१. परिचय
प्राथमिक शुद्ध तांबे उत्पादनासाठी पायरोमेटॅलर्जिकल कॉपर स्मेल्टिंग हा प्रमुख मार्ग आहे, जो जागतिक क्षमतेच्या 80% पेक्षा जास्त आहे. ही प्रक्रिया उच्च-तापमान धातूशास्त्रीय ऑपरेशन्सच्या मालिकेद्वारे कॉपर सल्फाइड कॉन्सन्ट्रेट्स (प्रामुख्याने चॅल्कोपीराइट, CuFeS₂) उच्च-शुद्धता कॅथोड कॉपर (≥99.99% Cu) मध्ये रूपांतरित करते. हा लेख फ्लॅश स्मेल्टिंग, कन्व्हर्टिंग, एनोड रिफायनिंग आणि इलेक्ट्रोलाइटिक रिफायनिंग असलेल्या मुख्य प्रवाहातील एकात्मिक फ्लोशीटचे तपशीलवार वर्णन करतो.
२. एकाग्र तयारी आणि मिश्रण
तांबे सांद्रता (२५-३५% घन) मोठ्या प्रमाणात भांड्यातून येते आणि झाकलेल्या साठ्यात साठवले जाते. ओलावा सामान्यतः ८-१२% असतो आणि डाउनस्ट्रीम स्मेल्टिंगमध्ये स्फोट आणि जास्त ऊर्जा वापर टाळण्यासाठी रोटरी भट्ट्या किंवा फ्लुइडाइज्ड-बेड ड्रायर वापरून ≤०.३% पर्यंत कमी करणे आवश्यक आहे.
वाळलेल्या सांद्रतेला फ्लक्सेस (क्वार्ट्ज, चुनखडी), रिव्हर्ट्स आणि कन्व्हर्टर स्लॅगसह अचूक नियंत्रित प्रमाणात मिसळले जाते. आधुनिक वनस्पतींमध्ये स्वयंचलित डिस्क फीडर आणि लोड-सेल सिस्टम वापरल्या जातात ज्या ±0.5% च्या आत मिश्रण अचूकता प्राप्त करतात.
३. फ्लॅश स्मेल्टिंग
तांबे सल्फाइड सांद्रतेवर प्रक्रिया करण्यासाठी फ्लॅश स्मेल्टिंग ही सर्वात प्रगत तंत्रज्ञान आहे, जी जागतिक स्तरावर आउटोटेक (आता मेत्सो) फ्लॅश फर्नेस आणि चीनमध्ये विकसित ऑक्सिजन तळाशी असलेल्या फर्नेसद्वारे दर्शविली जाते.
३.१ प्रक्रिया तत्व
कोरडे सांद्रण ८५०-९५०°C तापमानावर गरम, ऑक्सिजन-समृद्ध हवेच्या प्रवाहात (ऑक्सिजन सांद्रता ७५-९०%) इंजेक्ट केले जाते. अभिक्रिया (कोरडे करणे, ऑक्सिडेशन, स्लॅग आणि मॅट फॉर्मेशन) ३-५ सेकंदात पूर्ण होतात, अभिक्रिया उष्णता टिकवून ठेवते ज्यामुळे ऑटोथर्मल ऑपरेशन होते. प्रमुख अभिक्रियांमध्ये हे समाविष्ट आहे: ४CuFeS₂ + ९O₂ → ४CuS + २Fe₂O₃ + ८SO₂ २FeS + ३O₂ + २SiO₂ → २FeO·SiO₂ + २SO₂
३.२ प्रमुख उपकरणे
- रिएक्शन शाफ्ट: ११-१४ मीटर उंची, ७-९ मीटर व्यास, उच्च दर्जाच्या मॅग्नेसाइट-क्रोम ब्रिक आणि कॉपर वॉटर जॅकेटने रेषा केलेले.
- सेटलर आणि अपटेक शाफ्ट: मॅट (65-75% घन) आणि स्लॅगचे गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण.
- कचरा उष्णता बॉयलर: वाफेच्या निर्मितीसाठी ~५५०°C ऑफ-गॅसमधून योग्य उष्णता पुनर्प्राप्त करतो.
- ऑक्सिजन-ते-सांद्रता गुणोत्तर: १.१५-१.२५ Nm³ O₂/t कोरडे सांद्रता
- प्रतिक्रिया शाफ्ट तापमान: १२५०-१३००°C
- मॅट तापमान: ११८०-१२२०°C
- स्लॅग फे/सीओ₂ प्रमाण: १.१-१.४, स्लॅगमध्ये तांबे ≤०.६%
३.३ गंभीर नियंत्रण पॅरामीटर्स
सिंगल फ्लॅश फर्नेसची क्षमता ४०००-५५०० टन/दिवस कॉन्सन्ट्रेटपर्यंत पोहोचते, थर्मल कार्यक्षमता ९८% पेक्षा जास्त असते आणि जवळजवळ १००% SO₂ कॅप्चर होते.
