальныя, вертыкальныя, паваротныя або фіксаваныя, і існуе тры тыпу метадаў выдзімання: бакавое выдзіманне, верхняе выдзіманне і ніжняе выдзіманне.

Плаўленне басейна было выкарыстана ў прамысловасці ў 1970-х гадах. Дзякуючы добрым эфектам цепла- і масаабмену ў працэсе плаўлення ванны расплаўленага металу можна значна ўзмацніць металургічны працэс, дасягнуўшы мэты павышэння прадукцыйнасці абсталявання і зніжэння спажывання энергіі ў працэсе плаўлення. Прычым патрабаванні да матэрыялаў печы невысокія. Падыходзяць розныя віды канцэнтратаў: сухія, вільготныя, буйныя і парашкападобныя. Печ мае невялікі аб'ём, нізкія страты цяпла, добрае энергазберажэнне і абарону навакольнага асяроддзя. У прыватнасці, колькасць дыму і пылу значна ніжэй, чым пры імгненнай плаўцы.