Tradycyjna zasada wytapiania sprzętu pirometalurgicznego koncentratu siarczku miedzi jako głównego surowca

Wytapianie odnosi się głównie do wytapiania kamienia, którego celem jest utlenienie pewnej ilości żelaza w koncentracie miedzi lub prażonej rudzie i usunięcie go z formacji żużla, takich jak płonna skała płonna i topnik, w wyniku czego powstaje kamień bogaty w miedź (xCu2S · yFeS). Całkowita ilość miedzi, żelaza i siarki w kamieniu często stanowi od 80 do 90 procent, a prawie wszystkie metale szlachetne we wsadzie do pieca wchodzą w kamień.
Tradycyjne urządzenia do wytapiania kamienia to wielki piec, piec pogłosowy, piec elektryczny itp. Nowo wybudowane nowoczesne duże huty miedzi wykorzystują głównie piece zawiesinowe. Wielki piec do wytapiania to piec pionowy, który od dawna jest używany przez małe kraje do bezpośredniego wytapiania miedzi. Tradycyjną metodą jest spiekanie i wytapianie w wielkim piecu. Koncentrat miedzi siarczkowej jest najpierw spiekany i prażony w celu usunięcia części siarki, tworząc spieczoną grudkę. Jest dodawany do pieca warstwami z topnikiem, koksem i innymi materiałami wsadowymi, a podczas wytapiania wytwarza kamień i żużel odpadowy. Ta metoda charakteryzuje się niską zawartością SO2 w spalinach, co utrudnia ekonomiczny odzysk siarki. W celu wyeliminowania zagrożenia dymem i odzyskania siarki z koncentratów w latach 50-tych opracowano metodę wytapiania koncentratu w piecu wielkopiecowym, która polega na mieszaniu i ugniataniu koncentratu siarczku miedzi na pastę, a następnie dodawaniu pewnych bloków, topnika, koksu itp. partii z centralnego portu zasilającego na górze pieca, aby utworzyć uszczelnienie materiału, zmniejszyć wyciek powietrza i zwiększyć stężenie SO2. Ugnieciony materiał jest suszony i prażony gorącymi gazami spalinowymi w piecu w celu utworzenia kolumny ze spiekanego materiału, a materiał blokowy jest również owijany wokół kolumny ze spiekanego materiału w kształcie kolumny, aby zachować oddychalność i zapewnić normalne działanie operacji wytapiania.
Zawartość miedzi w kamieniu zależy od gatunku koncentratu i szybkości odsiarczania podczas procesu prażenia i wytapiania. Światowy gatunek kamienia zawiera zazwyczaj od 40 procent do 55 procent miedzi. Wytwarzanie wysokiej jakości kamienia może w większym stopniu wykorzystać ciepło reakcji siarczkowej i skrócić czas nadmuchu następnego procesu. Zawartość miedzi w żużlu z wytapiania zależy od stopnia kamienia, a zawartość miedzi w żużlu odpadowym wynosi na ogół od 0,4% do 0,5%. Główne reakcje podczas procesu topienia to:
2CuFeS2→Cu2S plus 2FeS plus S
Cu2O plus FeS→Cu2S plus FeO
2FeS plus 3O2 plus SiO2→2FeO·SiO2 plus 2SO2
2FeO plus SiO2→2FeO·SiO2
Piec pogłosowy jest prostokątny i zbudowany z wysokiej jakości materiałów ogniotrwałych. Palnik znajduje się w głowicy pieca, a spaliny odprowadzane są z ogona. Materiał pieca jest dodawany z górnej lub górnej części ściany bocznej, a kamień jest odprowadzany przez port kamienia w dolnej części ściany bocznej. Żużel jest odprowadzany z otworu wylotowego żużla pod ścianą boczną lub ścianą czołową. Temperatura głowicy pieca wynosi od 1500 stopni do 1550 stopni, temperatura ogona pieca wynosi od 1250 stopni do 1300 stopni, a temperatura spalin na wylocie wynosi około 1200 stopni. Podczas wytapiania i prażenia rudy zużycie paliwa wynosi od 10 do 15 procent, a zużycie energii złoża wynosi 3-6 t/(m2 · dzień). Koncentrat miedzi jest podawany bezpośrednio do pieca, przy udziale paliwa od 16 do 25 procent i współczynniku zużycia energii złoża wynoszącym 2-4 t/(m2 · dzień) i nazywa się to wytapianiem surowego koncentratu.
