I. Visió general de la matèria primera
1. Minerals d'-alt grau
Inclou els concentrats de coure (principalment minerals de sulfur) obtinguts mitjançant processament de minerals, minerals en brut-d'alt grau i minerals de coure natius.
2. Minerals de baix grau-
Es refereixen principalment a minerals de coure de baixa -grau, roques residuals que contenen coure-, minerals d'òxid refractari, pilars de mineria i residus de benefici que són difícils de recuperar mitjançant les tecnologies de processament de minerals existents.
3. Matèries primeres de coure reciclat
Principalment diverses ferralla de coure, incloent:
ferralla de coure pur i ferralla d'aliatge de coure generada per empreses de processament de metalls no ferrosos-(incloses les cendres i escòries de coure-).
Residus de coure dels sectors industrials que produeixen béns de consum (incloses restes de processament, xips, productes de rebuig, peces de màquines usades i instal·lacions elèctriques de rebuig).
ferralla social de coure (per exemple, cables de rebuig, electrodomèstics usats).
ferralla de metalls no fèrrics no{-de la defensa nacional i les indústries militars (principalment carcasses, residus d'equips electrònics i de comunicacions, instal·lacions elèctriques residuals i peces desmuntades d'equips militars fora de servei).
4. Residus-de coixinets de coure
Principalment residus perillosos que contenen coure-(codi: HW22) d'indústries com ara la fabricació de vidre, el benefici i la fosa de metalls no-no fèrrics i la fabricació de components electrònics, com ara:
Llots de galvanoplastia de coure.
Escòries i fangs de processos de fosa de coure.
Residus de solucions de gravat de coure i fangs de la producció de plaques de circuit i gravat de plaques de coure.
Llots generats pel tractament àcid de l'òxid de coure.
Restes de concentradors de coure.
Mat de coure de les foses de plom.
II. Fusió de concentrats de coure
1. Processos de fosa tradicionals
Els processos pirometal·lúrgics tradicionals per a concentrats de coure inclouen principalment la fosa de forn reverberatori, la fosa d'alt forn i la fosa de forn elèctric. Es requereix un pretractament corresponent abans de la fosa.
1.1 Pretractament de concentrats de coure
Inclou la barreja i l'emmagatzematge de minerals, la trituració, l'assecat (assecat de tambor rotatiu, assecat flash) i la torrat.
1.1.1 Torrat oxidatiu de concentrats de coure
Ajusta el grau de mat per a la fosa reverberatòria o elèctrica al forn, elimina part del sofre per a la producció d'àcid sulfúric i obté àrids sinteritzats aptes per a la producció.
1.1.2 Torrat amb sulfat de concentrats de coure
S'utilitza en processos hidrometal·lúrgics per produir coure electrowon (poques vegades utilitzat) i sulfat de coure (utilitzat per algunes empreses).
1.1.3 Tecnologia de rostit
La tecnologia de torrat de llit fluiditzat s'adopta generalment per a la torrat de concentrat de coure.
1.2 Procés de fosa
1.2.1 Matèries primeres i auxiliars
Matèries primeres: concentrats verds, minerals torrats o les seves mescles.
Flux: quarsita.
Flux: quarsita (SiO₂ 85-90%) i pedra calcària (CaO superior o igual al 50%) com a formadors d'escòries.
Combustibles: carbó polveritzat, petroli pesat, gas natural i coc (electricitat per a forns elèctrics).
Materials de retorn: pols de combustió, materials freds i escòries del convertidor generats durant la fosa.
1.2.2 Reaccions clau
Descomposició de compostos
Descomposició de la calcopirita (CuFeS₂): CuFeS₂ → CuS₂ + FeS + S
Alt{0}}descomposició de sulfur de ferro: FeS₂ → FeS + S
Descomposició del carbonat: CaCO₃ (carbonat de calci) → CaO + CO₂ (similar al carbonat de magnesi)
Oxidació de sulfurs
FeS + O₂ → FeO + SO₂ (parcial)
S O₂ → SO₂
MeS (altres sulfurs metàl·lics) + O₂ → MeO + SO₂
Reacció de formació de mat El sulfur de coure (CuS₂), el sulfur de ferro (FeS) i altres sulfurs metàl·lics reaccionen per formar un mat de coure: CuS₂ + FeS → CuS₂·FeS (que conté altres sulfurs metàl·lics)
Reacció de formació d'escòries Els òxids metàl·lics es combinen per formar escòries foses: FeO + CaO + SiO₂ → FeO·CaO·SiO₂ (escòria ternària comuna a la fosa no ferrosa)
1.2.3 Productes principals
Mat de coure: un compost de múltiples sulfurs metàl·lics, compost principalment de coure, ferro i sofre (contingut de Cu ~ 30%), enviat als convertidors per a la producció de coure en ampolla.
Escòria: compost de múltiples òxids metàl·lics (principalment òxids de ferro, silici i calci), aigua-apagada per convertir-se en aigua-escòria granulada (utilitzada com a matèria primera a la indústria de materials de construcció, per exemple, plantes de ciment, fàbriques de maons).
Pols de combustió: producte de recuperació de metalls volàtils (p. ex., plom, zinc, antimoni).
1.3 Funció de forn reverberatori
Forn metal·lúrgic horitzontal que fon els metalls escalfant directament materials amb flames, que consta de tres parts principals: dispositiu de combustió, cambra de fosa i conducte d'escapament. Tota la llar del forn és una cambra de fosa rectangular folrada amb materials refractaris.
