Kuparin sulatus
Kuparin sulatus
Kuparikaivoksesta louhittavasta kuparimalmista tulee rikastamisen jälkeen kuparirikastetta tai kuparimalmihiekkaa, jolla on korkea kuparipitoisuus. Kuparirikaste on sulatettava ja uutettava ennen kuin siitä voi tulla jalostettua kuparia ja kuparituotteita.
A. Elektrolyyttinen kupari ja puhdistettu kupari
Teollisuudessa käytettävä kupari sisältää elektrolyyttistä kuparia (sisältää 99,9-99,95 % kuparia) ja puhdistettua kuparia (sisältää 99,5-99,7 % kuparia). Ensin mainittua käytetään sähköteollisuudessa erikoisseosten, metallilankojen ja lankojen valmistukseen. Jälkimmäisestä valmistetaan muita metalliseoksia, kupariputkia, kuparilevyjä, akseleita jne.
B. Kuparin sulatusprosessi
Kuparimetallurgisen teknologian kehitys on käynyt läpi pitkän prosessin, mutta kuparin sulatus perustuu edelleen pääosin pyrometallurgiaan ja sen tuotanto on noin 85 % maailman kuparin tuotannosta. Nykyaikaista hydrometallurgista tekniikkaa edistetään vähitellen, ja hydrometallurgian käyttöönotto on alentanut huomattavasti kuparin sulatuskustannuksia.
Katsotaanpa tarkemmin kahta kuparin sulatusmenetelmää, pyrometallurgiaa ja hydrometallurgiaa (SX-EX).
a. Pyrometallurginen kuparin sulatus:
Katodikuparia, joka tunnetaan myös nimellä elektrolyyttinen kupari, tuotetaan sulattamalla ja elektrolyyttisellä raffinaatiolla, mikä yleensä sopii korkealaatuisille kuparisulfidimalmeille. Pyrometallurgiaan kuuluu yleensä ensin alkuperäisen malmin kuparipitoisuuden lisääminen muutamalla prosentilla tai tuhannesosalla kuparia 20-30 prosenttiin malmin viimeistelyllä ja sitten sen käyttäminen kuparirikasteena mattasulatukseen suljetussa masuunissa, kaikuuunissa, sähköuuni tai liekkiuuni. Tuloksena oleva matta (matta) lähetetään sitten konvertteriin puhallusta varten raakakupariksi, minkä jälkeen se hapetetaan ja puhdistetaan toisessa kaikuuunissa epäpuhtauksien poistamiseksi tai valetaan anodilevyiksi elektrolyysiä varten, jolloin saadaan elektrolyyttistä kuparia, jonka laatu on jopa 99,9. %. Tämä prosessi on lyhyt ja mukautuva, ja kuparin talteenottoaste voi nousta 95 %:iin, mutta koska malmissa oleva rikki poistetaan rikkidioksidin jätekaasuna mattavalmistuksen ja puhalluksen kahdessa vaiheessa, sitä ei ole helppo ottaa talteen ja se on altis. saastumiselle. Pyrometallurgia on viime vuosina vähitellen kehittynyt kohti jatkuvaa ja automatisoitua sulatusta, kuten hopeamenetelmää, Noranda-menetelmää ja Mitsubishi-menetelmää Japanissa.
Kuparirikasteen lisäksi kupariromu on myös jalostetun kuparin pääraaka-aine, mukaan lukien vanha romukupari ja uusi romukupari. Vanha kupariromu tulee vanhoista laitteista ja vanhoista koneista, hylätyistä rakennuksista ja maanalaisista putkista; uusi kupariromu tulee jalostuslaitosten hylätystä kupariromusta (kuparimateriaalien tuotantosuhde on noin 50 %). Yleensä kupariromun tarjonta on suhteellisen vakaata. Kupariromu voidaan jakaa: paljas kupariromu (laatu yli 90 %); keltainen kupariromu (langat); kuparia sisältävät materiaalit (vanhat moottorit, piirilevyt); romukuparista ja muista vastaavista materiaaleista valmistettu kupari, joka tunnetaan myös kierrätyskuparina.
b. Märkä kuparin sulatus:
Laiva soveltuu matalalaatuiselle kuparioksidille, ja valmistettu jalostettu kupari on elektrolyyttistä kuparia. Nykyaikaiseen märkäsulatukseen kuuluvat rikkihappopasutus-liuotus-elektrolyyttiset, liuotus-uutto-elektrolyyttiset, bakteeriliuotus- ja muut menetelmät, jotka soveltuvat huonolaatuisten kompleksimalmien, kuparioksidimalmien ja kuparia sisältävät jätemalmit. Märkäsulatustekniikkaa edistetään vähitellen, ja sen odotetaan saavuttavan 20 % kokonaistuotannosta tämän vuosisadan loppuun mennessä. Märkäsulatuksen käyttöönotto on alentanut huomattavasti kuparin sulatuskustannuksia.
Prosessin vuokaavio on seuraava: Näistä kuparin uutto (prosessi, jossa kupari tulee orgaaniseen kerrokseen vesikerroksesta) ja takaisinuutto (prosessi, jossa kupari tulee vesikerrokseen orgaanisesta kerroksesta) ovat tärkeitä nykyajan teknologisia keinoja. hydrometallurgia.
Pyrometallurgian ja hydrometallurgian kahdella prosessilla on seuraavat ominaisuudet:
(1) Jälkimmäisen sulatuslaitteisto on yksinkertaisempi, mutta epäpuhtauspitoisuus suurempi, mikä on edullinen lisä edelliseen.
(2) Jälkimmäisellä on rajoituksia, ja se riippuu malmin laadusta ja tyypistä.
(3) Ensimmäisen kustannukset ovat korkeammat kuin jälkimmäisen.
Voidaan nähdä, että hydrometallurgiatekniikalla on huomattavia etuja, mutta sen käyttöalue on rajallinen. Kaikkia kuparikaivoksia ei voida sulattaa tällä menetelmällä. Viime vuosina yhä useammat maat, mukaan lukien Yhdysvallat, Chile, Kanada, Australia, Meksiko ja Peru, ovat kuitenkin soveltaneet tätä prosessia useammissa kuparikaivoksissa teknisten parannusten ansiosta. Hydrometallurgian teknologian parantaminen ja sen soveltamisen edistäminen ovat alentaneet kuparin tuotantokustannuksia, lisänneet kuparikaivosten tuotantokapasiteettia, lisänneet sosiaalisten resurssien tarjontaa lyhyellä aikavälillä, aiheuttaneet suhteellista ylijäämää yhteiskunnan kokonaistarjonnasta ja hintoja vetävä vaikutus.
