I. Επισκόπηση πρώτων υλών
1. Μεταλλεύματα υψηλής-βαθμίδας
Συμπεριλαμβανομένων συμπυκνωμάτων χαλκού (κυρίως θειούχων μεταλλευμάτων) που λαμβάνονται μέσω επεξεργασίας ορυκτών, ακατέργαστων μεταλλευμάτων υψηλής ποιότητας- και εγγενών μεταλλευμάτων χαλκού.
2. Μεταλλεύματα χαμηλού βαθμού-
Αναφερθείτε κυρίως σε μεταλλεύματα χαλκού χαμηλής ποιότητας-, απόβλητα πετρώματα χαλκού-, πυρίμαχα μεταλλεύματα οξειδίων, πυλώνες εξόρυξης και απορρίμματα απορριμμάτων που είναι δύσκολο να ανακτηθούν χρησιμοποιώντας υπάρχουσες τεχνολογίες επεξεργασίας ορυκτών.
3. Ανακυκλωμένες Πρώτες Ύλες Χαλκού
Κυρίως διάφορα σκραπ χαλκού, συμπεριλαμβανομένων:
Καθαρά θραύσματα χαλκού και σκραπ από κράμα χαλκού που παράγονται από επιχειρήσεις επεξεργασίας μη σιδηρούχων μετάλλων (συμπεριλαμβανομένου χαλκού-που φέρουν τέφρα και σκωρία).
Θραύσματα χαλκού από βιομηχανικούς τομείς που παράγουν καταναλωτικά αγαθά (συμπεριλαμβανομένων των υπολειμμάτων επεξεργασίας, τσιπς, απορριμμάτων, μεταχειρισμένων εξαρτημάτων μηχανών και αποβλήτων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων).
Κοινωνικό σκραπ χαλκού (π.χ. απορρίμματα καλωδίων, χρησιμοποιημένες οικιακές συσκευές).
Θραύσματα μη σιδηρούχων μετάλλων από εθνική αμυντική και στρατιωτική βιομηχανία (κυρίως περιβλήματα, απόβλητα επικοινωνιών και ηλεκτρονικού εξοπλισμού, απόβλητα ηλεκτρικών εγκαταστάσεων και αποσυναρμολογημένα εξαρτήματα από παροπλισμένο στρατιωτικό εξοπλισμό).
4. Χαλκός-Απόβλητα που φέρουν
Κυρίως-επικίνδυνα απόβλητα χαλκού (Κωδικός: HW22) από βιομηχανίες όπως η παραγωγή γυαλιού, ο εμπλουτισμός και η τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων και η κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, συμπεριλαμβανομένων:
Λάσπη από επιμετάλλωση χαλκού.
Σκουριές και λάσπες από διεργασίες τήξης χαλκού.
Απόβλητα διαλύματα χάραξης χαλκού και λάσπη από την παραγωγή πλακέτας κυκλώματος και τη χάραξη χάλκινων πλακών.
Η λάσπη που παράγεται από την όξινη επεξεργασία του οξειδίου του χαλκού.
Απορρίμματα από συμπυκνωτές χαλκού.
Χαλκός ματ από μεταλλουργεία μολύβδου.
II. Τήξη Συμπυκνωμάτων Χαλκού
1. Παραδοσιακές διεργασίες τήξης
Οι παραδοσιακές πυρομεταλλουργικές διεργασίες για συμπυκνώματα χαλκού περιλαμβάνουν κυρίως τη τήξη σε φούρνο με αντηχήσεις, τήξη υψικαμίνων και τήξη ηλεκτρικού κλιβάνου. Απαιτείται αντίστοιχη προεπεξεργασία πριν από την τήξη.
1.1 Προεπεξεργασία συμπυκνωμάτων χαλκού
Συμπεριλαμβανομένης της ανάμειξης και αποθήκευσης μεταλλευμάτων, της σύνθλιψης, της ξήρανσης (ξήρανση με περιστροφικό τύμπανο, ξήρανση με φλας) και το ψήσιμο.
1.1.1 Οξειδωτικό ψήσιμο συμπυκνωμάτων χαλκού
Ρυθμίζει την ποιότητα του ματ για τήξη με αντηχήσεις ή σε ηλεκτρικό φούρνο, αφαιρεί μέρος του θείου για παραγωγή θειικού οξέος και λαμβάνει συντηγμένα αδρανή κατάλληλα για παραγωγή.