Proces wytapiania w piecu pogłosowym jest odpowiedni do przetwarzania sproszkowanego koncentratu flotacyjnego. Szybkość odsiarczania procesu wytapiania w piecu pogłosowym jest niska, tylko 20% ~ 30%, co jest odpowiednie do przetwarzania koncentratu o wysokiej zawartości miedzi. Jeśli surowiec zawiera mało miedzi i dużo siarki, przed wytopem należy go upiec. Skala produkcji pieca pogłosowego może być na dużą skalę i ma dużą zdolność dostosowywania się do surowców i paliw. Od dawna jest to główne urządzenie do wytapiania miedzi. W latach 70. XX w. kraje badały możliwości udoskonalenia wytapiania w piecach pogłosowych, a niektóre stosowały urządzenia do rozpylania tlenu do wtryskiwania koncentratów do pieca w celu wzmocnienia uszczelnienia w celu zwiększenia stężenia SO2. Pierwsza huta China Baiyin Corporation dodała koncentrat miedzi do wytopu w piecu pogłosowym do wielkiego wytapiania, co poprawiło wytrzymałość wytapiania, a gazy spalinowe można wykorzystać do produkcji kwasu siarkowego. Do wczesnych lat 80-tych wydajność pieca pogłosowego utrzymywana na całym świecie nadal zajmowała pierwsze miejsce w urządzeniach do wytapiania miedzi. Elektryczny piec skrzynkowy, ale piec pogłosowy ma dużą ilość spalin i tylko około 1 procent SO2 jest trudny do odzyskania. Sprawność cieplna pieca pogłosowego wynosi tylko 25% ~ 30%, a ciepło reakcji w procesie wytapiania jest zużywane mniej, a potrzebne ciepło jest dostarczane głównie przez dodatkowe paliwo.
W piecu elektrycznym do wytapiania miedzi wykorzystuje się oporowy piec łukowy, zwany także górniczym piecem termoelektrycznym, który posiada szerokie możliwości dostosowania do materiałów. Jest powszechnie stosowany na obszarach o niskich cenach energii elektrycznej oraz do przetwarzania koncentratów zawierających ogniotrwałą płonną płonną. Ilość gazów spalinowych wytwarzanych podczas wytapiania w piecu elektrycznym jest stosunkowo niewielka. Przy odpowiedniej kontroli stężenie SO2 w spalinach może osiągnąć około 5 proc., co jest korzystne dla odzysku siarki.
Piece elektryczne do wytapiania miedzi są przeważnie prostokątne, a kilka jest okrągłych. Duże piece elektryczne mają zazwyczaj długość od 30 do 35 m, szerokość od 8 do 10 m i wysokość od 4 do 5 m. Wykorzystują one sześć samospiekających się elektrod o średnicy od 1,2 m do 1,8 m i są zasilane przez trzy transformatory jednofazowe. Moc pozorna pieca elektrycznego waha się od 3000 do 50000 kilowoltów amperów, przy jednostkowej mocy powierzchni złoża pieca około 100 kW/m2, wskaźniku energii złoża 3-6 t/(m2 · dzień), mocy wsadu pieca zużycie od 400 do 500 kW · h/t, a zużycie pasty elektrodowej około 2-3 kg/t.
Wytapianie błyskawiczne polega na wysuszeniu mieszaniny koncentratu siarczku miedzi i topnika do zawartości wody poniżej 0},3%, wymieszaniu jej z gorącym powietrzem (lub tlenem lub powietrzem wzbogaconym w tlen), rozpyleniu jej w piecu w celu szybkiego utlenienia i topnienia i generowania kamienia i żużla. Jego zaletą jest to, że piec elektryczny ma wysoką wytrzymałość topnienia i może w pełni wykorzystać ciepło reakcji utleniania siarczków. Zmniejsz energochłonność procesu wytapiania. Piec rurowy Wytapianie błyskawiczne może regulować stopień kamienia w szerokim zakresie, zwykle kontrolowanym na poziomie około 50 procent, co jest korzystne dla następnego etapu konwersji. Jednak żużel zawiera wysoką zawartość miedzi i wymaga dalszej obróbki.
Stężenie SO2 w spalinach może przekraczać 8 proc.
