עקרון התכת הציוד המסורתי של תרכיז גופרתי נחושת פירומטלורגית כחומר הגלם העיקרי

ההתכה מתייחסת בעיקר להתכת מט, שמטרתה לחמצן חלק מהברזל בתרכיז נחושת או עפרות קלויות ולהסיר אותו מהיווצרות סיגים כגון גנגה ושטף, וכתוצאה מכך ייצור מט עשיר בנחושת (xCu2S · yFeS). הכמות הכוללת של נחושת, ברזל וגופרית במט מהווה לרוב 80% עד 90%, וכמעט כל המתכות היקרות במטען התנור נכנסות למט.
הציוד המסורתי להתכת מט הוא תנור פיצוץ, תנור הדהוד, תנור חשמלי וכו'. מפעלי היתוך הנחושת הגדולים והמודרניים החדשים שנבנו לאחרונה משתמשים בעיקר בתנורי הבזק. תנור הפיצוץ להתכה הוא תנור אנכי, המשמש מדינות קטנות להתכה ישירה של נחושת מזה זמן רב. השיטה המסורתית היא סינון והתכה בכבשן. תרכיז הנחושת הגופרית מושחתת וצלויה תחילה כדי להסיר חלק מהגופרית, מה שהופך אותה לגוש מחוטא. הוא מתווסף לכבשן בשכבות עם שטף, קוק וחומרי אצווה אחרים, ומייצר סיגים מט ופסולת במהלך ההתכה. לשיטה זו יש תכולת SO2 נמוכה בגז הפליטה, מה שמקשה על איסוף כלכלי של גופרית. על מנת לסלק מפגעי עשן ולהחזיר גופרית מתרכיזים, פותחה בשנות ה-50 שיטת ההתכה של תנור פיצוץ, הכוללת ערבוב ולישה של תרכיז גופרתי נחושת לעיסה, ולאחר מכן הוספת חומרי בלוקים, שטף, קוק וכו'. קבוצות מיציאת ההזנה המרכזית של ראש התנור כדי ליצור אטם חומר, להפחית את דליפת האוויר ולהגדיל את ריכוז SO2. חומר הלישה מיובש וצלוי על ידי גז פליטה חם בכבשן ליצירת עמודת חומר מחוטא, וחומר הבלוק כרוך גם סביב עמודת החומר המחובר בצורת עמוד כדי לשמור על יכולת הנשימה ולהבטיח את הפעולה הרגילה של פעולת ההיתוך.
תכולת הנחושת של המט תלויה בדרגת התרכיז ובקצב הסרת הגופרית במהלך תהליך הקלייה וההתכה. דרגת המט בעולם מכילה בדרך כלל 40 אחוז עד 55 אחוז נחושת. ייצור מט בדרגה גבוהה יכול לעשות שימוש רב יותר בתגובת חום הגופרית ולקצר את זמן הנשיפה של התהליך הבא. תכולת הנחושת בסיג ההיתוך קשורה לדרגת המט, ותכולת הנחושת בסיג פסולת היא בדרך כלל בין 0.4 אחוזים ל-0.5 אחוזים. התגובות העיקריות במהלך תהליך ההיתוך הן:
2CuFeS2→Cu2S פלוס 2FeS פלוס S
Cu2O בתוספת FeS→Cu2S בתוספת FeO
2FeS בתוספת 3O2 בתוספת SiO2→2FeO·SiO2 בתוספת 2SO2
2FeO בתוספת SiO2→2FeO·SiO2
תנור הדהוד הוא מלבני ובנוי מחומרים חסינים באיכות גבוהה. המבער ממוקם בראש הכבשן, וגז הפליטה יוצא מהזנב. חומר הכבשן מתווסף מהחלק העליון או העליון של הדופן הצדדית, והמט יוצא מנמל המט בתחתית הדופן הצדדית. הסיגים נפלטים מנמל פריקת הסיגים מתחת לקיר הצד או לקיר הקצה. טמפרטורת ראש התנור נעה בין 1500 מעלות ל-1550 מעלות, טמפרטורת זנב התנור נעה בין 1250 מעלות ל-1300 מעלות, וטמפרטורת גז הפליטה היא בסביבות 1200 מעלות. בעת התכה וצליית עפרות, קצב הדלק הוא 10 אחוז עד 15 אחוז, וקצב האנרגיה במיטה הוא 3-6 t/(m2 · יום). תרכיז נחושת מוזן ישירות לכבשן, עם קצב דלק של 16 אחוז עד 25 אחוז וקצב אנרגיית מיטה של ​​2-4 t/(m2 · יום), והוא נקרא התכת רכז גולמי.