1.1.2 Καβούρδισμα με θειικό ψήσιμο συμπυκνωμάτων χαλκού
Χρησιμοποιείται σε υδρομεταλλουργικές διεργασίες για την παραγωγή ηλεκτρικού χαλκού (που χρησιμοποιείται σπάνια) και θειικού χαλκού (που χρησιμοποιείται από λίγες επιχειρήσεις).
1.1.3 Τεχνολογία ψησίματος
Η τεχνολογία ψησίματος σε ρευστό κρεβάτι υιοθετείται γενικά για το ψήσιμο συμπυκνώματος χαλκού.
1.2 Διαδικασία τήξης
1.2.1 Πρώτες Ύλες και Βοηθητικά
Πρώτες ύλες: Πράσινα συμπυκνώματα, καβουρδισμένα μεταλλεύματα ή μείγματά τους.
Ροές: Χαλαζίτης.
Ροές: χαλαζίτης (SiO2 85-90%) και ασβεστόλιθος (CaO μεγαλύτερο ή ίσο με 50%) ως σχηματιστές σκωρίας.
Καύσιμα: κονιοποιημένος άνθρακας, βαρύ πετρέλαιο, φυσικό αέριο και οπτάνθρακας (ηλεκτρισμός για ηλεκτρικούς κλιβάνους).
Επιστρεφόμενα υλικά: Σκόνη καπνού, ψυχρά υλικά και σκωρίες μετατροπέων που δημιουργούνται κατά την τήξη.
1.2.2 Βασικές αντιδράσεις
Αποσύνθεση ενώσεων
Αποσύνθεση χαλκοπυρίτη (CuFeS2): CuFeS2 → CuS2 + FeS + S
Υψηλή-διάσπαση θειούχου σιδήρου: FeS2 → FeS + S
Αποσύνθεση ανθρακικού: CaCO3 (ανθρακικό ασβέστιο) → CaO + CO2 (παρόμοιο για το ανθρακικό μαγνήσιο)
Οξείδωση σουλφιδίων
FeS + O2 → FeO + SO2 (μερικό)
S + O2 → SO2
MeS (άλλα σουλφίδια μετάλλων) + O2 → MeO + SO2
Αντίδραση σχηματισμού ματ Θειούχου χαλκού (CuS2), θειούχου σιδήρου (FeS) και άλλων θειούχων μετάλλων αντιδρούν για να σχηματίσουν χαλκό ματ: CuS2 + FeS → CuS2·FeS (που περιέχει άλλα θειούχα μετάλλων)
Αντίδραση σχηματισμού σκωρίας Τα οξείδια μετάλλων συνδυάζονται για να σχηματίσουν τηγμένη σκωρία: FeO + CaO + SiO2 → FeO·CaO·SiO2 (κοινή τριμερής σκωρία σε τήξη μη σιδηρούχων)
1.2.3 Κύρια προϊόντα
Χαλκός ματ: Μια ένωση πολλαπλών θειούχων μετάλλων, που αποτελείται κυρίως από χαλκό, σίδηρο και θείο (περιεκτικότητα σε Cu ~ 30%), που αποστέλλεται σε μετατροπείς για παραγωγή χαλκού σε φουσκάλες.
Σκωρία: Μια ένωση πολλαπλών οξειδίων μετάλλων (κυρίως οξείδια σιδήρου, πυριτίου και ασβεστίου), νερό-που σβήνεται για να γίνει σκωρία σε κόκκους νερού- (χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στη βιομηχανία δομικών υλικών, π.χ. εργοστάσια τσιμέντου, εργοστάσια τούβλων).
Σκόνη καπνού: Προϊόν ανάκτησης πτητικών μετάλλων (π.χ. μόλυβδος, ψευδάργυρος, αντιμόνιο).
1.3 Τήξη κλιβάνου αντηχήσεως
Ένας οριζόντιος μεταλλουργικός κλίβανος που λιώνει μέταλλα θερμαίνοντας απευθείας υλικά με φλόγες, που αποτελείται από τρία κύρια μέρη: συσκευή καύσης, θάλαμο τήξης και καυσαέριο. Ολόκληρη η εστία του κλιβάνου είναι ένας ορθογώνιος θάλαμος τήξης με επένδυση από πυρίμαχα υλικά.
