กระบวนการถลุงทองแดง: อธิบายเกี่ยวกับไพโรเมทัลโลหกรรมและไฮโดรเมทัลโลหกรรม

สองเส้นทางจากแร่สู่ทองแดงบริสุทธิ์

การถลุงทองแดงจะเปลี่ยนแร่ที่ขุดได้ให้เป็นโลหะที่มีความบริสุทธิ์ตามที่โรงลวดและโรงผลิตท่อต้องการ และอุตสาหกรรมใช้สองเส้นทางเพื่อไปที่นั่น การถลุงแบบไพโรเมทัลโลหการทำงานที่อุณหภูมิสูงบนสารซัลไฟด์เข้มข้น และคิดเป็นประมาณ 80 ถึง 90% ของการผลิตทองแดงกลั่นทั่วโลก การประมวลผลด้วยโลหะวิทยาละลายทองแดงจากแร่ออกไซด์และวัสดุเกรดต่ำ-หรือวัสดุที่ซับซ้อนในสารละลายชะล้าง และนำทองแดงกลับคืนมาโดยการสกัดด้วยตัวทำละลายและกระบวนการชนะด้วยไฟฟ้า โดยให้ส่วนที่เหลืออีก 10 ถึง 20% ทั้งสองเส้นทางมีความสอดคล้องกันมากกว่าการแข่งขันกัน โดยซัลไฟด์ถือเป็นแหล่งสำรองทองแดงส่วนใหญ่ของโลกและยังมีโลหะมีค่าที่ต้องนำกลับมาใช้ใหม่ ในขณะที่ออกไซด์และแร่ผสมจะได้รับการจัดการที่ดีกว่าโดยการชะล้าง

การถลุงแร่ด้วยไพโรเมทัลโลหการ: สี่ขั้นตอน

การทำไพโรเมทัลโลหกรรมทองแดงแบบดั้งเดิมจะดำเนินการตามลำดับสี่ขั้นตอน โดยแต่ละขั้นตอนจะขจัดกลุ่มสิ่งเจือปนเฉพาะกลุ่มออก

การถลุงแร่แบบด้านได้รับการออกแบบมาเพื่อออกซิไดซ์ส่วนของเหล็กซัลไฟด์ของสารเข้มข้น ในขณะที่ยังคงรักษาทองแดงไว้ในสารด้านที่เป็นซัลไฟด์ซึ่งจะไม่หลุดลอกออกไป การแปลงอากาศที่พัดหรือออกซิเจน-ทำให้อากาศเข้มข้นผ่านด้านที่หลอมละลาย เพื่อให้ซัลเฟอร์ที่เหลือถูกออกซิไดซ์และเหล็กถูกตะกรัน เหลือไว้เพียงทองแดงพุพอง การกลั่นด้วยไฟจะออกซิไดซ์และกำจัดสิ่งเจือปนที่เกิดปฏิกิริยาครั้งสุดท้าย และปรับปริมาณออกซิเจนก่อนที่โลหะจะถูกหล่อเป็นขั้วบวก การกลั่นด้วยไฟฟ้าเป็นขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ โดยกระแสไฟฟ้าตรงจะละลายขั้วบวกและสะสมทองแดงบริสุทธิ์ไว้บนแคโทด ในขณะที่สิ่งเจือปนส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในอิเล็กโทรไลต์หรือจมลงในเมือกแอโนด ซึ่งจากโลหะกลุ่มทองคำ เงิน และแพลตตินัมจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในภายหลัง

เทคโนโลยีการถลุงแร่สมัยใหม่

นับตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1980 อุตสาหกรรมได้ย้ายออกจากการหลอมแบบสะท้อนกลับและการถลุงเตาถลุงเหล็ก ไปสู่กระบวนการเข้มข้นที่ใช้ออกซิเจน- พร้อมการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ได้ดีขึ้นและการควบคุมการปล่อยก๊าซที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

การถลุงแฟลชจะทำให้สารเข้มข้นแห้งอย่างล้ำลึก จากนั้นฉีดฟลักซ์และอากาศที่เติมออกซิเจน{0}}เข้าไปในหอปฏิกิริยา อนุภาคละเอียดจะแขวนลอยเป็นเวลาหนึ่งถึงสามวินาทีและออกซิไดซ์เกือบจะในทันที โดยปล่อยความร้อนออกมาเพียงพอที่จะคงปฏิกิริยาเอาไว้ ดังนั้นกระบวนการจึงเข้าใกล้การทำงานอัตโนมัติ เวลาพักนั้นสั้น ปริมาณงานต่อหน่วยสูงและ-ก๊าซที่เหลือนั้นอุดมไปด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จึงง่ายต่อการเปลี่ยนเป็นกรดซัลฟิวริก การถลุงแฟลชต้องใช้การอบแห้งแบบลึก ขนาดอนุภาคที่ละเอียดและสม่ำเสมอ และการควบคุมตะกั่วและสังกะสีในฟีด