Dmuchanie matowe wykorzystuje tę właściwość, że siarczek żelazawy jest łatwiejszy do utlenienia niż siarczek miedziawy. W konwerterze poziomym powietrze jest wdmuchiwane do stopionego kamienia w celu utlenienia siarczku żelaza do tlenku żelaza, który jest następnie usuwany przez tworzenie żużla z dodatkiem topnika kwarcowego. Inne zanieczyszczenia są częściowo usuwane, a następnie wdmuchiwanie kontynuuje utlenianie siarki w siarczku miedziawym do gazów spalinowych, w wyniku czego surowa miedź zawiera od 98 do 99 procent miedzi, a metale szlachetne również wchodzą do surowej miedzi.
Konwersja kamienia miedziowego jest reakcją egzotermiczną, którą można przeprowadzić przez samonagrzewanie. Zwykle należy dodać trochę zimnych materiałów, aby wchłonąć nadmiar ciepła. Żużel po przedmuchaniu ma wysoką zawartość miedzi, zwykle od 2 do 5 procent, i jest zawracany do pieca do wytapiania lub poddawany obróbce metodami takimi jak wzbogacanie lub rozcieńczanie w piecu skrzynkowym. Stężenie SO2 w nadmuchowych gazach spalinowych jest stosunkowo wysokie, na ogół w zakresie od 8 procent do 12 procent, które można wykorzystać do produkcji kwasu. Proces wdmuchiwania odbywa się na ogół za pomocą konwertera poziomego o pracy przerywanej. Powietrze o ciśnieniu manometrycznym około 1 kgf/cm2 jest wdmuchiwane do wytopu przez rząd otworów powietrznych zainstalowanych wzdłuż konwertera. Zasilanie, odprowadzanie żużla, odprowadzanie miedzi i odprowadzanie dymu przechodzą przez wylot pieca na korpusie pieca.
Pirorafinacja i rafinacja elektrolityczna Pirorafinacja miedzi surowej wykorzystuje fakt, że niektóre zanieczyszczenia mają większe powinowactwo do tlenu niż miedź, a ich tlenki są nierozpuszczalne w ciekłej miedzi i są usuwane przez żużlowanie utleniające lub ulatnianie. Podczas procesu redukcji powierzchnię miedzianej cieczy należy przykryć węglem drzewnym lub koksem, aby zapobiec ponownemu utlenieniu. Po rafinacji można go odlać do anody miedzianej lub wlewka miedzianego do rafinacji elektrolitycznej. Proces polega na dodaniu ciekłej miedzi do pieca rafinacyjnego w celu podgrzania lub dodaniu stałego materiału miedzianego do pieca w celu stopienia, a następnie wdmuchnięciu powietrza do cieczy miedzianej w celu utlenienia, ulotnienia zanieczyszczeń, żużlu z żużla, a następnie redukcji tlenku miedzi poprzez włożenie świeżego drewna lub wstrzyknięcie ciężkiego oleju, gazu ziemnego lub amoniaku do miedzianej cieczy. Żużel rafinacyjny zawiera wysoką zawartość miedzi, którą można zawrócić do konwertora w celu przetworzenia i rafinacji w piecu pogłosowym lub obrotowym piecu rafinacyjnym.
Cykl wdmuchiwania dzieli się na dwa etapy: pierwszy etap polega na utlenieniu FeS do FeO, usunięciu żużla i uzyskaniu białej matowej miedzi (Cu2S). Temperatura wytapiania waha się od 1150 stopni do 1250 stopni. Główną reakcją jest:
2FeS＋3O2→2FeO plus 2SO2
2FeO plus SiO2→2FeO·SiO2
Temperatura wytapiania waha się od 1200 stopni do 1280 stopni, a miedź z białego lodu jest wdmuchiwana i rafinowana na gruboziarnistą miedź zgodnie z następującą reakcją:
2Cu2S＋3O2→2Cu2O plus 2SO2
Cu2S plus 2Cu2O→6Cu plus SO2

Powyższa treść jest zorganizowana przez firmę Superb heater Company, supergrzejnik. Głównie produkcja profesjonalna: przemysłowe elementy grzejne, elementy do pomiaru temperatury, urządzenia produkcyjne, akcesoria i surowce, takie jak grzejniki rurowe, grzejniki rurowe, grzejniki taśmowe, grzejniki ceramiczne, grzejniki z gumy silikonowej, termopary itp.

Witamy globalnych partnerów branżowych w celu omówienia współpracy!