กระบวนการถลุงทองแดงรีไซเคิล: เส้นทางหนึ่ง-ขั้น สอง-ขั้น และขั้นสาม-

ทำไมเรื่องทองแดงทุติยภูมิ

ทองแดงเป็นหนึ่งในโลหะอุตสาหกรรมรีไซเคิลที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด สามารถหลอมซ้ำได้ซ้ำๆ โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติที่สำคัญ มีมูลค่าเศษที่แท้จริงสูงซึ่งสนับสนุนการรวบรวม และเทคโนโลยีการกลั่นได้รับการยอมรับอย่างดี ผลที่ได้คือทองแดงส่วนใหญ่ที่ใช้ในสินค้าสำเร็จรูปในปัจจุบันมาจากวัสดุรีไซเคิลมากกว่าจากสารสกัดเข้มข้นที่เพิ่งขุดขึ้นมาใหม่ และการผลิตขั้นที่สองเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่อุปทานที่จัดตั้งขึ้นสำหรับเหล็กเส้น ลวด แถบ ท่อ และการหล่อ

เส้นทางการบำบัดขึ้นอยู่กับวัตถุดิบทั้งหมด ประมาณสองในสามของทองแดงที่ได้มาจาก-ผลิตภัณฑ์ที่หมดอายุการใช้งาน-นั้นเป็นวัสดุคุณภาพสูง-ที่สะอาด เช่น ลวดและเศษจากโรงสี ซึ่งสามารถนำไปหลอมใหม่และนำไปใช้โดยตรงในการผลิตผลิตภัณฑ์ทองแดงหรือโลหะผสมทองแดง ส่วนที่เหลืออีกสามประกอบด้วยโลหะผสม สารเคลือบ ออกไซด์ หรือพลาสติก และจะต้องนำไปหลอมและทำให้บริสุทธิ์ก่อนจึงจะส่งกลับเข้าสู่ตลาดเป็นทองแดงกลั่นได้ แผนกดังกล่าวเป็นพื้นฐานสำหรับเส้นทางการใช้งานสองเส้นทางที่อธิบายไว้ด้านล่าง และอธิบายว่าทำไมโรงถลุงรองจึงถูกจัดระเบียบตามคุณภาพของเศษเหล็ก แทนที่จะเป็นกระบวนการคงที่เพียงกระบวนการเดียว

การจำแนกประเภทเศษเหล็กและสองเส้นทางการใช้ประโยชน์

เส้นทางแรกคือการใช้ประโยชน์โดยตรง เศษเคมีที่รู้จักและคัดแยกแล้วจะถูกหลอมและหล่อเป็นทองแดงที่ผ่านการกลั่นแล้วหรือเป็นโลหะผสมทองแดง และจะไปถึงผู้ใช้ในฐานะวัสดุสำเร็จรูปโดยไม่ผ่านอิเล็กโทรไลซิส เกรดที่เหมาะสำหรับการใช้งานโดยตรง ได้แก่ ลวดเปลือยที่สว่าง การตัดเฉือนที่สะอาด บัสบาร์ และทองแดงหนักจากอุปกรณ์ที่เลิกใช้งานแล้ว

เส้นทางที่สองคือการใช้ประโยชน์ทางอ้อม เศษเหล็กที่มีการปนเปื้อน ออกซิไดซ์ หรือมีองค์ประกอบผสมจะถูกหลอมลงในแผ่นแอโนดก่อน จากนั้นจึงทำการกลั่นด้วยไฟฟ้าให้เป็นทองแดงแคโทด ซึ่งเทียบเท่ากับทองแดงบริสุทธิ์ขั้นต้นสำหรับวัตถุประสงค์ขั้นปลายน้ำส่วนใหญ่ ขั้นตอนการกลั่นคือสิ่งที่ขจัดสิ่งเจือปนที่ขั้นตอนการถลุงเข้มข้น และเป็นเหตุผลที่เส้นทางทางอ้อมสามารถรับคุณภาพเศษเหล็กที่อาจใช้ไม่ได้ในเตาหลอมใหม่

ภายในเส้นทางทางอ้อม กระบวนการจะถูกจำแนกเพิ่มเติมตามเกรดของเศษ: วัสดุเกรดสูง-สามารถขัดเกลาได้ในลำดับสั้นๆ ในขณะที่วัสดุเกรดต่ำ-นั้นต้องใช้ลำดับที่ยาวกว่า โดยมีการขึ้นรูปของตะกรันมากกว่าและการกำจัดสิ่งเจือปนมากกว่า คำว่า ระยะหนึ่ง- สอง-ระยะ และสาม- ระยะหมายถึงจำนวนขั้นตอนทางไพโรเมทัลลิกวิทยาก่อนอิเล็กโทรลิซิส

