I. Prehľad surovín
1. Vysokokvalitné-rudy
Vrátane medených koncentrátov (najmä sulfidových rúd) získaných spracovaním nerastov, vysokokvalitných surových rúd a prírodných medených rúd.
2. Nízke-rudy
Predovšetkým odkazujú na-medené rudy nízkej kvality, medené-odpadové horniny, žiaruvzdorné oxidové rudy, banské piliere a hlušinu z ťažby, ktoré sa ťažko získavajú pomocou existujúcich technológií spracovania nerastov.
3. Suroviny z recyklovanej medi
Hlavne rôzny medený odpad, vrátane:
Čistý medený šrot a šrot zo zliatin medi vyrábaný v -podnikoch na spracovanie neželezných kovov (vrátane popola a trosky z medi-).
Medený šrot z priemyselných odvetví vyrábajúcich spotrebný tovar (vrátane spracovania zvyškov, triesok, odpadových produktov, použitých častí strojov a odpadu z elektrických zariadení).
Sociálny šrot z medi (napr. odpadové drôty, použité domáce spotrebiče).
Šrot z neželezných kovov z národného obranného a vojenského priemyslu (hlavne puzdrá na nábojnice, odpadové komunikačné a elektronické zariadenia, odpadové elektrické zariadenia a demontované časti z vyradeného vojenského vybavenia).
4. Medené-odpady
Predovšetkým nebezpečné odpady obsahujúce meď (kód: HW22) z priemyselných odvetví, ako je výroba skla, spracovanie a tavenie neželezných kovov- a výroba elektronických súčiastok vrátane:
Kal z galvanizácie medi.
Troska a kal z procesov tavenia medi.
Odpadové roztoky na leptanie medi a kal z výroby dosiek plošných spojov a leptanie medených dosiek.
Kal vznikajúci pri kyslom spracovaní oxidu medi.
Hlušina z medených koncentrátorov.
Medený kamienok z olova.
II. Tavenie medených koncentrátov
1. Tradičné procesy tavenia
Tradičné pyrometalurgické procesy pre medené koncentráty zahŕňajú najmä tavenie v dozvukovej peci, tavenie vo vysokej peci a tavenie v elektrickej peci. Pred tavením je potrebná zodpovedajúca predúprava.
1.1 Predúprava koncentrátov medi
Vrátane miešania a skladovania rudy, drvenia, sušenia (sušenie v rotačnom bubne, rýchle sušenie) a praženia.
1.1.1 Oxidačné praženie medených koncentrátov
Upravuje kvalitu kamínku pre tavenie v dozvukoch alebo v elektrickej peci, odstraňuje časť síry na výrobu kyseliny sírovej a získava spekané agregáty vhodné na výrobu.
1.1.2 Sulfatačné praženie medených koncentrátov
Používa sa v hydrometalurgických procesoch na výrobu elektrolyticky získanej medi (zriedkavo používanej) a síranu meďnatého (používa sa v niekoľkých podnikoch).
1.1.3 Technológia praženia
Technológia praženia vo fluidnom lôžku sa všeobecne používa na praženie medeného koncentrátu.
1.2 Proces tavenia
1.2.1 Suroviny a pomocné látky
Suroviny: Zelené koncentráty, pražené rudy, prípadne ich zmesi.
Tavidla: Kremeň.
Tavivá: Kremenec (SiO₂ 85-90 %) a vápenec (CaO väčší alebo rovný 50 %) ako troskotvorné látky.
Palivá: Práškové uhlie, ťažký olej, zemný plyn a koks (elektrina pre elektrické pece).
Vratné materiály: Odpadový prach, studené materiály a troska z konvertora vznikajúce počas tavenia.