การถลุงแร่ในอ่างอาบน้ำจะฉีดอากาศหรือออกซิเจนเข้าไปในอ่างหลอมเหลวโดยตรง โดยใช้การเป่าแบบ-เป่าด้านข้าง -เป่าด้านบน หรือด้านล่าง- การกวนอย่างรุนแรงให้ความร้อนและการถ่ายเทมวลที่ดีเยี่ยม ทนต่อความชื้นป้อนและขนาดอนุภาคได้กว้างกว่าการถลุงแฟลช และโดยทั่วไปจะทำให้เกิดฝุ่นน้อยกว่า โดยมีค่าใช้จ่ายจากการสึกหรอที่ทนไฟมากกว่าและการออกแบบเตาเผาที่ซับซ้อนมากขึ้น

แนวคิดการแปลงแบบต่อเนื่องและ-เตาเดี่ยวผสมผสานการถลุงแบบด้านและการแปลงเพื่อขจัดการจัดการทัพพีเป็นชุด ลดการใช้พลังงาน และทำให้-องค์ประกอบของก๊าซสำหรับโรงงานกรดมีความเสถียร

การเตรียมอาหารมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกเตาเผา สารเข้มข้นจะถูกทำให้แห้ง ผสม และวิเคราะห์เพื่อให้เคมีประจุอยู่ในช่วงที่เตาเผาได้รับการออกแบบไว้ สารตะกั่วและสังกะสีที่มากเกินไปในอาหารจะเพิ่มความหนืดของตะกรัน เพิ่มภาระการไหลเวียน และทำให้อายุการใช้งานของวัสดุทนไฟสั้นลง และความชื้นสูงทำให้เกิดปัญหาในการป้อนและการระเบิดของไอน้ำ

โลหะวิทยาและเส้นทาง SX-EW

การผลิตทองแดงแบบไฮโดรเมทัลโลหการจะละลายทองแดงจากแร่หรือแร่เข้มข้น แล้วนำกลับคืนด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า เส้นทางมีสี่ขั้นตอน

การชะล้าง: นำทองแดงไปผสมกับกรดซัลฟิวริก สุราแอมโมเนีย หรือสารละลายเฟอร์ริกซัลเฟต แร่ออกไซด์สามารถชะล้างได้โดยตรง วัสดุเกรดต่ำ-จะถูกชะล้างแบบกองหรือแบบเททิ้ง และสารซัลไฟด์เข้มข้นจำเป็นต้องมีการบดละเอียด การคั่ว หรือการชะล้างด้วยแรงดัน

การสกัดด้วยตัวทำละลาย: สารละลายชะล้างตั้งครรภ์จะถูกสัมผัสกับสารสกัดอินทรีย์ที่จะถ่ายโอนทองแดงเข้าสู่เฟสอินทรีย์และคัดแยกธาตุเหล็กและสิ่งสกปรกอื่นๆ

การปอก: เฟสอินทรีย์ที่โหลดจะถูกสัมผัสกับกรดแก่ โดยถ่ายโอนทองแดงบริสุทธิ์กลับเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำ

การชนะด้วยไฟฟ้า: กระแสจะถูกส่งผ่านอิเล็กโทรไลต์บริสุทธิ์ และทองแดงจะสะสมอยู่บนแคโทดที่เป็นสเตนเลสสตีลเป็นทองแดงแคโทดที่มีความบริสุทธิ์สูง-

ข้อดีของเส้นทางนี้คือความเข้มข้นของเงินทุนต่ำ ความเหมาะสมกับออกไซด์และคราบสะสมเกรดต่ำ- ความต้องการพลังงานต่ำเมื่อเทียบกับการถลุง และไม่มีการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เมื่อไม่มีการบำบัดซัลไฟด์ ข้อจำกัดได้แก่ วงจรที่ช้ากว่า ความยากลำบากในการรักษาความเข้มข้นของคาลโคไพไรต์ในเชิงพาณิชย์ ความไวต่อระดับสิ่งเจือปนในอิเล็กโทรไลต์ที่สูงขึ้น และการนำโลหะมีค่ากลับมาใช้ใหม่ได้ไม่ดีเมื่อเทียบกับเส้นทางการถลุง