เส้นทางการถลุงแร่หนึ่ง-ขั้น สอง-ขั้นและขั้นสาม-

ทั้งสามเส้นทางมีความแตกต่างกันในเรื่องจำนวนการอัพเกรดที่ต้องทำก่อนที่จะทำการแคสต์ขั้วบวก ตัวเลือกนี้ขับเคลื่อนด้วยปริมาณทองแดง โดยสเปกตรัมความไม่บริสุทธิ์ของเศษเหล็ก และความจุของเตาเผาที่มีอยู่

เส้นทางขั้นเดียว-เป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดและประหยัดพลังงานมากที่สุด แต่ต้องใช้การป้อนที่สะอาด เนื่องจากไม่มีขั้นตอนกลางในการปฏิเสธสิ่งเจือปนให้เป็นตะกรัน เส้นทางสอง-ขั้นตอนเพิ่มขั้นตอนการหลอมและการเป่า ซึ่งช่วยให้สามารถแปรรูปวัสดุที่ถูกออกซิไดซ์และที่มีการปนเปื้อนบางส่วน และผลิตทองแดงดิบที่ได้รับการทำให้บริสุทธิ์แล้ว เส้นทางสาม-ขั้นตอนนี้มีความยืดหยุ่นมากที่สุดและสามารถรับวัตถุดิบที่มีปริมาณทองแดงต่ำมากได้ เนื่องจากเตาถลุงจะแยกทองแดงออกเป็นเฟสโลหะด้านหรือโลหะดิบ ในขณะที่ปฏิเสธเหล็ก ซิลิกา และส่วนหนึ่งของสิ่งเจือปนอื่นๆ ให้เป็นตะกรัน

ในเส้นทางสาม-ขั้นนั้น เศษ-เกรดต่ำและเศษทองแดง-ที่มีแบริ่งตกค้างจะถูกละลายในเตาถลุง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเพลาหรือเตาหลอมแบบระเบิด หรือเตาถลุงแบบอาบน้ำ-แลนซ์ที่จมอยู่ใต้น้ำเพื่อให้ได้ปริมาณงานที่สูงขึ้น ทองแดงด้านหรือทองแดงดิบที่หลอมละลายจะถูกส่งไปยังตัวแปลง โดยที่อากาศหรือออกซิเจน-ที่อุดมด้วยระเบิดจะออกซิไดซ์ซัลเฟอร์และเหล็ก และสิ่งสกปรกที่เหลือรายงานว่าส่วนหนึ่งเป็นตะกรันและอีกส่วนหนึ่งเป็นฝุ่นจากปล่องควัน จากนั้นทองแดงที่แปลงแล้วจะถูกนำไปกลั่นไฟในเตาหลอมแอโนด จากนั้นหล่อเป็นขั้วบวกและส่งไปที่โรงเก็บถัง เส้นทางสาม-ช่วยให้นำทองแดงและผลิตภัณฑ์พลอยมีค่ากลับมาใช้ใหม่ได้สูง- และองค์ประกอบของฝุ่นจากปล่องควันนั้นค่อนข้างง่ายและจึงบำบัดได้ง่ายกว่า แต่ต้องใช้อุปกรณ์มากขึ้น เชื้อเพลิงมากขึ้น และการดำเนินการที่ซับซ้อนมากกว่าเส้นทางที่สั้นกว่า ในทางปฏิบัติ โรงงานทองแดงทุติยภูมิส่วนใหญ่ผสมผสานแนวคิด-ขั้นที่ 2 และ 3- เข้าด้วยกัน เพื่อลดการใช้พลังงานต่อตันในขณะที่นำโลหะมีค่ากลับมาใช้ใหม่ได้สูงสุด

การกลั่น การควบคุมสิ่งเจือปน และผลพลอยได้จาก-ผลิตภัณฑ์

การกลั่นไฟในเตาแอโนดมีวัตถุประสงค์ 2 ประการ ได้แก่ การออกซิเดชั่น ซึ่งจะกำจัดองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยามากกว่าทองแดง และรีดักชั่น ซึ่งกำจัดออกซิเจนส่วนเกินที่เหลือจากขั้นตอนออกซิเดชั่น เพื่อให้แอโนดมีเสียงและหล่อได้สะอาดหมดจด ขั้นออกซิเดชันจะดำเนินการโดยการเป่าลมหรือออกซิเจนเข้าไปในของเหลวที่หลอมละลาย และขั้นรีดิวซ์ตามธรรมเนียมจะใช้ก๊าซรีดิวซ์หรือวัสดุคาร์บอนที่ถูกฉีดเข้าไปในอ่าง อุณหภูมิและจุดสิ้นสุดของแต่ละขั้นตอนได้รับการควบคุมอย่างใกล้ชิด เนื่องจากการ-ออกซิเดชันมากเกินไปจะทำให้เกิดขั้วบวกที่มีรูพรุนและหล่อได้ไม่ดีในขณะที่ออกซิเดชันต่ำกว่า- จะทำให้เกิดสิ่งเจือปนที่ตกค้าง