1.2.2 Kľúčové reakcie
Rozklad zlúčenín
Rozklad chalkopyritu (CuFeS₂): CuFeS₂ → CuS₂ + FeS + S
Vysoký-rozklad sulfidu železa: FeS₂ → FeS + S
Rozklad uhličitanu: CaCO₃ (uhličitan vápenatý) → CaO + CO₂ (podobne ako uhličitan horečnatý)
Oxidácia sulfidov
FeS + O₂ → FeO + SO₂ (čiastočné)
S + O₂ → SO₂
MeS (sulfidy iných kovov) + O₂ → MeO + SO₂
Reakcia tvorby matného kameňa Sirník medi (CuS2), sulfid železa (FeS) a iné sulfidy kovov reagujú za vzniku medeného kamínku: CuS2 + FeS → CuS₂·FeS (obsahujúce iné sulfidy kovov)
Reakcia tvorby trosky Oxidy kovov sa spájajú za vzniku roztavenej trosky: FeO + CaO + SiO₂ → FeO·CaO·SiO₂ (bežná ternárna troska pri tavení neželezných kovov)
1.2.3 Hlavné produkty
Medený kamienok: Zlúčenina viacerých sulfidov kovov, zložená najmä z medi, železa a síry (obsah Cu ~ 30 %), odoslaná do konvertorov na výrobu bublinkovej medi.
Troska: zlúčenina viacerých oxidov kovov (hlavne oxidy železa, kremíka a vápnika), voda-uhasená na vodnú-granulovanú trosku (používa sa ako surovina v priemysle stavebných materiálov, napr. v cementárňach, tehliarňach).
Odpadový prach: Produkt regenerácie prchavých kovov (napr. olovo, zinok, antimón).
1.3 Tavenie v dozvukovej peci
Horizontálna metalurgická pec, ktorá taví kovy priamym ohrevom materiálov plameňom, pozostávajúca z troch hlavných častí: spaľovacieho zariadenia, taviacej komory a odťahového dymovodu. Celé ohnisko pece je obdĺžniková taviaca komora obložená žiaruvzdornými materiálmi.
Štruktúra: Základ pece, ohnisko, stena pece, strecha pece, plniaci otvor, výstupný otvor produktu a dymovod. Medzi pomocné zariadenia patria nabíjacie zariadenia, tryskacie zariadenia, zariadenia na odvod dymu a zariadenia na využitie odpadového tepla.
Žiaruvzdorné materiály: Strechy pecí v tvare oblúka- používajú kremičité tehly; na strechách a bočných stenách zavesených pecí sa používajú magnéziové tehly, magnéziové-chrómové tehly, chróm-magnéziové tehly alebo magnéziové-hlinité tehly; ohniská sú spekané magnéziovým-železným pieskom (oxid horečnatý a oxid železitý).
Výhody: Jednoduchá štruktúra, nízke investície, široká prispôsobivosť palivám a surovinám (vhodné pre jemnozrnné materiály), jednoduchá-prevádzka vo veľkom meradle a nízke náklady.
Nevýhody: Vysoká spotreba paliva, veľký objem spalín, nízka koncentrácia SO₂ (ťažko sa regeneruje, spôsobuje znečistenie životného prostredia).
Vylepšenia: Dúchanie obohatené kyslíkom{0}}, zníženie úniku vzduchu alebo vstrekovanie koncentrátov kyslíkom do pece na zvýšenie výrobnej kapacity a koncentrácie SO₂ (nízka{1}}koncentrovaná výroba kyseliny sírovej prostredníctvom procesu Topsøe).
1.4 Tavenie vo vysokej peci
Vertikálna taviaca pec pozostávajúca zo základu pece, nísteje, šachty, vrchnej časti pece a dymovodu. Vrch pece je vybavený otvormi na nabíjanie a odvod dymu; viaceré vzduchové otvory sú usporiadané na oboch stranách spodného hriadeľa na fúkanie; ohnisko má vypúšťacie a vyprázdňovacie otvory (jeden vypúšťací otvor pre hlavné ohnisko).
Štruktúra: Konštrukcia plného vodného{0}}plášťa (ohnisko, šachta, horná časť pece a komín používajú odparovacie vodné plášte na zlepšenie celkovej tepelnej účinnosti-viac ako 4 tony pary na štvorcový meter pece za hodinu).
