一
1. Enkonduko
Pirometalurgia kuprofandado restas la domina vojo por primara rafinita kuproproduktado, respondeca por pli ol 80% de la tutmonda kapacito. La procezo konvertas kuprosulfidajn koncentraĵojn (ĉefe kalkopiriton, CuFeS₂) en altpurecan katodkupron (≥99.99% Cu) per serio de alttemperaturaj metalurgiaj operacioj. Ĉi tiu artikolo detaligas la ĉefan integran fludiagramon konsistantan el fulmfandado, konvertado, anodrafinado kaj elektroliza rafinado.
2. Preparado kaj Miksado de Koncentraĵo
Kuprokoncentraĵoj (25-35% Cu) alvenas per grocaj ŝipoj kaj estas stokitaj en kovritaj provizejoj. La humidenhavo estas tipe 8-12% kaj devas esti reduktita al ≤0.3% uzante rotaciajn fornojn aŭ fluidigitajn litajn sekigilojn por malhelpi eksplodojn kaj troan energikonsumon en posta fandado.
Sekigita koncentraĵo estas miksita kun fluaĵoj (kvarco, kalkŝtono), revertiloj kaj konvertilskorio en precize kontrolitaj proporcioj. Modernaj fabrikoj uzas aŭtomatajn diskonutrilojn kaj ŝarĝĉelajn sistemojn, atingante miksadprecizecon ene de ±0.5%.
2
3. Fulmfandado
Fulmfandado estas la plej altnivela teknologio por trakti kuprajn sulfidajn koncentratojn, tutmonde reprezentita de Outotec (nun Metso) fulmfornoj kaj Ĉin-evoluigitaj oksigenaj fund-blovitaj fornoj.
3.1 Proceza Principo
Seka koncentraĵo estas injektita en varman, oksigenriĉigitan aerfluon (oksigena koncentriĝo 75-90%) je 850-950°C. Reakcioj (sekigado, oksidado, ŝlago kaj matoformado) finiĝas en 3-5 sekundoj, kun reakcia varmo subtenanta aŭtotermikan operacion. Ŝlosilaj reakcioj inkluzivas: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Ŝlosila Ekipaĵo
- Reakcia ŝakto: 11-14 m alto, 7-9 m diametro, kovrita per altkvalitaj magnezit-kromaj brikoj kaj kupraj akvojakoj.
- Deponilo kaj ensorba ŝafto: gravita apartigo de mato (65-75% Cu) kaj skorio.
- Perdvarma kaldrono: reakiras senteman varmon de ~550 °C el gaso por vaporgenerado.
- Proporcio de oksigeno al koncentraĵo: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t seka koncentraĵo
- Temperaturo de reakcia ŝafto: 1250-1300 °C
- Mata temperaturo: 1180-1220°C
- Skorio Fe/SiO₂-proporcio: 1,1-1,4, kupro en skorio ≤0,6%
3.3 Kritikaj Kontrolaj Parametroj
La kapacito de unuopa fulmforno atingas 4000-5500 tunojn da koncentraĵo tage kun termika efikeco >98% kaj preskaŭ 100% da SO₂-kaptado.
4. Konvertado
Materia materialo estas transdonita per elektre varmigitaj lavaĵiloj aŭ ĉerpiloj al Peirce-Smith-konvertiloj aŭ kontinuaj konvertadaj fornoj.
4.1 Skorio-Formanta Stadio
Oksigenriĉigita aero (25-35% O₂) estas blovita por oksidigi fersulfidon. Skorio enhavanta 2-8% Cu estas senkremigita kaj resendita al fulmfandado.
4.2 Kupro-Fazo
Daŭra blovado oksidigas Cu₂S al veziketa kupro (98,5-99,3% Cu) je 1180-1230 °C.
3
1. Majstra Volvaĵo-Ŝarĝado kaj Aŭtomata Centrado → 15-tuna hidraŭlika volvaĵo-veturilo + fotoelektra servo EPC, centra linia viciga eraro < 0.1 mm
2. Malvolvado kaj Streĉiga Establado → Magneta pulvora bremso + fermitcirkvita servoregilo, 50–1500 N precize alĝustigebla
3. Preciza Tranĉado → Importitaj diskoj el volframa karbido aŭ PM HSS, spindela elfluo ≤ 0.002 mm, distancigiloj muelitaj ĝis ±0.001 mm, realtempa eluziĝkompenso
4. Manipulado de Randaj Tajloj → Sendependaj duoblaj kapaj rubbobeniloj; tranĉaĵoj resenditaj kiel volvaĵoj aŭ dispremitaj surloke
5. Rebobenado kaj Streĉa Izolado → Individua danc-rula izolado por ĉiu fadeno, pneŭmatikaj mandreloj + aŭtomata angula protekto, vizaĝa vicigo ≤ ±0.3 mm
6. Aŭtomata Fortranĉo kaj Pakado → Malakceli → tranĉi → papera envolvaĵo → etikedo → eligi post 45 sekundoj
Kompleta Aŭtomata Kupra Volvaĵo Tranĉanta Procezo
5. Rafinado de Anoda Forno
Veziketkupro estas ŝargita en 50-500 t senmovajn aŭ kliniĝantajn anodajn fornojn por oksidiĝo-redukta rafinado.
5.1 Oksidada Stadio
Aeraj aŭ oksigenaj lancoj forigas restan Fe, Ni, As, Sb, kaj Bi kiel flosantan skorion.
5.2 Redukta Stadio
Oksigeno estas reduktita uzante tergason, dizelon aŭ lignajn stangojn ĝis 150-300 ppm. La rafinita kupro estas fandita en 300-450 kg anodojn (Cu ≥99.0%).
4
6.1 Funkcikondiĉoj
- Kurenta denseco: 220-320 A/m²
- Ĉela tensio: 0,22-0,32 V
- Elektrolita temperaturo: 60-65 °C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, libera H₂SO₄: 150-220 g/L
6.2 Elektrokemiaj Reakcioj
Anoda dissolvo: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Pli noblaj elementoj (Au, Ag, Se, Te) raportas al anoda ŝlimo; malpli noblaj elementoj eniras solvaĵon. Katoda deponado produktas ≥99,993% Cu, konformante al LME-Grado A-specifoj.
7. Traktado de Forgasoj kaj Media Kontrolo
SO₂-riĉaj gasoj el fulmfornoj, konvertiloj kaj anodaj fornoj estas malvarmigitaj, senpolvigitaj kaj prilaboritaj en duoble-kontaktaj acidaj instalaĵoj, atingante pli ol 99,8% da sulfura reakiro. La fina gaso SO₂ estas multe sub 100 mg/Nm³. Arseniko, hidrargo kaj aliaj pezaj metaloj estas forigitaj per specialigitaj procezoj.
8. Konkludo
Nuntempa kupropirometalurgio atingis altan kontinuecon, aŭtomatigon kaj median efikecon. Integraj fludiagramoj de fulmfandado - kontinua konvertado - anodrafinado - elektrorafinado liveras totalan kuproreakiron >98.5% kaj specifan energikonsumon de 280-320 kgce/t da katodo, reprezentante mondklasajn komparnormojn. Daŭraj evoluoj en oksigenriĉigo, kontinuaj kuproproduktaj teknologioj kaj cifereca procesregado plu antaŭenigos efikecon kaj daŭripovon.
Afiŝtempo: 24-a de decembro 2025