การกลั่นด้วยไฟฟ้าจะผลิตทองแดงแคโทดที่มีความบริสุทธิ์สูง แอโนดถูกแขวนลอยอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ของคอปเปอร์ซัลเฟตและกรดซัลฟิวริก และกระแสตรงจะถ่ายโอนทองแดงจากแอโนดไปยังสเตนเลสสตีลหรือแคโทดทองแดง ในขณะที่สิ่งเจือปนยังคงอยู่ในสารละลายหรือตกตะกอนเป็นเมือกแอโนด สไลม์เป็นผลพลอยได้-ที่มีคุณค่าเนื่องจากมีความเข้มข้นของโลหะมีค่า และกระแสเลือดออกจากอิเล็กโทรไลต์จะถูกบำบัดเพื่อควบคุมการสะสม-ของนิกเกิล สารหนู และพลวง การควบคุมสิ่งเจือปนในโรงเก็บถังเป็นขั้นตอนที่กำหนดว่าแคโทดมีคุณสมบัติตรงตามความบริสุทธิ์ที่คาดหวังจากทองแดงกลั่นหรือไม่

สิ่งเจือปนที่ทำให้ยากที่สุดในการถลุงขั้นที่สอง ได้แก่ ตะกั่ว ดีบุก สังกะสี นิกเกิล พลวง และบิสมัท สังกะสีและตะกั่วมีความผันผวนในระดับที่แตกต่างกันและรายงานบางส่วนต่อฝุ่นจากปล่องไฟ ดีบุก พลวง และบิสมัทนั้นกำจัดออกได้ยากในการกลั่นไฟ และต้องได้รับการจัดการโดยการผสมประจุอย่างระมัดระวัง เพื่อให้เคมีของแอโนดคงอยู่ภายในหน้าต่างที่โรงเก็บถังสามารถทนได้ นั่นคือเหตุผลที่การคำนวณแบบผสมผสานเป็นหนึ่งในงานควบคุมที่สำคัญที่สุดในโรงงานทองแดงรอง วัตถุประสงค์คือเพื่อให้ปริมาณทองแดงสูงเพียงพอ และองค์ประกอบการลงโทษต่ำเพียงพอที่แอโนดจะตรงตามข้อกำหนดโดยไม่มีต้นทุนการกลั่นมากเกินไป

พลังงาน การปล่อยมลพิษ และการควบคุมคุณภาพ

ข้อโต้แย้งด้านพลังงานสำหรับทองแดงทุติยภูมิมีความแข็งแกร่ง และเป็นหนึ่งในเหตุผลที่อุตสาหกรรมนี้ดำรงอยู่ การผลิตทองแดงจากวัสดุรีไซเคิลต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการทำเหมืองแร่และการถลุงแร่เข้มข้น และตัวเลขที่อ้างถึงโดยทั่วไปจะช่วยลดความต้องการพลังงานปฐมภูมิส่วนใหญ่ โดยการลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และปริมาณหางแร่ที่เกิดขึ้นด้วย ประโยชน์จะใหญ่ที่สุดสำหรับเส้นทางการใช้งานโดยตรง โดยที่โลหะจะถูกหลอมใหม่ และเล็กที่สุดสำหรับเส้นทางสาม-ขั้นตอน ซึ่งยังคงต้องใช้-การหลอมและการแปลงสภาพที่อุณหภูมิสูง

การควบคุมสิ่งแวดล้อมในโรงงานทองแดงรองที่ทันสมัยครอบคลุมหลายสาย:

ก๊าซไอเสียจากเตาถลุงและเตาหลอมจะถูกทำให้เย็นลง ทำความสะอาดในเครื่องดักฝุ่น และบำบัดก่อนปล่อยออก โดยฝุ่นที่สะสมจะกลับเข้าสู่กระบวนการนำโลหะกลับมาใช้ใหม่

ปริมาณพลาสติกและสารอินทรีย์ในเศษเหล็กได้รับการควบคุม เนื่องจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของสารอินทรีย์อาจทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งระบบทำความสะอาดแก๊สไม่ได้ออกแบบมาเพื่อกำจัดออก

ตะกรันจะถูกบดเป็นเม็ดและขายเพื่อใช้ในการก่อสร้างหรือแปรรูปเพิ่มเติมเพื่อนำทองแดงที่เหลือกลับมาใช้ใหม่