การควบคุมสิ่งแวดล้อมและแนวโน้มอุตสาหกรรม

โรงถลุงสมัยใหม่จะจับซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากเตาเผา-จากก๊าซในโรงงานกรด และเปลี่ยนสภาพเป็นกรดซัลฟิวริกแทนที่จะปล่อยออกมา อัตราการฟื้นตัวในโรงงานที่ดีที่สุดเกินกว่า 95% ของปริมาณกำมะถันที่ป้อนเข้าไป และขณะนี้มีข้อจำกัดที่เข้มงวดกับความเข้มข้นของการปล่อยสารตกค้าง ความร้อนทิ้งจากเตาเผาและเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เป็นไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ตะกรันจะถูกบดเป็นเม็ดและขายให้กับอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์และการก่อสร้าง หรือแปรรูปใหม่ในเตาทำความสะอาดตะกรันเพื่อนำทองแดงที่กักไว้กลับคืนมา และน้ำในกระบวนการผลิตจะถูกหมุนเวียนซ้ำในวงจรปิด นอกเหนือจากการควบคุมการปล่อยมลพิษแล้ว แนวโน้มในการปรับรูปร่างของการถลุงทองแดง ได้แก่ การเพิ่มปริมาณออกซิเจนมากขึ้น การดำเนินการให้ความร้อนอัตโนมัติและด้วยตนเอง- ต่อเนื่องมากกว่าการแปลงเป็นชุด ความจุ-สายการผลิตเดี่ยวที่ใหญ่ขึ้น และการควบคุมกระบวนการโดยใช้คอมพิวเตอร์เต็มรูปแบบ- ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเพียงรายเดียวจัดการเตาเผาที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก โรงถลุงขนาดเล็กที่ล้าสมัยทางเทคโนโลยี-ต้นทุนสูงยังคงปิดตัวลง ในขณะที่โรงงานขนาดใหญ่ลงทุนในระบบอัตโนมัติและการนำทองแดงที่เหลือและผลพลอยได้ที่มีค่า-กลับมาใช้ใหม่ได้ดีขึ้น

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: เส้นทางการถลุงทองแดงหลักๆ มี 2 เส้นทางอะไรบ้าง?
การถลุงซัลไฟด์เข้มข้นโดยวิธีไพโรเมทัลโลหการ ซึ่งให้ทองแดงกลั่นประมาณ 80% และการชะล้างด้วยไฮโดรเมทัลโลหการด้วยการสกัดด้วยตัวทำละลายและการแยกตัวด้วยไฟฟ้า ซึ่งให้ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่มาจากออกไซด์และแร่เกรดต่ำ-

ถาม: คอปเปอร์แมตต์คืออะไร?
ด้านคือทองแดงหลอมเหลว-เหล็กซัลไฟด์ที่ผลิตในขั้นตอนการถลุงขั้นแรก โดยจะทำให้ทองแดงมีความเข้มข้นและปฏิเสธเหล็กที่ถูกออกซิไดซ์เข้าไปในตะกรัน และเป็นตัวป้อนสำหรับขั้นตอนการแปลง

ถาม: เหตุใดการกลั่นด้วยไฟฟ้าจึงจำเป็น?
การกลั่นไฟทำให้มีทองแดงบริสุทธิ์ประมาณ 99% ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับการใช้ไฟฟ้า การกลั่นด้วยไฟฟ้าจะละลายขั้วบวกและสะสมทองแดงไว้ที่ความบริสุทธิ์ 99.99% ในขณะที่สิ่งเจือปนจะถูกดักจับในอิเล็กโทรไลต์และเมือกแอโนด

ถาม: SX-EW ย่อมาจากอะไร
การสกัดด้วยตัวทำละลายและการแยกด้วยไฟฟ้า ซึ่งเป็นสองขั้นตอนที่ทำให้ทองแดงบริสุทธิ์และนำทองแดงกลับมาจากสารละลายชะล้างเพื่อผลิตทองแดงแคโทด

ถาม: กระบวนการใดที่ใช้กับแร่ทองแดงออกไซด์
แร่ออกไซด์ไม่สามารถทำให้เข้มข้นได้ในเชิงเศรษฐศาสตร์โดยการลอยอยู่ในน้ำ ดังนั้นจึงถูกชะล้างด้วยกรด ทำให้บริสุทธิ์โดยการสกัดด้วยตัวทำละลาย และนำกลับมาใช้ใหม่โดยการใช้ไฟฟ้า

ถาม: ควบคุมซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากการถลุงได้อย่างไร?
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในเตาเผาที่ปิดอยู่- ก๊าซจะถูกแปลงเป็นกรดซัลฟิวริกในโรงงานกรด โดยนำกำมะถันส่วนใหญ่กลับมาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ขายได้ และควบคุมการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ตามขีดจำกัดที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด