I. Råvareoversikt
1. Høy-malm
Inkludert kobberkonsentrater (hovedsakelig sulfidmalm) oppnådd gjennom mineralforedling, høy-råmalm og innfødte kobbermalmer.
2. Lav-malm
Refererer først og fremst til lav-kobbermalm,-kobberholdig avfallsbergarter, ildfaste oksidmalmer, gruvepilarer og avgangsavfall som er vanskelig å gjenvinne ved bruk av eksisterende mineralbehandlingsteknologier.
3. Resirkulert kobberråmateriale
Hovedsakelig diverse kobberskrap, inkludert:
Rent kobberskrap og skrap av kobberlegeringer generert av ikke-jernholdige metallbedrifter (inkludert kobber-holdig aske og slagg).
Kobberskrap fra industrisektorer som produserer forbruksvarer (inkludert behandling av rester, flis, avfallsprodukter, brukte maskindeler og elektriske avfallsanlegg).
Sosialt kobberskrap (f.eks. avfallsledninger, brukte husholdningsapparater).
Ikke-jernholdig metallskrap fra nasjonal forsvarsindustri og militærindustri (hovedsakelig skallhylser, avfallskommunikasjon og elektronisk utstyr, avfall fra elektriske anlegg og demonterte deler fra utrangert militærutstyr).
4. Kobber-avfall
Hovedsakelig kobberholdig-farlig avfall (kode: HW22) fra industrier som glassproduksjon, ikke-jernholdig metallbearbeiding og smelting, og produksjon av elektroniske komponenter, inkludert:
Slam fra kobbergalvanisering.
Slagg og slam fra kobbersmelteprosesser.
Avfall av kobberetsingsløsninger og slam fra kretskortproduksjon og kobberplateetsing.
Slam generert fra syrebehandling av kobberoksid.
Avgangsmasser fra kobberkonsentratorer.
Kobbermatte fra blysmelteverk.
II. Smelting av kobberkonsentrater
1. Tradisjonelle smelteprosesser
Tradisjonelle pyrometallurgiske prosesser for kobberkonsentrater inkluderer hovedsakelig etterklangsovnssmelting, masovnssmelting og elektrisk ovnssmelting. Tilsvarende forbehandling er nødvendig før smelting.
1.1 Forbehandling av kobberkonsentrater
Inkludert malmblanding og lagring, knusing, tørking (tørking med roterende trommel, hurtigtørking) og steking.
1.1.1 Oksidativ brenning av kobberkonsentrater
Justerer graden av matte for etterklangs- eller elektrisk smelting, fjerner en del av svovelet for svovelsyreproduksjon, og får sintrede aggregater som er egnet for produksjon.
1.1.2 Sulfateringsbrenning av kobberkonsentrater
Brukes i hydrometallurgiske prosesser for å produsere elektrovunnet kobber (sjelden brukt) og kobbersulfat (brukt av noen få bedrifter).
1.1.3 Steketeknologi
Teknologi for steking av fluidisert lag er generelt tatt i bruk for steking av kobberkonsentrat.
1.2 Smelteprosess
1.2.1 Råvarer og hjelpemidler
Råvarer: Grønne konsentrater, brente malmer eller deres blandinger.
Flukser: Kvartsitt.
Flukser: Kvartsitt (SiO₂ 85-90%) og kalkstein (CaO Større enn eller lik 50%) som slaggdannere.
Drivstoff: Pulverisert kull, tungolje, naturgass og koks (elektrisitet til elektriske ovner).
Returmaterialer: Røykstøv, kalde materialer og omformerslagg som dannes under smelting.
1.2.2 Nøkkelreaksjoner
Dekomponering av forbindelser
Kopiritt (CuFeS₂) dekomponering: CuFeS₂ → CuS₂ + FeS + S
Høy-jernsulfidnedbrytning: FeS₂ → FeS + S
Karbonatdekomponering: CaCO₃ (kalsiumkarbonat) → CaO + CO₂ (liknende for magnesiumkarbonat)
Oksidasjon av sulfider
FeS + O₂ → FeO + SO₂ (delvis)
S + O2 → SO2
MeS (andre metallsulfider) + O₂ → MeO + SO₂
Mattdannelsesreaksjon Kobbersulfid (CuS₂), jernsulfid (FeS) og andre metallsulfider reagerer for å danne kobbermatte: CuS₂ + FeS → CuS₂·FeS (inneholder andre metallsulfider)
Slaggdannelsesreaksjon Metalloksider kombineres for å danne smeltet slagg: FeO + CaO + SiO₂ → FeO·CaO·SiO₂ (vanlig ternær slagg i ikke-jernholdig smelting)
1.2.3 Hovedprodukter
Kobbermatt: En forbindelse av flere metallsulfider, hovedsakelig sammensatt av kobber, jern og svovel (Cu-innhold ~30%), sendt til omformere for blisterkobberproduksjon.
Slagg: En forbindelse av flere metalloksider (hovedsakelig jern-, silisium- og kalsiumoksider), vann-bråkjølt for å bli vann-granulert slagg (brukt som råmateriale i byggematerialeindustrien, f.eks. sementfabrikker, mursteinfabrikker).
Røykstøv: Et gjenvinningsprodukt av flyktige metaller (f.eks. bly, sink, antimon).
