กระบวนการถลุง

กระบวนการถลุง

การถลุงทองแดงแบบไพโรเมทัลโลจิคัล
ทองแดงแคโทดหรือที่รู้จักกันในชื่อทองแดงด้วยไฟฟ้า ผลิตโดยการถลุงและการกลั่นด้วยไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปเหมาะสำหรับแร่คอปเปอร์ซัลไฟด์คุณภาพสูง โดยทั่วไป การทำไพโรเมทัลโลหกรรมเกี่ยวข้องกับการเพิ่มปริมาณทองแดงในแร่ดั้งเดิมด้วยทองแดงสองสามเปอร์เซ็นต์หรือหนึ่งในพันของทองแดงเป็น 20%-30% ผ่านการทำให้บริสุทธิ์ จากนั้นจึงหลอมโลหะด้านที่หลอมเหลว (ด้าน) ในเตาหลอมแบบปิด เตาหลอมสะท้อนกลับ เตาไฟฟ้าหรือเตาแฟลชเป็นทองแดงเข้มข้น จากนั้นเนื้อด้านที่หลอมละลาย (ด้าน) ที่ผลิตจะถูกส่งไปยังตัวแปลงเพื่อเป่าเป็นทองแดงดิบ จากนั้นออกซิไดซ์และทำให้บริสุทธิ์ในเตาหลอมสะท้อนกลับเพื่อขจัดสิ่งเจือปน หรือหล่อลงในแผ่นแอโนดสำหรับอิเล็กโทรไลซิสเพื่อให้ได้ทองแดงด้วยไฟฟ้าด้วยเกรดสูงถึง 99.9 % กระบวนการนี้สั้นและสามารถปรับเปลี่ยนได้ และอัตราการคืนสภาพของทองแดงสามารถเข้าถึง 95% อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกำมะถันในแร่ถูกปล่อยออกมาเป็นก๊าซเสียของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในขั้นตอนการผลิตและการเป่าด้านสองขั้นตอน จึงไม่ง่ายที่จะกู้คืนและก่อให้เกิดมลภาวะได้ง่าย ในช่วงทศวรรษ 1990 การถลุงแร่ในสระหลอมเหลว เช่น วิธีเงิน วิธี Noranda และวิธี Mitsubishi ของญี่ปุ่นปรากฏขึ้น และการนำไพโรเมทัลโลวิทยาค่อยๆ พัฒนาไปสู่แบบต่อเนื่องและเป็นอัตโนมัติ
การถลุงทองแดงจากแร่ทองแดง: ยกตัวอย่างคาลโคไพไรต์ ขั้นแรกให้ผสมทรายเข้มข้น ฟลักซ์ (หินปูน ทราย ฯลฯ) และเชื้อเพลิง (โค้ก ถ่าน หรือแอนทราไซต์) แล้วใส่เข้าไปในเตาหลอมแบบ "ปิด" เพื่อทำการถลุงที่ ประมาณ 1,000 องศา เป็นผลให้ส่วนหนึ่งของกำมะถันในแร่กลายเป็น SO₂ (ใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริก) และสิ่งสกปรกส่วนใหญ่ เช่น สารหนูและพลวงกลายเป็นสารระเหย เช่น As₂O₃ และ Sb₂O₃ และถูกกำจัดออก: 2CuFeS₂+O₂{{3} }Cu₂S+2FeS+SO₂↑. เหล็กซัลไฟด์ส่วนหนึ่งจะถูกแปลงเป็นออกไซด์: 2FeS+3O₂=2FeO+2SO₂↑ Cu2S และ FeS ที่เหลือ ฯลฯ หลอมรวมกันเป็น "ด้าน" (ส่วนใหญ่เกิดจากการละลายร่วมกันของ Cu2S และ FeS โดยมีปริมาณทองแดงอยู่ระหว่าง 20% ถึง 50% และมีปริมาณกำมะถันระหว่าง 23% ถึง 27%) และ FeO และตะกรันในรูปแบบ SiO2: FeO+SiO2=FeSiO2 ตะกรันลอยอยู่บนผิวด้านที่หลอมละลายและแยกออกได้ง่าย