Pyrometallurgisk smältning

Brandraffinering är den huvudsakliga metoden för att framställa koppar idag och står för 80 % till 90 % av kopparproduktionen, främst för behandling av sulfidmalmer. Fördelarna med pyrometallurgisk kopparsmältning är stark anpassningsförmåga av råvaror, låg energiförbrukning, hög effektivitet och hög metallåtervinningsgrad. Kopparsmältning genom eld kan delas in i två kategorier: den ena är traditionella processer, såsom masugnssmältning, efterklangsugnssmältning och elektrisk ugnssmältning. Den andra är moderna förstärkningsprocesser, såsom smältugnssmältning och smältbassmältning.

På grund av de framträdande globala energi- och miljöfrågorna sedan mitten av 1900-talet har energi blivit alltmer bristfällig, miljöskyddsreglerna har blivit allt strängare och arbetskostnaderna har gradvis ökat. Detta har lett till den snabba utvecklingen av kopparsmältningstekniken sedan 1980-talet, vilket tvingat till att traditionella metoder ersätts med nya förstärkningsmetoder, och traditionella smältmetoder har successivt fasats ut. Därefter uppstod avancerad teknik som snabbsmältning och smältbassmältning, där det viktigaste genombrottet var den utbredda användningen av syre eller berikat syre. Efter decennier av ansträngning har snabbsmältning och smältbassmältning i princip ersatt traditionella pyrometallurgiska processer.

1. Brandsmältningsprocessflöde

Den pyrometallurgiska processen omfattar huvudsakligen fyra huvudsteg: mattsmältning, kopparmattblåsning, pyrometallurgisk raffinering av råkoppar och elektrolytisk raffinering av anodkoppar.

Svavelsmältning (kopparkoncentratskärsten): Den använder huvudsakligen kopparkoncentrat för att göra mattsmältning, i syfte att oxidera en del järn i kopparkoncentratet, ta bort slagg och producera skärsten med hög kopparhalt.

Mattblåsning (matt rå koppar): Ytterligare oxidation och slaggbildning av skärsten för att avlägsna järn och svavel från den, vilket ger rå koppar.

Brandraffinering (råkopparanodkoppar): Råkopparn avlägsnas ytterligare från föroreningar genom oxidation och slaggbildning för att producera anodkoppar.

Elektrolytisk raffinering (anodkopparkatodkoppar): Genom att införa likström löses anodkopparn upp och ren koppar fälls ut vid katoden. Föroreningar tränger in i anodslam eller elektrolyt, och uppnår därigenom separation av koppar och föroreningar och producerar katodkoppar.

2. Klassificering av pyrometallurgiska processer

(1) Snabbsmältning

Snabbsmältning inkluderar tre typer: Inco-flashugn, Outokumpu-blixtugn och ConTop-blixtsmältning. Snabbsmältning är en smältmetod som till fullo utnyttjar den enorma aktiva ytan av finmalda material för att stärka smältreaktionsprocessen. Efter djuptorkning av koncentratet sprutas det in i reaktionstornet med syreberikad luft tillsammans med flussmedlet. Koncentratpartiklarna suspenderas i rymden i 1-3 sekunder och genomgår snabbt en oxidationsreaktion av sulfidmineraler med oxiderande luftflöde vid hög temperatur, vilket frigör en stor mängd värme, vilket fullbordar smältreaktionen, vilket är processen för matteproduktion. Reaktionsprodukterna faller ned i sedimentationstanken i snabbugnen för sedimentering, vilket ytterligare separerar kopparstenen och slaggen. Denna metod används främst för mattsmältning av sulfidmalmer som koppar och nickel.

Flash-smältning började produceras i slutet av 1950-talet och har främjats och tillämpats i mer än 40 företag på grund av betydande framsteg inom energibesparing och miljöskydd genom kontinuerliga förbättringar. Denna processteknik har fördelarna med stor produktionskapacitet, låg energiförbrukning och låg förorening. Den maximala kopparmalmsproduktionskapaciteten för ett enda system kan nå över 400000 t/a, vilket är lämpligt för fabriker med en skala på över 200000 t/a. Det krävs dock att råvarorna är djuptorkade till en fukthalt på mindre än 0,3 %, koncentratpartikelstorlek på mindre än 1 mm och föroreningar som bly och zink i råvarorna bör inte överstiga 6 %. Nackdelarna med processen är komplex utrustning, hög rök- och dammhastighet och hög kopparhalt i slaggen, vilket kräver utspädningsbehandling.

2) Smältbassäng som smälter

Smältbassmältning inkluderar Tenente-kopparsmältningsmetoden, Mitsubishi-metoden, Osmet-metoden, Vanukov-kopparsmältningsmetoden, Isa-smältmetoden, Noranda-metoden, metod för toppblåsta roterande omvandlare (TBRC), smältmetoden för silverkoppar, Shuikoushan-koppar smältmetod och Dongying bottenblåst syrerik smältmetod. Smältbassmältning är processen att tillsätta fint sulfidkoncentrat till smältan samtidigt som luft eller industriellt syre blåses in i smältan och förstärker smältningsprocessen i en hårt omrörd smältpool. På grund av trycket som den blåsande luften utövar på den smälta poolen, stiger bubblorna genom poolen, vilket får "smältkolonnen" att röra sig, vilket ger en betydande input till smältan. Dess ugnstyper inkluderar horisontella, vertikala, roterande eller fasta, och det finns tre typer av blåsningsmetoder: sidoblåsning, toppblåsning och bottenblåsning.

Poolsmältning användes inom industrin på 1970-talet. På grund av de goda värme- och massöverföringseffekterna i smältningsprocessen av den smälta poolen, kan den metallurgiska processen förstärkas avsevärt, vilket uppnår målet att förbättra utrustningens produktivitet och minska energiförbrukningen i smältprocessen. Dessutom är kraven på ugnsmaterial inte höga. Olika typer av koncentrat, torra, våta, stora och pulveriserade, är lämpliga. Ugnen har liten volym, låg värmeförlust och god energibesparing och miljöskydd. Speciellt är rök- och dammhastigheten betydligt lägre än för snabbsmältning.