Tryskacie zariadenie: Odstredivé dúchadlá (koreňové dúchadlá pre malé pece).
Postup: Vsádzka do pece (koks + tavivo + koncentrát) sa pridáva zhora; vzduch je vháňaný zo spodných vzduchových otvorov. Spaľovanie koksu v oblasti vzduchového otvoru zvyšuje teplotu nad 1200 stupňov. Materiály, ktoré klesajú pomaly, podliehajú predhrievaniu, dehydratácii, rozkladu, tvorbe kamínkov a tvorbe trosky. Vysokoteplotné taveniny padajú do nísteje, sú oddelené sedimentáciou a vypúšťané z troskového otvoru, resp.
Po{0}}úprave: Troska je uhasená vodou- (používa sa ako stavebný materiál); matný sa posiela do PS konvertorov na výrobu blisterovej medi; spaliny sa ochladzujú (predhrievač vzduchu + povrchový chladič), odprašujú (baghouse filter), odsírujú (rozprašovacia veža alkalických kovov) a odvádzajú podľa normy.
1.5 Medená matná konverzia
1.5.1 Štruktúra prevodníka
Otočná horizontálna vaňová taviaca pec na konverziu ocele a kamínku (PS konvertor na konverziu medeného kamínku). Teleso pece je valcové, vodorovne uložené, vyrobené z kotlových oceľových plechov, s konštrukciami hlavy na oboch koncoch a vyložené žiaruvzdornými materiálmi (magnéziové tehly). Jeden koniec je vybavený otvorom na spaľovanie ťažkého oleja.
Kľúčové komponenty:
Systém spaľovania ťažkého oleja (na sušenie v peci a uchovanie tepla, odstránené počas výroby): Zahŕňa čerpadlá na zubový olej, prietokomery, tlakové teplomery, elektrické ohrievače, redukčné ventily a nízkotlakové -dýzy (palivo: 100# ťažký olej).
Ústie pece (umiestnené v strede): Používa sa na nabíjanie (roztavený kamienok, studené materiály, kremenné tavivo) a vypúšťanie (blistrová meď, troska, spaliny).
Rotačné zariadenie: Poháňa teleso pece tak, aby sa otáčalo do ľubovoľnej polohy rýchlosťou 6 otáčok za minútu prostredníctvom motora a prevodovky.
Zariadenie na odvod dymu: Obsahuje horizontálne pohyblivú kapotu, pevný dymovod s vodným-plášťom (s vertikálne pohyblivými dverami digestora) a mechanizmus protizávažia (utesnený počas prestavby).
Zariadenia na využitie odpadového tepla: Zahŕňajú hlavne zariadenia na zásobovanie vodou z odparovacieho vodného plášťa a systémy na výstup pary.
1.5.2 Prehľad procesu
Vsádzanie: Roztavený kamienok z taviacich pecí sa prepravuje pomocou panví a špeciálnych hutníckych žeriavov, pomaly sa leje do konvertora; kremenné tavivo sa pridáva zhora nad pevným dymovodom cez kvantitatívny podávač a pásový dopravník; stlačený vzduch je vháňaný zadnými vzduchovými dýzami.
Fázy konverzie:
Etapa-tvorby trosky: Matné a studené materiály sa pridávajú v dávkach, po ktorých nasleduje vypúšťanie trosky. Kľúčová reakcia: Oxidácia sulfidu železa za vzniku trosky-FeS + O₂ → FeO + SO₂; FeO + SiO₂ → FeO·SiO₂.
Fáza{0}}tvorby medi: Sulfid meďnatý sa premieňa na bublinkovú meď-Cu₂S + O₂ → Cu₂O + SO₂; Cu₂S + Cu₂O → Cu + SO₂.
Po{0}}konverzii: Roztavená blistrová meď sa prepravuje do rafinačných pecí pomocou panví a špeciálnych metalurgických žeriavov.