จึงช่วยขจัดสิ่งสกปรกบางส่วนได้ จากนั้นผิวด้านจะถูกย้ายไปยังตัวแปลง และหลังจากเติมฟลักซ์ (ทรายควอทซ์) แล้ว อากาศจะถูกเป่าเข้าไป (1100-1300 องศา ) เนื่องจากเหล็กมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนมากกว่าทองแดง และทองแดงมีความสัมพันธ์กับซัลเฟอร์มากกว่าเหล็ก FeS ในเนื้อด้านจะถูกแปลงเป็น FeO ก่อนรวมกับฟลักซ์เพื่อสร้างตะกรัน จากนั้น Cu2S จะถูกแปลงเป็น Cu2O ซึ่ง ทำปฏิกิริยากับ Cu2S ให้เกิดทองแดงดิบ (มีทองแดงประมาณ 98.5%) 2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂↑, 2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂↑ จากนั้นย้ายทองแดงดิบเข้าไปในเตาสะท้อนกลับ เติมฟลักซ์ (ทรายควอทซ์) และปล่อยให้อากาศเข้าไปเพื่อออกซิไดซ์สิ่งเจือปนในทองแดงดิบ ซึ่งจะถูกกำจัดออกโดยการสร้างตะกรันพร้อมกับฟลักซ์ หลังจากที่สิ่งสกปรกถูกกำจัดออกไปในระดับหนึ่ง น้ำมันหนักจะถูกฉีดพ่นเข้าไป และก๊าซรีดิวซ์ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้ของน้ำมันหนัก จะลดออกไซด์ของถ้วยรัสเป็นทองแดงที่อุณหภูมิสูง ทองแดงที่ผ่านการกลั่นแล้วจะมีทองแดงประมาณ 99.7%
นอกจากทองแดงเข้มข้นแล้ว เศษทองแดงยังเป็นหนึ่งในวัตถุดิบหลักสำหรับทองแดงกลั่น รวมถึงเศษทองแดงเก่าและเศษทองแดงใหม่ เศษทองแดงเก่ามาจากอุปกรณ์เก่า เครื่องจักรเก่า อาคารร้าง และท่อใต้ดิน เศษทองแดงใหม่มาจากเศษทองแดงที่ถูกทิ้งโดยโรงงานแปรรูป (อัตราส่วนผลผลิตของวัสดุทองแดงอยู่ที่ประมาณ 50%) โดยทั่วไปอุปทานเศษทองแดงค่อนข้างคงที่ เศษทองแดงสามารถแบ่งออกเป็น: เศษทองแดงเปลือย: เกรดสูงกว่า 90%; เศษทองแดงสีเหลือง (ลวด): วัสดุที่มีทองแดง (มอเตอร์เก่า แผงวงจร) ทองแดงที่ผลิตจากเศษทองแดงและวัสดุอื่นที่คล้ายคลึงกันเรียกอีกอย่างว่าทองแดงรีไซเคิล
การถลุงทองแดงแบบเปียก
เรือเหมาะสำหรับคอปเปอร์ออกไซด์เกรดต่ำ และทองแดงที่ผ่านการกลั่นแล้วเรียกว่าทองแดงด้วยไฟฟ้า การถลุงแบบเปียกสมัยใหม่ประกอบด้วยการคั่ว-ชะล้าง-อิเล็กโทรไลต์ด้วยกรดซัลฟูริก การชะ-สกัด-อิเล็กโตรไลติก การชะล้างด้วยแบคทีเรีย และวิธีการอื่น ๆ ซึ่งเหมาะสำหรับการชะล้างแบบฮีป การชะล้างถัง หรือการชะล้างแร่เชิงซ้อนคุณภาพต่ำ แร่คอปเปอร์ออกไซด์ และ แร่เสียที่มีทองแดง เทคโนโลยีการถลุงแบบเปียกกำลังได้รับการส่งเสริมอย่างค่อยเป็นค่อยไป และคาดว่าจะถึง 20% ของผลผลิตทั้งหมดภายในสิ้นศตวรรษนี้ การถลุงแบบเปียกช่วยลดต้นทุนการถลุงทองแดงได้อย่างมาก
