Luyện kim lửa

Tinh luyện bằng lửa là phương pháp sản xuất đồng chính hiện nay, chiếm 80% đến 90% sản lượng đồng, chủ yếu để xử lý quặng sunfua. Ưu điểm của luyện đồng pyrometallurgical là khả năng thích ứng mạnh mẽ của nguyên liệu thô, tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả cao và tốc độ thu hồi kim loại cao. Luyện đồng bằng lửa có thể được chia thành hai loại: một là các quy trình truyền thống, chẳng hạn như luyện lò cao, luyện lò phản xạ và luyện lò điện. Thứ hai là các quy trình tăng cường hiện đại, chẳng hạn như luyện lò flash và luyện bể tan chảy.

Do các vấn đề môi trường và năng lượng toàn cầu nổi bật kể từ giữa thế kỷ 20, năng lượng ngày càng khan hiếm, các quy định bảo vệ môi trường ngày càng nghiêm ngặt và chi phí lao động ngày càng tăng. Điều này đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của công nghệ luyện đồng kể từ những năm 1980, buộc các phương pháp truyền thống phải được thay thế bằng các phương pháp tăng cường mới và các phương pháp luyện kim truyền thống dần bị loại bỏ. Sau đó, các công nghệ tiên tiến như nấu chảy nhanh và nấu chảy bể tan chảy đã xuất hiện, với bước đột phá quan trọng nhất là ứng dụng rộng rãi oxy hoặc oxy được làm giàu. Sau nhiều thập kỷ nỗ lực, phương pháp luyện kim nhanh và luyện kim nóng chảy về cơ bản đã thay thế các quy trình luyện kim truyền thống.

1. Luồng quy trình luyện lửa

Quá trình luyện kim nhiệt chủ yếu bao gồm bốn bước chính: nấu chảy mờ, thổi đồng mờ (mờ), tinh luyện nhiệt luyện đồng thô và tinh chế điện phân đồng cực dương.

Luyện lưu huỳnh (đồng đậm đặc mờ): Nó chủ yếu sử dụng đồng cô đặc để nấu chảy mờ, với mục đích oxy hóa một số sắt trong đồng cô đặc, loại bỏ xỉ và tạo ra mờ có hàm lượng đồng cao.

Thổi mờ (đồng thô mờ): Quá trình oxy hóa và tạo xỉ tiếp theo của mờ để loại bỏ sắt và lưu huỳnh khỏi nó, tạo ra đồng thô.

Tinh luyện bằng lửa (đồng thô anode đồng): Đồng thô tiếp tục được loại bỏ tạp chất bằng quá trình oxy hóa và xỉ để tạo ra đồng anode.

Tinh chế điện phân (đồng cực dương cực âm đồng): Bằng cách đưa dòng điện một chiều vào, đồng cực dương hòa tan và đồng nguyên chất kết tủa ở cực âm. Các tạp chất xâm nhập vào bùn cực dương hoặc chất điện phân, từ đó đạt được sự phân tách đồng và tạp chất và tạo ra đồng cực âm.

2. Phân loại các quá trình luyện kim

(1) Luyện kim flash

Luyện flash bao gồm ba loại: lò flash Inco, lò flash Outokumpu và luyện flash ConTop. Luyện kim nhanh là một phương pháp luyện kim sử dụng tối đa bề mặt hoạt động khổng lồ của vật liệu nghiền mịn để tăng cường quá trình phản ứng nấu chảy. Sau khi làm khô sâu chất cô đặc, nó được phun vào tháp phản ứng với không khí giàu oxy cùng với chất trợ dung. Các hạt cô đặc lơ lửng trong không gian trong 1-3 giây và nhanh chóng trải qua phản ứng oxy hóa các khoáng chất sunfua với luồng không khí oxy hóa ở nhiệt độ cao, giải phóng một lượng nhiệt lớn, hoàn thành phản ứng nấu chảy, đó là quá trình sản xuất mờ. Các sản phẩm phản ứng rơi vào bể lắng của lò flash để lắng, tiếp tục tách đồng mờ và xỉ. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để nấu chảy các quặng sunfua như đồng và niken.

Công nghệ nấu chảy nhanh bắt đầu được sản xuất vào cuối những năm 1950 và đã được quảng bá và áp dụng ở hơn 40 doanh nghiệp nhờ những thành tựu đáng kể trong việc bảo tồn năng lượng và bảo vệ môi trường thông qua cải tiến liên tục. Công nghệ xử lý này có ưu điểm là năng lực sản xuất lớn, tiêu thụ năng lượng thấp và ít ô nhiễm. Công suất sản xuất quặng đồng tối đa của một hệ thống có thể đạt trên 400.000 t/a, phù hợp với các nhà máy có quy mô trên 200.000 t/a. Tuy nhiên, yêu cầu nguyên liệu thô phải được sấy khô sâu đến độ ẩm dưới 0,3%, kích thước hạt cô đặc dưới 1mm và các tạp chất như chì, kẽm trong nguyên liệu thô không được vượt quá 6%. Nhược điểm của quy trình này là thiết bị phức tạp, tốc độ khói bụi cao và hàm lượng đồng trong xỉ cao nên cần phải xử lý pha loãng.

2) Bể nóng chảy

Bể nấu chảy nóng chảy bao gồm phương pháp nấu chảy đồng Tenente, phương pháp Mitsubishi, phương pháp Osmet, phương pháp nấu chảy đồng Vanukov, phương pháp nấu chảy Isa, phương pháp Noranda, phương pháp chuyển đổi quay thổi trên cùng (TBRC), phương pháp nấu chảy đồng bạc, đồng Shuikoushan phương pháp nấu chảy, và phương pháp nấu chảy giàu oxy thổi đáy Dongying. Bể nấu chảy nóng chảy là quá trình bổ sung tinh chất sunfua mịn vào nóng chảy trong khi thổi không khí hoặc oxy công nghiệp vào nóng chảy và tăng cường quá trình nấu chảy trong bể nóng chảy được khuấy trộn mạnh. Do áp suất do không khí thổi vào bể nóng chảy, các bong bóng nổi lên trong bể, làm cho "cột tan chảy" di chuyển, do đó cung cấp đầu vào đáng kể cho quá trình tan chảy. Các loại lò của nó bao gồm ngang, dọc, quay hoặc cố định và có ba loại phương pháp thổi: thổi bên, thổi trên và thổi dưới.

Làm tan chảy bể bơi được áp dụng trong công nghiệp vào những năm 1970. Do hiệu ứng truyền nhiệt và khối lượng tốt trong quá trình tan chảy của bể nóng chảy, quá trình luyện kim có thể được tăng cường đáng kể, đạt được mục tiêu nâng cao năng suất thiết bị và giảm tiêu thụ năng lượng trong quá trình nấu chảy. Hơn nữa, yêu cầu về vật liệu làm lò không cao. Các loại chất cô đặc khác nhau, khô, ướt, lớn và dạng bột đều phù hợp. Lò có thể tích nhỏ, tổn thất nhiệt thấp, bảo tồn năng lượng tốt và bảo vệ môi trường. Đặc biệt, tốc độ khói và bụi thấp hơn đáng kể so với phương pháp nấu chảy nhanh.