תהליך ההתכה בתנור הדהוד מתאים לעיבוד תרכיז אבקת ציפה. קצב הסרת הגופרית של תהליך התכת תנור הדהוד נמוך, רק 20% ~ 30%, המתאים לעיבוד תרכיז בדרגת נחושת גבוהה. אם חומר הגלם מכיל נחושת נמוכה וגופרית גבוהה, יש לצלות אותו לפני ההיתוך. קנה המידה של הייצור של תנור הדהוד יכול להיות בקנה מידה גדול, ויש לו יכולת הסתגלות חזקה לחומרי גלם ודלקים. זה היה הציוד העיקרי להתכת נחושת במשך זמן רב. בשנות ה-70, מדינות למדו לשפר את ההתכה בכבשן הדהוד, וחלקן השתמשו במכשירי ריסוס חמצן להזרקת תרכיזים לכבשן כדי לחזק את האיטום כדי להגדיל את ריכוז SO2. בית ההיתוך הראשון של תאגיד China Baiyin הוסיף תרכיז נחושת להמסה בכבשן הדהוד לצורך התכת פיצוץ, מה ששיפר את חוזק ההיתוך, וניתן להשתמש בגז הפליטה לייצור חומצה גופרתית. עד תחילת שנות ה-80, קיבולת תנור הדהוד שנשמרה ברחבי העולם עדיין הייתה במקום הראשון בציוד להתכת נחושת. תנור חשמלי מסוג קופסה, אך בכבשן הדהוד יש כמות גדולה של גז פליטה ורק כ-1 אחוז SO2 קשה לשחזר. היעילות התרמית של תנור הדהוד היא רק 25% ~30%, וחום התגובה בתהליך ההיתוך משמש פחות, והחום הדרוש מסופק בעיקר על ידי דלק נוסף.
התכת נחושת בכבשן חשמלי עושה שימוש בתנור קשת התנגדות, הידוע גם בתור תנור תרמו-אלקטרי לכרייה, בעל מגוון רחב של התאמה לחומרים. הוא משמש בדרך כלל באזורים עם מחירי חשמל נמוכים ולעיבוד תרכיזים המכילים גנוג עקשן. כמות גז הפליטה המופקת מהתכה בכבשן חשמלי קטנה יחסית. אם נשלט כראוי, ריכוז SO2 בגז הפליטה יכול להגיע לכ-5 אחוזים, מה שמועיל להתאוששות הגופרית.
תנורים חשמליים להתכת נחושת הם לרוב מלבניים, וחלקם עגולים. תנורים חשמליים גדולים הם בדרך כלל באורך של 30 מ' עד 35 מ', רוחב 8 מ' עד 10 מ' וגובה של 4 מ' עד 5 מ'. הם משתמשים בשש אלקטרודות לאפייה עצמית בקוטר של 1.2 מ' עד 1.8 מ' ומופעלים על ידי שלושה שנאים חד פאזיים. ההספק הנראה של התנור החשמלי נע בין 3000 ל-50000 קילו-וולט אמפר, עם יחידת הספק שטח מיטת תנור של כ-100kw/m2, קצב אנרגיית המיטה של ​​3-6t/(m2 · יום), הספק טעינה של תנור צריכה של 400 עד 500 קילוואט · שעה/ט, וצריכת משחת אלקטרודות של כ-2-3 ק"ג/ט.
התכה בזק היא לייבש את התערובת של תרכיז גופרית נחושת ושטף עד מתחת ל-0.3 אחוז תכולת מים, לערבב אותה עם אוויר חם (או חמצן, או אוויר מועשר בחמצן), לרסס אותה לתוך התנור לחמצון מהיר ו נמס, ויוצרים מט וסיגים. היתרון שלו הוא שלתנור החשמלי יש חוזק התכה גבוה והוא יכול לנצל באופן מלא את החום של תגובת חמצון הגופרית. הפחת את צריכת האנרגיה בתהליך ההיתוך. תנור צינור התכה פלאש יכול להתאים את דרגת מט בטווח גדול, נשלט בדרך כלל על כ-50 אחוז, מה שמועיל לשלב הבא של ההמרה. עם זאת, הסיגים מכילים תכולת נחושת גבוהה וזקוק לטיפול נוסף.
ריכוז SO2 בגז הפליטה יכול לעלות על 8 אחוזים.