สถานะภายในประเทศ
อุตสาหกรรมถลุงทองแดงเป็นอุตสาหกรรมพื้นฐานในระบบเศรษฐกิจของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประเทศของฉันอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาอุตสาหกรรม และความต้องการทองแดงยังคงมีอัตราการเติบโตที่สูง สถานะของอุตสาหกรรมถลุงทองแดงในเศรษฐกิจของประเทศจะยังคงดีขึ้นต่อไป
การกระจายของโลก
ทรัพยากรแร่ทองแดงของโลกค่อนข้างอุดมสมบูรณ์ ทองแดงนั้นสกัดจากแร่ได้ไม่ยาก แต่แหล่งสะสมที่สามารถใช้ประโยชน์ได้ค่อนข้างหายาก บางแห่ง เช่น เหมืองทองแดงในเมืองฟาหลุน ประเทศสวีเดน เป็นแหล่งความมั่งคั่งมหาศาลมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 วิธีหนึ่งในการสกัดโลหะนี้คือการอบแร่ซัลไฟด์แล้วแยกคอปเปอร์ซัลเฟตที่เกิดขึ้นด้วยน้ำ หลังจากไหลผ่านพื้นผิวตะไบเหล็ก ทองแดงจะตกตะกอน และชั้นบาง ๆ ที่เกิดขึ้นจะแยกออกได้ง่าย ทองแดงที่พิสูจน์แล้วของโลกอยู่ที่ประมาณ 350 ล้านถึง 570 ล้านตัน ซึ่งเหมืองทองแดงพอร์ฟีรีคิดเป็นประมาณ 76% ของทั้งหมด จากมุมมองของการกระจายตัวในระดับภูมิภาค มีห้าภูมิภาคที่มีปริมาณสำรองทองแดงมากที่สุดในโลก:
แอฟริกา: Luilu (Kolwezi) ในคองโก, Shituru, Luanshya และ Baliba ในแซมเบีย, Mufulira, Nchanga TLP, Nkana (Rokana)
เอเชีย: China Silver (Jinchuan)/Gansu, Shandong/Yanggu Xiangguang Copper Daye, Guixi, Huludao, Jinchang, Shanghai, Tianjin, Yunnan, อินเดีย Parla Copper (Dahei), Tuticorin, อิหร่าน Sarchesme, Japan Besshi/Ehime (Toyo Smelter), โคซากะ (อาคิตะ) นาโอชิมะ (คากาวะ), โอนาฮามะ (ฟุกุชิมะ), ซากะ เซกิ (โออิตะ), ทามาโนะ (โอคายามะ), คาซัคสถาน บัลคาชมิส, โรงถลุงแร่เซซคัซกัน, โรงถลุงแร่ออนซัน I ของเกาหลีใต้, โรงถลุงแร่ออนซัน 2, ฟิลิปปินส์ อิซาเบล/ไรท์ (โรงหลอมและการกลั่นของฟิลิปปินส์ สมาคม) โรงถลุงอัลมาลิกแห่งอุซเบกิสถาน
ยุโรป: Brixlegg, ออสเตรีย; เบียร์ส, เบลเยียม; โฮโบเกน UM Pirdop ฟินแลนด์; ฮัมบูร์ก, เยอรมนี; เฮตเทอร์สไตน์ ลูเนน 170 อิตาลี; โปเดมากรา, โปแลนด์; Głogów I, Głogów II, Legnica Smelter, โรมาเนีย; คิรอฟกราด (คาราตะ), รัสเซีย; Krasnouralsk Smelter, Nadezhdinsky, Norilsk Smelter, Central Urals Smelter, สเปน; เกาะลุน, สวีเดน; วอลซอลล์ สหราชอาณาจักร; บอร์, ยูโกสลาเวีย