1. Giriş
Pirometallurgiki mis eretmek, global kuwwatlylygyň 80% -den gowragyny emele getirýän, ilkinji arassalanan mis önümçiliginiň esasy ugry bolmagynda galýar. Bu proses mis sulfid konsentratlaryny (esasan hem xalkopirit, CuFeS₂) ýokary temperaturaly metallurgiýa amallarynyň birnäçesi arkaly ýokary arassa katod misine (≥99.99% Cu) öwürýär. Bu makalada çalt eretmekden, konwersiýadan, anod arassalamakdan we elektrolitik arassalamakdan ybarat bolan esasy integrasiýa edilen akym shemasy jikme-jik beýan edilýär.
2. Konsentrat taýýarlamak we garyşdyrmak
Mis konsentratlary (25-35% Cu) köpçülikleýin gämiler arkaly gelip gowuşýar we ýapyk ammarlarda saklanýar. Çyglylygyň mukdary adatça 8-12% bolýar we aşaky akymda eremekde partlamalaryň we aşa köp energiýa sarp edilişiniň öňüni almak üçin aýlanýan peçler ýa-da suwuklandyrylan gatlakly guradyjylar arkaly ≤0,3% -e çenli azaldylmalydyr.
Guradylan konsentrat flukslar (kwars, hek daşy), gaýtaryjylar we konwertor şlaklary bilen takyk gözegçilik edilýän proporsiýalarda garyşdyrylýar. Häzirki zaman zawodlarynda awtomatlaşdyrylan disk iýmitlendirijileri we ýük öýjükli ulgamlary ulanylýar, bu bolsa garyşdyrmagyň takyklygyny ±0,5% aralygynda üpjün edýär.
3. Çalt eremek
Mis sulfid konsentratlaryny gaýtadan işlemegiň iň öňdebaryjy tehnologiýasy çalt eretmek bolup, dünýäde Outotec (häzirki Metso) çalt eritme peçleri we Hytaýda işlenip düzülen kislorod bilen işleýän aşaky peçler bilen görkezilýär.
3.1 Prosesiň prinsipi
Gury konsentrat 850-950°C temperaturada gyzgyn, kislorod bilen baýlaşdyrylan howa akymyna (kislorod konsentrasiýasy 75-90%) guýulýar. Reaksiýalar (guratmak, oksidleşme, şlak we mat emele gelmek) 3-5 sekuntda tamamlanýar, reaksiýanyň ýylylygy awtotermal işleýşi saklaýar. Esasy reaksiýalara aşakdakylar girýär: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Esasy enjamlar
- Reaksiýa şahtasy: beýikligi 11-14 m, diametri 7-9 m, ýokary derejeli magnezit-hrom kerpiç we mis suw örtükleri bilen örtülen.
- Çökdüriji we siňdiriji şahta: matyň (65-75% Cu) we şlakyň agrawitasiýa arkaly bölünmegi.
- Galyndy ýyladyş kazany: bug öndürmek üçin ~550°C daşarky gazdan duýulýan ýylylygy gaýtaryp alýar.
- Kislorod-konsentrat gatnaşygy: 1.15-1.25 Nm³ O₂/t gurak konsentrat
- Reaksiýa walynyň temperaturasy: 1250-1300°C
- Mat temperaturasy: 1180-1220°C
- Şlak Fe/SiO₂ gatnaşygy: 1.1-1.4, şlakdaky mis ≤0.6%
3.3 Kritiki gözegçilik parametrleri
Bir gezeklik peçiň kuwwaty 4000-5500 t/gün konsentrata ýetýär, termal netijeliligi >98% we SO₂-ny 100% golaý tutmak bilen.
4. Konwertasiýa
Mat elektrik bilen gyzdyrylýan kir ýuwýan maşynlar ýa-da çemçeler arkaly Peirce-Smith konwertorlaryna ýa-da üznüksiz konwertasiýa peçlerine geçirilýär.
4.1 Şlak emele getirme tapgyry
Demir sulfidini oksidleşdirmek üçin kislorod bilen baýlaşdyrylan howa (25-35% O₂) üflenýär. 2-8% Cu saklaýan şlaklar gaýnadylyp, gaýtadan eredilmäge iberilýär.
4.2 Mis öndürmek tapgyry
Dowamly üflemek Cu₂S-i 1180-1230°C-da gabarçyk mise (98.5-99.3% Cu) öwürýär.
5. Anod peçlerini ýangyn bilen arassalamak
Blister mis oksidlenme-dikeltme arassalaýyş üçin 50-500 tonnalyk hereketsiz ýa-da egilýän anod peçlerine ýüklenýär.
5.1 Oksidleşme tapgyry
Howa ýa-da kislorod naýzalary suwda ýüzýän şlak hökmünde galan Fe, Ni, As, Sb we Bi-ni aýyrýar.
5.2 Azaltma tapgyry
Kislorod tebigy gaz, dizel ýa-da agaç sütünler arkaly 150-300 ppm çenli azaldylýar. Arassalanan mis 300-450 kg anodlara (Cu ≥99.0%) guýulýar.
6. Elektrolitik arassalamak
Anodlar CuSO₄-H₂SO₄ elektrolitinde katod hökmünde gurşun ýa-da titan ana boşluklary bolan elektrolitik öýjüklere ýerleşdirilýär.
6.1 Işleýiş şertleri
- Tok dykyzlygy: 220-320 A/m²
- Öýjük naprýaženiýesi: 0.22-0.32 V
- Elektrolitiň temperaturasy: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g / L, mugt H₂SO₄: 150-220 g / L.
6.2 Elektrokimiki reaksiýalar
Anodyň ermegi: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Has asylly elementler (Au, Ag, Se, Te) anod şlamyna düşýär; has asylly elementler ergine girýär. Katod çökündisi LME A derejeli spesifikasiýalaryna laýyk gelýän ≥99.993% Cu berýär.
7. Daşky gazlary arassalamak we daşky gurşawyň gözegçiligi
Ýalpyldawuk peçlerden, konwertorlardan we anod peçlerinden çykýan SO₂ baý gazlar sowadylýar, tozan aýrylýar we iki gezek kontaktly kislota zawodlarynda gaýtadan işlenilýär, bu bolsa kükürtiň >99,8% dikeldilmegine ýetýär. SO₂ guýruk gazy 100 mg/Nm³-den has aşak. Myşýak, simap we beýleki agyr metallar ýöriteleşdirilen prosesler arkaly aýrylýar.
8. Netije
Häzirki zaman mis pirometallurgiýasynda ýokary dowamlylyk, awtomatlaşdyrma we ekologiýa görkezijileri gazanyldy. Integrasiýa edilen çalt ereme-üznüksiz konwertirleýji-anod arassalamak-elektro arassalamak akym shemalary umumy mis gaýtadan işlemegiň >98,5% we 280-320 kgs/t katod energiýa sarp edilişini üpjün edýär, bu bolsa dünýä derejesindäki görkezijileri görkezýär. Kislorod baýlaşdyrmakda, üznüksiz mis öndürmek tehnologiýalarynda we sanly prosesleri dolandyrmakda dowam edýän ösüşler netijeliligi we durnuklylygy has-da ýokarlandyrar.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 22-nji dekabry