1.3 Etterklangsovnssmelting
En horisontal metallurgisk ovn som smelter metaller ved direkte oppvarming av materialer med flammer, bestående av tre hoveddeler: forbrenningsanordning, smeltekammer og avtrekk. Hele ildstedet er et rektangulært smeltekammer foret med ildfaste materialer.
Struktur: Ovnsfundament, ildsted, ovnsvegg, ovnstak, ladeport, produktutløpsport og røykrør. Hjelpeutstyr inkluderer ladeenheter, sprengningsenheter, røykeksosenheter og enheter for utnyttelse av spillvarme.
Ildfaste materialer: Bue-formede ovntak bruker silika murstein; hengende ovnstak og sidevegger bruker magnesia murstein, magnesia-krom murstein, krom-magnesia murstein eller magnesia-alumina murstein; ildsteder er sintret med magnesium-jernsand (magnesiumoksid og jernoksid).
Fordeler: Enkel struktur, lav investering, bred tilpasningsevne til drivstoff og råvarer (egnet for fin-kornede materialer), enkel stor-drift og lave kostnader.
Ulemper: Høyt drivstofforbruk, stort røykgassvolum, lav SO₂-konsentrasjon (vanskelig å gjenvinne, forårsaker miljøforurensning).
Forbedringer: Oksygen-anriket sprengning, reduksjon av luftlekkasje eller oksygeninjeksjon av konsentrater i ovnen for å øke produksjonskapasiteten og SO₂-konsentrasjonen (lav-konsentrasjon av svovelsyreproduksjon via Topsøe-prosessen).
1.4 Masovnssmelting
En vertikal smelteovn som består av et ovnsfundament, ildsted, sjakt, ovnstopp og røykrør. Ovnstoppen er utstyrt med lade- og røykutløpsporter; flere luftporter er anordnet på begge sider av den nedre akselen for sprengning; ildstedet har smelteutløp og tømmeporter (en utløpsport for hovedildstedet).
Struktur: Full vann-kappestruktur (ildsted, sjakt, ovnstopp og røykrør bruker fordampende vannkapper for å forbedre den totale termiske effektiviteten-over 4 tonn damp per kvadratmeter ovn per time).
Blåseutstyr: Sentrifugalblåsere (rotblåsere for små ovner).
Prosess: Ovnladning (koks + flussmiddel + konsentrat) tilsettes fra toppen; luft blåses inn fra de nedre luftportene. Koksforbrenning i luftportområdet øker temperaturen over 1200 grader. Materialer som sakte synker gjennomgår forvarming, dehydrering, nedbrytning, mattdannelse og slaggdannelse. Smelter med høy-temperatur faller ned i ildstedet, separeres ved sedimentering og slippes ut fra henholdsvis slaggporten og matporten.
Etter-behandling: Slagg er vann-slukket (brukes som byggematerialer); matte sendes til PS-omformere for blisterkobberproduksjon; røykgass kjøles (luftforvarmer + overflatekjøler), avstøves (baghouse-filter), avsvovles (alkali-spraytårn) og slippes ut til standard.
1.5 Kobber Matt Konvertering
1.5.1 Konverterstruktur
En roterbar horisontal badsmelteovn for konvertering av stål og matt (PS-omformer for kobbermatt-konvertering). Ovnskroppen er sylindrisk, horisontalt plassert, laget av kjelestålplater, med hodestrukturer i begge ender og foret med ildfaste materialer (magnesiakloss). Den ene enden er utstyrt med et tungoljeforbrenningshull.
Nøkkelkomponenter:
Tungoljeforbrenningssystem (for ovnstørking og varmekonservering, fjernet under produksjon): Inkluderer giroljepumper, strømningsmålere, trykktermometre, elektriske varmeovner, trykkreduksjonsventiler og lavtrykksdyser (drivstoff: 100# tungolje).
Ovnsmunning (plassert i midten): Brukes til lading (smeltet matt, kalde materialer, kvartsfluss) og tømming (blister kobber, slagg, røykgass).
Roterende enhet: Driver ovnskroppen til å rotere til enhver posisjon med 6 omdreininger per minutt via en motor og girkasse.
Røykeksosenhet: Inkluderer en horisontalt bevegelig hette, vann-mantlet fast røykrør (med vertikalt bevegelig hettedør) og motvektsmekanisme (forseglet under ombygging).
Utstyr for utnyttelse av spillvarme: Inkluderer i hovedsak røykgass fordampende vannkappe vannforsyningsenheter og damputgangssystemer.
1.5.2 Prosessoversikt
Lading: Smeltet matte fra smelteovner transporteres via øser og spesielle metallurgiske kraner, sakte helles inn i omformeren; kvartsfluks tilsettes ovenfra den faste røykkanalen via en kvantitativ mater og båndtransportør; trykkluft blåses inn fra de bakre luftdysene.
Konverteringsstadier:
Slaggdannende-stadium: Matte og kalde materialer tilsettes i partier, etterfulgt av slaggutslipp. Nøkkelreaksjon: Oksidasjon av jernsulfid for å danne slagg-FeS + O₂ → FeO + SO₂; FeO + SiO2 → FeO·SiO2.
Kobber-dannende stadium: Kobbersulfid omdannes til blisterkobber-Cu₂S + O₂ → Cu₂O + SO₂; Cu2S + Cu2O → Cu + SO2.
Etter-konvertering: Smeltet blisterkobber transporteres til raffineringsovner via øser og spesielle metallurgiske kraner.
