Пирометалургично топене

Огненото рафиниране е основният метод за производство на мед днес, което представлява 80% до 90% от производството на мед, главно за обработка на сулфидни руди. Предимствата на пирометалургичното топене на мед са силна адаптивност на суровините, ниска консумация на енергия, висока ефективност и висока степен на възстановяване на метала. Топенето на мед чрез огън може да бъде разделено на две категории: едната е традиционни процеси, като топене в доменна пещ, топене в реверберационна пещ и топене в електрическа пещ. Вторият е съвременните процеси на укрепване, като топене във флаш пещ и топене в стопилка.

Поради важните глобални енергийни и екологични проблеми от средата на 20-ти век, енергията става все по-оскъдна, разпоредбите за опазване на околната среда стават все по-строги и разходите за труд постепенно се увеличават. Това доведе до бързото развитие на технологията за топене на мед от 80-те години на миналия век, принуждавайки традиционните методи да бъдат заменени с нови методи за укрепване, а традиционните методи за топене постепенно бяха премахнати. Впоследствие се появиха напреднали технологии като бързо топене и топене в топилни басейни, като най-важният пробив е широкото приложение на кислород или обогатен кислород. След десетилетия на усилия, бързото топене и топенето в стопилни басейни основно замениха традиционните пирометалургични процеси.

1. Процес на топене на огън

Пирометалургичният процес включва главно четири основни стъпки: топене на щейн, издухване на меден щейн (щейн), пирометалургично рафиниране на сурова мед и електролитно рафиниране на анодна мед.

Топене на сяра (щейн от меден концентрат): Използва се основно меден концентрат за топене на щейн с цел окисляване на малко желязо в медния концентрат, отстраняване на шлаката и производство на щейн с високо съдържание на мед.

Издухване на мат (сурова мед на мат): По-нататъшно окисление и шлака на мат за отстраняване на желязо и сяра от него, като се получава сурова мед.

Огнево рафиниране (сурова медна анодна мед): Суровата мед се отстранява допълнително от примеси чрез окисление и шлака, за да се получи анодна мед.

Електролитно рафиниране (анодна мед катодна мед): Чрез въвеждане на постоянен ток, анодната мед се разтваря и чистата мед се утаява на катода. Примесите навлизат в анодната кал или електролита, като по този начин се постига разделяне на медта и примесите и се получава катодна мед.

2. Класификация на пирометалургичните процеси

(1) Мигновено топене

Мигновеното топене включва три типа: флаш пещ Inco, флаш пещ Outokumpu и флаш топене ConTop. Флаш топенето е метод на топене, който напълно използва огромната активна повърхност на фино смлени материали за засилване на процеса на реакция на топене. След дълбоко изсушаване на концентрата, той се впръсква в реакционната кула с обогатен с кислород въздух заедно с потока. Частиците на концентрата се суспендират в пространството за 1-3 секунди и бързо претърпяват реакция на окисляване на сулфидни минерали с високотемпературен окислителен въздушен поток, освобождавайки голямо количество топлина, завършвайки реакцията на топене, което е процесът на производство на мат. Продуктите от реакцията попадат в резервоара за утаяване на флаш пещта за утаяване, като допълнително се разделят медния щейн и шлаката. Този метод се използва главно за матово топене на сулфидни руди като мед и никел.

Бързото топене започва производство в края на 1950-те години и е популяризирано и прилагано в повече от 40 предприятия поради значителни постижения в енергоспестяването и опазването на околната среда чрез непрекъснато усъвършенстване. Тази технология на процеса има предимствата на голям производствен капацитет, ниска консумация на енергия и ниско замърсяване. Максималният производствен капацитет на медна руда на една система може да достигне над 400 000 t/a, което е подходящо за фабрики с мащаб над 200 000 t/a. Изисква се обаче суровините да бъдат дълбоко изсушени до съдържание на влага по-малко от 0,3%, размер на частиците на концентрата по-малък от 1 mm, а примеси като олово и цинк в суровините не трябва да надвишават 6%. Недостатъците на процеса са сложно оборудване, висока степен на дим и прах и високо съдържание на мед в шлаката, което изисква обработка с разреждане.

2) Разтопен басейн

Топенето в топилния басейн включва метода на топене на мед Tenente, метода на Mitsubishi, метода на Osmet, метода на топене на медта на Вануков, метода на топенето на Isa, метода на Норанда, метода на ротационен конвертор с горно издухване (TBRC), метода на топене на сребърна мед, медта Shuikoushan метод на топене и метод на топене с дънно продухване, богато на кислород. Топенето в стопилка е процесът на добавяне на фин сулфиден концентрат към стопилката, докато в стопилката се вдухва въздух или промишлен кислород и се засилва процеса на топене в силно разбърквана стопилка. Благодарение на налягането, упражнявано от издухващия въздух върху разтопената вана, мехурчетата се издигат през вана, карайки „колона на стопилката“ да се движи, като по този начин осигурява значителен принос към стопилката. Нейните видове пещи включват хоризонтални, вертикални, въртящи се или фиксирани и има три вида методи на издухване: странично издухване, издухване отгоре и издухване отдолу.

Топенето на басейни се прилага в индустрията през 1970-те. Благодарение на добрите ефекти на пренос на топлина и маса в процеса на топене на разтопения басейн, металургичният процес може да бъде значително укрепен, постигайки целта за подобряване на производителността на оборудването и намаляване на консумацията на енергия в процеса на топене. Освен това изискванията към материалите за пещта не са високи. Подходящи са различни видове концентрати, сухи, мокри, едри и прахообразни. Пещта има малък обем, ниски топлинни загуби и добро енергоспестяване и защита на околната среда. По-специално, степента на дим и прах е значително по-ниска от тази при флаш топене.