Pyrometallurgisk smelting

Brannraffinering er hovedmetoden for å produsere kobber i dag, og står for 80 % til 90 % av kobberproduksjonen, hovedsakelig for behandling av sulfidmalm. Fordelene med pyrometallurgisk kobbersmelting er sterk tilpasningsevne for råvarer, lavt energiforbruk, høy effektivitet og høy metallgjenvinningsgrad. Kobbersmelting ved brann kan deles inn i to kategorier: den ene er tradisjonelle prosesser, slik som masovnssmelting, etterklangsovnssmelting og elektrisk ovnssmelting. Den andre er moderne forsterkningsprosesser, slik som hurtigsmelting og smeltebasseng.

På grunn av de fremtredende globale energi- og miljøspørsmålene siden midten av 1900-tallet, har energi blitt stadig knappere, miljøvernbestemmelsene har blitt stadig strengere, og lønnskostnadene har gradvis økt. Dette har ført til den raske utviklingen av kobbersmelteteknologi siden 1980-tallet, og tvunget til å erstatte tradisjonelle metoder med nye forsterkningsmetoder, og tradisjonelle smeltemetoder har gradvis blitt faset ut. Deretter dukket det opp avanserte teknologier som flash-smelting og smeltebassengsmelting, med det viktigste gjennombruddet den utbredte bruken av oksygen eller anriket oksygen. Etter tiår med innsats har hurtigsmelting og smeltebasseng i utgangspunktet erstattet tradisjonelle pyrometallurgiske prosesser.

1. Brannsmelteprosessflyt

Den pyrometallurgiske prosessen inkluderer hovedsakelig fire hovedtrinn: mattsmelting, kobbermatt (matt) blåsing, pyrometallurgisk raffinering av råkobber og elektrolytisk raffinering av anodekobber.

Svovelsmelting (kobberkonsentratmatt): Den bruker hovedsakelig kobberkonsentrat for å lage mattsmelting, med sikte på å oksidere noe jern i kobberkonsentratet, fjerne slagg og produsere matte med høyt kobberinnhold.

Mattblåsing (matt råkobber): Ytterligere oksidasjon og slagging av matt for å fjerne jern og svovel fra den, og produsere råkobber.

Brannraffinering (råkobberanodekobber): Råkobberet fjernes ytterligere fra urenheter ved oksidasjon og slaggdannelse for å produsere anodekobber.

Elektrolytisk raffinering (anodekobberkatodekobber): Ved å innføre likestrøm løses anodekobberet opp, og rent kobber utfelles ved katoden. Urenheter kommer inn i anodeslammet eller elektrolytten, og oppnår derved separasjon av kobber og urenheter og produserer katodekobber.

2. Klassifisering av pyrometallurgiske prosesser

(1) Flash-smelting

Flash-smelting inkluderer tre typer: Inco flash-ovn, Outokumpu flash-ovn og ConTop flash-smelting. Flash-smelting er en smeltemetode som fullt ut utnytter den enorme aktive overflaten av finmalte materialer for å styrke smeltereaksjonsprosessen. Etter dyptørking av konsentratet sprayes det inn i reaksjonstårnet med oksygenanriket luft sammen med fluksen. Konsentratpartiklene er suspendert i rommet i 1-3 sekunder, og gjennomgår raskt en oksidasjonsreaksjon av sulfidmineraler med høytemperatur-oksiderende luftstrøm, frigjør en stor mengde varme, og fullfører smeltereaksjonen, som er prosessen med matteproduksjon. Reaksjonsproduktene faller ned i sedimentasjonstanken til hurtigovnen for sedimentering, og skiller kobbermatten og slagg ytterligere. Denne metoden brukes hovedsakelig til mattsmelting av sulfidmalm som kobber og nikkel.

Flash-smelting startet produksjonen på slutten av 1950-tallet og har blitt promotert og brukt i mer enn 40 bedrifter på grunn av betydelige prestasjoner innen energisparing og miljøvern gjennom kontinuerlig forbedring. Denne prosessteknologien har fordelene med stor produksjonskapasitet, lavt energiforbruk og lav forurensning. Den maksimale produksjonskapasiteten for kobbermalm for et enkelt system kan nå over 400 000 t/a, noe som er egnet for fabrikker med en skala på over 200 000 t/a. Det kreves imidlertid at råvarene er dyptørket til et fuktighetsinnhold på mindre enn 0,3 %, konsentratpartikkelstørrelse på mindre enn 1 mm, og urenheter som bly og sink i råvarene bør ikke overstige 6 %. Ulempene med prosessen er komplekst utstyr, høy røyk- og støvmengde, og høyt kobberinnhold i slagget, som krever fortynningsbehandling.

2) Smeltet basseng som smelter

Smeltebassengsmelting inkluderer Tenente-kobbersmeltemetoden, Mitsubishi-metoden, Osmet-metoden, Vanukov-kobbersmeltemetoden, Isa-smeltemetoden, Noranda-metoden, toppblåst roterende omformermetode (TBRC), sølvkobbersmeltemetoden, Shuikoushan-kobber smeltemetode, og Dongying bunnblåst oksygenrik smeltemetode. Smeltebassengsmelting er prosessen med å tilsette fint sulfidkonsentrat til smelten mens luft eller industrielt oksygen blåses inn i smelten, og styrke smelteprosessen i et sterkt omrørt smeltet basseng. På grunn av trykket som blåser luften på det smeltede bassenget, stiger boblene gjennom bassenget, noe som får "smeltesøylen" til å bevege seg, og gir dermed en betydelig tilførsel til smelten. Dens ovnstyper inkluderer horisontal, vertikal, roterende eller fast, og det er tre typer blåsemetoder: sideblåsing, toppblåsing og bunnblåsing.

Bassengsmelting ble brukt i industrien på 1970-tallet. På grunn av de gode varme- og masseoverføringseffektene i smelteprosessen til smeltebassenget, kan den metallurgiske prosessen styrkes kraftig, og oppnå målet om å forbedre utstyrets produktivitet og redusere energiforbruket i smelteprosessen. Dessuten er kravene til ovnsmaterialer ikke høye. Ulike typer konsentrater, tørre, våte, store og pulveriserte, er egnet. Ovnen har et lite volum, lavt varmetap og god energisparing og miljøvern. Spesielt er røyk- og støvhastigheten betydelig lavere enn for hurtigsmelting.