Estructura: fonament del forn, llar, paret del forn, sostre del forn, port de càrrega, port de descàrrega del producte i conducte de fum. Els equips auxiliars inclouen dispositius de càrrega, dispositius d'explosió, dispositius d'extracció de fums i dispositius d'utilització de la calor residual.
Materials refractaris: les cobertes dels forns en forma d'arc-utilitzen maons de sílice; els sostres suspesos dels forns i les parets laterals utilitzen maons de magnesia, maons de magnesia-crom, maons de crom-magnesia o maons de magnesi-alúmina; les llars es sintereixen amb sorra de magnesi-ferro (òxid de magnesi i òxid de ferro).
Avantatges: estructura senzilla, poca inversió, àmplia adaptabilitat a combustibles i matèries primeres (adequat per a materials de gra-fins), operació fàcil-a gran escala i baix cost.
Inconvenients: Alt consum de combustible, gran volum de gasos de combustió, baixa concentració de SO₂ (difícil de recuperar, causant contaminació ambiental).
Millores: explosió-enriquida amb oxigen, reducció de fuites d'aire o injecció d'oxigen de concentrats al forn per augmentar la capacitat de producció i la concentració de SO₂ (producció d'àcid sulfúric de baixa-concentració mitjançant el procés Topsøe).
1.4 Funció d'alts forns
Un forn de fosa vertical que consta d'una base del forn, llar, eix, part superior del forn i conducte de fum. La part superior del forn està equipada amb ports de càrrega i evacuació de fums; múltiples ports d'aire estan disposats a banda i banda de l'eix inferior per a l'explosió; la llar té orificis de descàrrega i buidatge de la fosa (un orifici de descàrrega per a la llar principal).
Estructura: estructura completa de la camisa d'aigua-(la llar, l'eix, la part superior del forn i el conducte de combustió utilitzen jaquetes d'aigua evaporatives per millorar l'eficiència tèrmica total-més de 4 tones de vapor per metre quadrat de forn per hora).
Equips de granalla: bufadors centrífugs (bufadors d'arrels per a petits forns).
Procés: la càrrega del forn (coc + flux + concentrat) s'afegeix des de la part superior; L'aire entra des dels ports d'aire inferiors. La combustió de coke a la zona del port d'aire augmenta la temperatura per sobre dels 1200 graus. Els materials que descendeixen lentament pateixen preescalfament, deshidratació, descomposició, formació de mat i formació d'escòries. Les foses a alta -temperatura cauen a la llar, se separen per sedimentació i es descarreguen des del port d'escòria i del port mat, respectivament.
Post-tractament: l'escòria s'apaga amb aigua-(utilitzada com a materials de construcció); el mat s'envia als convertidors PS per a la producció de coure blister; els gasos de combustió es refreden (preescalfador d'aire + refrigerador de superfície), es desempolsen (filtre de bosses), es desulfura (torre de polvorització d'àlcali) i es descarreguen fins a la norma.
1.5 Conversió de mat de coure
1.5.1 Estructura del convertidor
Un forn de fosa de bany horitzontal giratori per convertir acer i mat (convertidor PS per a la conversió de coure mat). El cos del forn és cilíndric, col·locat horitzontalment, fet de plaques d'acer de caldera, amb estructures de capçal als dos extrems i revestit amb materials refractaris (maons magnètics). Un extrem està equipat amb un forat de combustió d'oli pesat.
Components clau:
Sistema de combustió d'oli pesat (per assecar el forn i conservar la calor, eliminat durant la producció): inclou bombes d'oli d'engranatges, mesuradors de cabal, termòmetres de pressió, escalfadors elèctrics, vàlvules reductores de pressió i broquets de baixa-pressió (combustible: oli pesat 100#).
Boca del forn (situada al mig): S'utilitza per a la càrrega (mat fos, materials freds, flux de quars) i descàrrega (ampolla de coure, escòries, gasos de combustió).
Dispositiu giratori: impulsa el cos del forn per girar a qualsevol posició a 6 revolucions per minut mitjançant un motor i una caixa de canvis.
Dispositiu d'escapament de fums: inclou una campana mòbil horitzontal, un conducte de fum fix-revestit d'aigua (amb la porta de la campana mòbil vertical) i un mecanisme de contrapès (segellat durant la conversió).
Equips d'aprofitament de la calor residual: inclou principalment dispositius de subministrament d'aigua de la camisa d'aigua evaporativa i sistemes de sortida de vapor.
1.5.2 Visió general del procés
Càrrega: el mat fos dels forns de fosa es transporta mitjançant cullerots i grues metal·lúrgiques especials, s'aboquen lentament al convertidor; s'afegeix flux de quars des de la part superior del conducte fix mitjançant un alimentador quantitatiu i una cinta transportadora; s'infla aire comprimit des dels broquets d'aire posterior.
Etapes de conversió:
Etapa de-formació d'escòries: s'afegeixen materials mats i freds per lots, seguits de la descàrrega d'escòries. Reacció clau: oxidació del sulfur de ferro per formar escòries-FeS + O₂ → FeO + SO₂; FeO + SiO₂ → FeO·SiO₂.
Etapa de formació del coure-: el sulfur de coure es converteix en coure blister-Cu₂S + O₂ → Cu₂O + SO₂; Cu₂S + Cu₂O → Cu + SO₂.
Post-conversió: el coure blister fos es transporta als forns de refinació mitjançant cullerots i grues metal·lúrgiques especials.