Δομή: Θεμέλιο κλιβάνου, εστία, τοίχος κλιβάνου, οροφή κλιβάνου, θύρα φόρτισης, θύρα εκκένωσης προϊόντος και καπνοδόχος. Ο βοηθητικός εξοπλισμός περιλαμβάνει συσκευές φόρτισης, συσκευές έκρηξης, συσκευές εξάτμισης καπνού και συσκευές αξιοποίησης απορριπτόμενης θερμότητας.
Πυρίμαχα υλικά: Οι στέγες κλιβάνων σε σχήμα αψίδας- χρησιμοποιούν πυριτικά τούβλα. Οι ψευδοροφές κλιβάνων και οι πλευρικοί τοίχοι χρησιμοποιούν τούβλα μαγνησίας, τούβλα μαγνησίας-τουβλάκια χρωμίου, τούβλα χρωμίου-τουβλάκια μαγνησίας ή τούβλα μαγνησίας-αλουμίνας. Οι εστίες πυροσυσσωματώνονται με μαγνησία-σιδηροάμμο (οξείδιο του μαγνησίου και οξείδιο του σιδήρου).
Πλεονεκτήματα: Απλή δομή, χαμηλή επένδυση, ευρεία προσαρμοστικότητα σε καύσιμα και πρώτες ύλες (κατάλληλο για λεπτά-υλικά με κόκκους), εύκολη-λειτουργία μεγάλης κλίμακας και χαμηλό κόστος.
Μειονεκτήματα: Υψηλή κατανάλωση καυσίμου, μεγάλος όγκος καυσαερίων, χαμηλή συγκέντρωση SO2 (δύσκολη ανάκτηση, προκαλώντας περιβαλλοντική ρύπανση).
Βελτιώσεις: έκρηξη-εμπλουτισμένου οξυγόνου, μείωση διαρροής αέρα ή έγχυση οξυγόνου συμπυκνωμάτων στον κλίβανο για αύξηση της παραγωγικής ικανότητας και της συγκέντρωσης SO2 (παραγωγή θειικού οξέος χαμηλής- συγκέντρωσης μέσω της διαδικασίας Topsøe).
1.4 Τήξη υψικαμίνων
Ένας κατακόρυφος κλίβανος τήξης που αποτελείται από θεμέλιο κλιβάνου, εστία, άξονα, κορυφή κλιβάνου και καπναγωγό. Η κορυφή του κλιβάνου είναι εξοπλισμένη με θύρες φόρτισης και εξαγωγής καπνού. πολλαπλές θυρίδες αέρα είναι διατεταγμένες και στις δύο πλευρές του κάτω άξονα για έκρηξη. Η εστία έχει θύρες εκκένωσης και εκκένωσης τήγματος (μία θύρα εκκένωσης για την κύρια εστία).
Δομή: Ολοκληρωμένη δομή του χιτωνίου-υδατικού (εστία, άξονας, κορυφή κλιβάνου και καπνοδόχοι χρησιμοποιούν μανδύες εξατμιστικού νερού για τη βελτίωση της συνολικής θερμικής απόδοσης-πάνω από 4 τόνους ατμού ανά τετραγωνικό μέτρο κλιβάνου ανά ώρα).
Εξοπλισμός αμμοβολής: Φυγοκεντρικοί φυσητήρες (φυσητήρες ρίζας για μικρούς κλιβάνους).
Διαδικασία: Το φορτίο φούρνου (οπτάνθρακας + ροή + συμπύκνωμα) προστίθεται από την κορυφή. διοχετεύεται αέρας από τις κάτω θύρες αέρα. Η καύση οπτάνθρακα στην περιοχή του λιμένα αέρα ανεβάζει τη θερμοκρασία πάνω από τους 1200 βαθμούς. Τα υλικά που κατεβαίνουν αργά υφίστανται προθέρμανση, αφυδάτωση, αποσύνθεση, σχηματισμό ματ και σχηματισμό σκωρίας. Τα τήγματα υψηλής θερμοκρασίας πέφτουν στην εστία, διαχωρίζονται με καθίζηση και εκκενώνονται από τη θύρα σκωρίας και τη θύρα ματ αντίστοιχα.