ניפוח מט מנצל את המאפיין שסולפיד ברזל קל יותר לחמצן מאשר גופרתי קופרוס. בממיר אופקי, אוויר נשפך לתוך המט המותך כדי לחמצן גופרתי ברזל לתחמוצת ברזל, אשר מוסר לאחר מכן על ידי היווצרות סיגים עם תוספת שטף הקוורץ. זיהומים אחרים מוסרים חלקית, ואז הנשיפה ממשיכה לחמצן את הגופרית בגופרית גופרית לתוך גז הפליטה, וכתוצאה מכך נחושת גולמית המכילה 98 אחוז עד 99 אחוז נחושת, ומתכות יקרות חודרות גם לנחושת הגולמית.
המרת מט נחושת היא תגובה אקסותרמית, הניתנת לביצוע על ידי חימום עצמי. בדרך כלל, יש להוסיף כמה חומרים קרים כדי לספוג את החום העודף. לסיגים לאחר ניפוח יש תכולת נחושת גבוהה, בדרך כלל 2 אחוז עד 5 אחוזים, והוא מוחזר לכבשן ההתכה או מטופל בשיטות כמו נטילה או דילול תנור חשמלי בקופסה. ריכוז SO2 בגז הפליטה הנושף גבוה יחסית, בדרך כלל נע בין 8 אחוזים ל-12 אחוזים, שניתן להשתמש בהם לייצור חומצה. תהליך הנשיפה מתבצע בדרך כלל באמצעות ממיר אופקי עם פעולה לסירוגין. אוויר עם לחץ מודד של כ- 1kgf/cm2 מועף לתוך ההמסה דרך שורה של חורי אוויר המותקנים לאורך הממיר. האכלה, פריקת סיגים, פריקת נחושת ופליטת עשן כולם עוברים דרך פתח התנור על גוף התנור.
זיקוק הפירו והזיקוק האלקטרוליטי של נחושת גולמית מנצלים את העובדה שלזיהומים מסוימים יש זיקה גדולה יותר לחמצן מאשר לנחושת, והתחמוצות שלהם אינן מסיסות בנחושת נוזלית, ומוסרות על ידי חימצון סיגים או הנידוף. במהלך תהליך ההפחתה, כסו את פני נוזל הנחושת בפחם או קוקה כדי למנוע חמצון חוזר. לאחר הזיקוק, ניתן ליצוק אותו לאנודת נחושת או מטיל נחושת לצורך זיקוק אלקטרוליטי. התהליך הוא להוסיף נחושת נוזלית לתוך תנור הזיקוק כדי להתחמם או להוסיף חומר נחושת מוצק לתוך התנור כדי להמיס, ולאחר מכן לנשוף אוויר לתוך נוזל הנחושת כדי לחמצן, להנדיד זיהומים, לסיג את הסיגים, ולאחר מכן להפחית את תחמוצת הנחושת. על ידי החדרת עץ ירוק או הזרקת שמן כבד, גז נפט או אמוניה לנוזל הנחושת. סיגי הזיקוק מכילים נחושת גבוהה, אותה ניתן להחזיר לממיר לצורך עיבוד וזיקוק בתנור הדהוד או תנור זיקוק סיבובי.
מחזור ניפוח מחולק לשני שלבים: השלב הראשון הוא חימצון FeS ל-FeO, הסרת סיגים והשגת נחושת מט לבנה (Cu2S). טמפרטורת ההיתוך נעה בין 1150 מעלות ל-1250 מעלות. התגובה העיקרית היא:
2FeS＋3O2→2FeO בתוספת 2SO2
2FeO בתוספת SiO2→2FeO·SiO2
טמפרטורת ההיתוך נעה בין 1200 מעלות ל-1280 מעלות, ונחושת קרח לבנה מפוצצת ומזוקקת לנחושת גסה לפי התגובה הבאה:
2Cu2S＋3O2→2Cu2O בתוספת 2SO2
Cu2S פלוס 2Cu2O→6Cu פלוס SO2

התוכן הנ"ל מאורגן על ידי חברת חימום סופרב, חימום סופר. ייצור מקצועי בעיקר: גופי חימום תעשייתיים, גופי מדידת טמפרטורה, ציוד ייצור, אביזרים וחומרי גלם כגון מחממי צינור, מחממי צינור, מחממי חגורה, מחממי קרמיקה, מחממי גומי סיליקון, צמדים תרמיים וכו'.

ברוכים הבאים לשותפים בתעשייה העולמית לדון בשיתוף פעולה!