น้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตจะถูกหมุนเวียนซ้ำ โดยมีการบำบัดกระแสเลือดออกเพื่อกำจัดโลหะหนักก่อนระบายออก

การควบคุมคุณภาพเป็นไปตามผลิตภัณฑ์มากกว่ากระบวนการ จะมีการสุ่มตัวอย่างและวิเคราะห์แอโนดเพื่อหาทองแดงและองค์ประกอบการลงโทษ และควบคุมน้ำหนักและรูปทรงของแอโนดเพื่อให้โรงเก็บถังทำงานด้วยประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าที่เสถียร แคโทดจะถูกสุ่มตัวอย่างตลอดวงจรการชุบและตรวจสอบสภาพพื้นผิว และวิเคราะห์แคโทดที่เสร็จแล้วเพื่อยืนยันว่าความบริสุทธิ์ตรงตามข้อกำหนดสำหรับทองแดงที่ผ่านการกลั่นแล้ว โดยทั่วไปเอกสารสำหรับลูกค้าส่งออกจะรวมถึงการวิเคราะห์ล็อตแคโทดแต่ละล็อตพร้อมกับเอกลักษณ์ของล็อต เพื่อให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังแบทช์แอโนดและส่วนผสมของเสียที่ผลิตได้

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: การใช้เศษทองแดงทั้งทางตรงและทางอ้อมแตกต่างกันอย่างไร
การใช้งานโดยตรงจะหลอมเศษเหล็กคุณภาพสูง-ขึ้นมาใหม่ และหล่อเป็นทองแดงกลั่นหรือโลหะผสมทองแดงโดยตรง การใช้งานโดยอ้อมจะหลอมเศษที่ปนเปื้อนหรือผสมลงในขั้วบวก จากนั้นจึงกลั่นด้วยไฟฟ้าให้เป็นทองแดงแคโทด

ถาม: การถลุงแร่ขั้นหนึ่ง- สอง-ขั้นและสาม-หมายถึงอะไร
หมายถึงจำนวนขั้นตอนการทำไพโรเมทัลโลหกรรมก่อนการกลั่นด้วยไฟฟ้า ขั้นหนึ่ง-จะชาร์จทองแดงเกรดสูง-โดยตรงกับเตาแอโนด สอง-ขั้นเพิ่มขั้นตอนการหลอมและการเป่า และขั้นตอนสาม-จะเพิ่มเตาถลุงและตัวแปลงก่อนการกลั่นแอโนด

ถาม: เรื่องที่สนใจใดเหมาะสำหรับ-การประมวลผลขั้นตอนเดียว
วัสดุที่มีปริมาณทองแดงประมาณ 98 % ขึ้นไป เช่น ทองแดงหนักที่สะอาด บัสบาร์ และสารตกค้างเกรดสูง-ที่มีองค์ประกอบลดโทษในระดับต่ำ เนื่องจากเส้นทางสั้นให้โอกาสเพียงเล็กน้อยในการปฏิเสธสิ่งเจือปน

ถาม: เหตุใดการกลั่นไฟด้วยแอโนดจึงจำเป็นก่อนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า
ออกซิเดชันจะกำจัดองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยามากกว่าทองแดง และการรีดักชันจะกำจัดออกซิเจนส่วนเกินที่เหลือจากขั้นตอนนั้น ดังนั้นแอโนดจึงมีเสียง หล่อสะอาดหมดจด และละลายในอัตราที่เสถียรในโรงเก็บถัง นอกจากนี้ยังช่วยลดปริมาณสิ่งเจือปนที่ไปถึงอิเล็กโทรไลต์อีกด้วย

ถาม: ตะกั่ว ดีบุก และพลวงได้รับการจัดการอย่างไร
พวกมันได้รับการจัดการเป็นหลักโดยการผสมประจุเพื่อให้เคมีของแอโนดอยู่ในช่วงที่โรงเก็บถังสามารถบำบัดได้ และส่วนหนึ่งโดยการเกิดออกซิเดชันในเตาแอโนด ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้บางส่วนรายงานว่าเป็นตะกรันและฝุ่นจากไอเสีย

ถาม: ทองแดงรีไซเคิลมีคุณภาพเดียวกันกับทองแดงปฐมภูมิหรือไม่
แคโทดที่เกิดจากการกลั่นด้วยไฟฟ้าของแอโนดทุติยภูมิเป็นไปตามข้อกำหนดความบริสุทธิ์เช่นเดียวกับทองแดงที่ผ่านการกลั่นจากสมาธิปฐมภูมิ และสามารถใช้แทนกันได้ในผลิตภัณฑ์ขั้นปลาย คุณภาพขึ้นอยู่กับการควบคุมลำดับการถลุงและการกลั่น ไม่ใช่แหล่งที่มาของวัตถุดิบ