Μετά-επεξεργασία: Η σκωρία σβήνει-το νερό (χρησιμοποιείται ως δομικά υλικά). Το ματ αποστέλλεται σε μετατροπείς PS για παραγωγή χαλκού κυψέλης. Τα καυσαέρια ψύχονται (προθερμαντήρας αέρα + ψύκτη επιφάνειας), αφαιρούνται από τη σκόνη (φίλτρο σακουλών), αποθείώνονται (πύργος ψεκασμού αλκαλίων) και εκκενώνονται σύμφωνα με το πρότυπο.
1.5 Μετατροπή ματ χαλκού
1.5.1 Δομή μετατροπέα
Περιστρεφόμενος οριζόντιος φούρνος τήξης μπάνιου για μετατροπή χάλυβα και ματ (μετατροπέας PS για μετατροπή ματ χαλκού). Το σώμα του κλιβάνου είναι κυλινδρικό, οριζόντια τοποθετημένο, κατασκευασμένο από ατσάλινες πλάκες λέβητα, με κεφαλές στα δύο άκρα και επενδεδυμένο με πυρίμαχα υλικά (τουβλάκια μαγνησίας). Το ένα άκρο είναι εξοπλισμένο με οπή καύσης βαρέως λαδιού.
Βασικά συστατικά:
Σύστημα καύσης βαρέος λαδιού (για ξήρανση σε φούρνο και διατήρηση θερμότητας, αφαιρείται κατά την παραγωγή): Περιλαμβάνει αντλίες λαδιού μετάδοσης κίνησης, μετρητές ροής, θερμόμετρα πίεσης, ηλεκτρικούς θερμαντήρες, βαλβίδες μείωσης πίεσης και ακροφύσια χαμηλής{{0} πίεσης (καύσιμο: 100# βαρύ λάδι).
Στόμιο φούρνου (βρίσκεται στη μέση): Χρησιμοποιείται για φόρτιση (λιωμένο ματ, ψυχρά υλικά, ροή χαλαζία) και εκκένωση (χαλκός φυσαλίδων, σκωρία, καυσαέρια).
Περιστρεφόμενη συσκευή: Οδηγεί το σώμα του κλιβάνου να περιστρέφεται σε οποιαδήποτε θέση με 6 στροφές ανά λεπτό μέσω κινητήρα και κιβωτίου ταχυτήτων.
Συσκευή εξαγωγής καπνού: Περιλαμβάνει μια οριζόντια κινούμενη κουκούλα, σταθερή καπνοδόχο-με μανδύα νερού (με κάθετα κινούμενη πόρτα του απορροφητήρα) και μηχανισμό αντίβαρου (σφραγισμένο κατά τη μετατροπή).
Εξοπλισμός αξιοποίησης απορριμμάτων θερμότητας: Περιλαμβάνει κυρίως συσκευές παροχής νερού με μανδύα εξάτμισης νερού και συστήματα εξόδου ατμού.
1.5.2 Επισκόπηση διαδικασίας
Φόρτιση: Το λιωμένο ματ από τους κλιβάνους τήξης μεταφέρεται με κουτάλες και ειδικούς μεταλλουργικούς γερανούς και χύνεται αργά στον μετατροπέα. Η ροή χαλαζία προστίθεται από πάνω από τη σταθερή καπνοδόχο μέσω ενός ποσοτικού τροφοδότη και ενός μεταφορικού ιμάντα. Ο πεπιεσμένος αέρας διοχετεύεται από τα πίσω ακροφύσια αέρα.
Στάδια μετατροπής:
Στάδιο σχηματισμού σκωρίας-: Τα ματ και ψυχρά υλικά προστίθενται σε παρτίδες, ακολουθούμενα από την εκκένωση της σκωρίας. Βασική αντίδραση: Οξείδωση θειούχου σιδήρου για σχηματισμό σκωρίας-FeS + O2 → FeO + SO2; FeO + SiO2 → FeO·SiO2.
Στάδιο σχηματισμού χαλκού-: Το θειούχο χαλκό μετατρέπεται σε χαλκό φυσαλίδων-Cu2S + O2 → Cu2O + SO2. Cu2S + Cu2O → Cu + SO2.
Μετά{0}}μετατροπή: Ο λιωμένος χαλκός με φυσαλίδες μεταφέρεται σε φούρνους διύλισης μέσω κουταλιών και ειδικών μεταλλουργικών γερανών.