४. रूपांतरण
मॅट इलेक्ट्रिकली हीटेड लॉंडर्स किंवा लॅडल्सद्वारे पियर्स-स्मिथ कन्व्हर्टर किंवा सतत कन्व्हर्टिंग फर्नेसमध्ये हस्तांतरित केले जाते.
४.१ स्लॅग-फॉर्मिंग स्टेज
ऑक्सिजन-समृद्ध हवा (२५-३५% O₂) लोह सल्फाइडचे ऑक्सिडायझेशन करण्यासाठी फुंकली जाते. २-८% Cu असलेले स्लॅग स्किम केले जाते आणि फ्लॅश स्मेल्टिंगमध्ये परत आणले जाते.
४.२ तांबे बनवण्याचा टप्पा
सतत फुंकल्याने ११८०-१२३०°C तापमानावर Cu₂S चे ऑक्सिडीकरण होऊन तांब्याचे फोड (९८.५-९९.३% Cu) होतात.
५. एनोड फर्नेस अग्निशमन
ऑक्सिडेशन-रिडक्शन रिफायनिंगसाठी ब्लिस्टर कॉपर ५०-५०० टन स्थिर किंवा टिल्टिंग एनोड फर्नेसमध्ये चार्ज केला जातो.
५.१ ऑक्सिडेशन अवस्था
हवा किंवा ऑक्सिजन भाले अवशिष्ट Fe, Ni, As, Sb आणि Bi हे तरंगत्या स्लॅग म्हणून काढून टाकतात.
५.२ कपात टप्पा
नैसर्गिक वायू, डिझेल किंवा लाकडी खांबांचा वापर करून ऑक्सिजनचे प्रमाण १५०-३०० पीपीएम पर्यंत कमी केले जाते. शुद्ध तांबे ३००-४५० किलो अॅनोडमध्ये (Cu ≥९९.०%) टाकले जाते.
६. इलेक्ट्रोलाइटिक रिफायनिंग
CuSO₄-H₂SO₄ इलेक्ट्रोलाइटमध्ये कॅथोड म्हणून शिसे किंवा टायटॅनियम मदर ब्लँक्ससह इलेक्ट्रोलाइटिक पेशींमध्ये अॅनोड्स ठेवले जातात.
६.१ ऑपरेटिंग अटी
- वर्तमान घनता: २२०-३२० A/चौकोनी मीटर
- सेल व्होल्टेज: ०.२२-०.३२ व्ही
- इलेक्ट्रोलाइट तापमान: ६०-६५°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, मोफत H₂SO₄: 150-220 g/L
६.२ विद्युतरासायनिक अभिक्रिया
अॅनोड विघटन: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ अधिक उदात्त घटक (Au, Ag, Se, Te) अॅनोड स्लाईमला रिपोर्ट करतात; कमी उदात्त घटक द्रावणात प्रवेश करतात. कॅथोड निक्षेपण LME ग्रेड A वैशिष्ट्यांशी जुळणारे ≥99.993% Cu देते.
७. ऑफ-गॅस प्रक्रिया आणि पर्यावरण नियंत्रण
फ्लॅश फर्नेस, कन्व्हर्टर्स आणि एनोड फर्नेसेसमधून SO₂-समृद्ध वायू थंड केले जातात, धूळ काढली जातात आणि डबल-कॉन्टॅक्ट अॅसिड प्लांटमध्ये प्रक्रिया केली जातात ज्यामुळे सल्फर रिकव्हरी ९९.८% पेक्षा जास्त होते. टेल गॅस SO₂ १०० mg/Nm³ पेक्षा कमी आहे. आर्सेनिक, पारा आणि इतर जड धातू विशेष प्रक्रियांद्वारे काढून टाकले जातात.
८. निष्कर्ष
समकालीन तांबे पायरोमेटलर्जीने उच्च सातत्य, ऑटोमेशन आणि पर्यावरणीय कामगिरी साध्य केली आहे. एकात्मिक फ्लॅश स्मेल्टिंग-सतत रूपांतरण-एनोड रिफायनिंग-इलेक्ट्रोरिफायनिंग फ्लोशीट्स एकूण तांबे पुनर्प्राप्ती >98.5% आणि विशिष्ट ऊर्जा वापर 280-320 kgce/t कॅथोड प्रदान करतात, जे जागतिक दर्जाचे बेंचमार्क दर्शवितात. ऑक्सिजन समृद्धीकरण, सतत तांबे बनवण्याचे तंत्रज्ञान आणि डिजिटल प्रक्रिया नियंत्रणातील चालू विकास कार्यक्षमता आणि शाश्वतता आणखी वाढवेल.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-२२-२०२५