一
1. Кіріспе
Пирометаллургиялық мыс балқыту бастапқы тазартылған мыс өндірісінің басым бағыты болып қала береді, әлемдік қуаттың 80%-дан астамын құрайды. Бұл процесс мыс сульфидті концентраттарын (негізінен халькопирит, CuFeS₂) жоғары температуралы металлургиялық операциялар сериясы арқылы жоғары тазалықтағы катодты мысқа (≥99,99% Cu) айналдырады. Бұл мақалада тез балқыту, конверсиялау, анодты тазарту және электролиттік тазартудан тұратын негізгі интеграцияланған технологиялық схема егжей-тегжейлі сипатталған.
2. Концентратты дайындау және араластыру
Мыс концентраттары (25-35% Cu) сусымалы кемелермен жеткізіледі және жабық қоймаларда сақталады. Ылғалдылық мөлшері әдетте 8-12% құрайды және жарылыстардың алдын алу және балқыту кезінде шамадан тыс энергия шығынын болдырмау үшін айналмалы пештерді немесе сұйық қабатты кептіргіштерді пайдалану арқылы ≤0,3%-ға дейін азайтылуы керек.
Кептірілген концентрат флюстермен (кварц, әктас), реверттермен және конвертерлік қожбен дәл бақыланатын пропорцияларда араластырылады. Қазіргі заманғы зауыттар ±0,5% шегінде араластыру дәлдігіне қол жеткізетін автоматтандырылған дискілі бергіштер мен жүктеме элементтері жүйелерін пайдаланады.
2
3. Жылдам балқыту
Мыс сульфидті концентраттарын өңдеудің ең озық технологиясы - тез балқыту, ол бүкіл әлемде Outotec (қазіргі Metso) тез балқыту пештерімен және Қытайда жасалған оттегімен жұмыс істейтін түбімен үрленетін пештермен ұсынылған.
3.1 Процесс принципі
Құрғақ концентрат 850-950°C температурада ыстық, оттегімен байытылған ауа ағынына (оттегі концентрациясы 75-90%) енгізіледі. Реакциялар (кептіру, тотығу, қож және штейннің түзілуі) 3-5 секундта аяқталады, реакция жылуы автотермиялық жұмысты қолдайды. Негізгі реакцияларға мыналар жатады: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Негізгі жабдық
- Реакция шахтасы: биіктігі 11-14 м, диаметрі 7-9 м, жоғары сапалы магнезит-хром кірпішімен және мыс су күртешелерімен қапталған.
- Тұндырғыш және сіңіргіш білік: штейнді (65-75% Cu) және қожды гравитациялық бөлу.
- Қалдықтарды жылыту қазандығы: бу өндіру үшін ~550°C газдан тыс жылуды қалпына келтіреді.
- Оттегінің концентратқа қатынасы: 1,15-1,25 Нм³ O₂/т құрғақ концентрат
- Реакция білігінің температурасы: 1250-1300°C
- Мат температурасы: 1180-1220°C
- Қождың Fe/SiO₂ қатынасы: 1,1-1,4, қождағы мыс ≤0,6%
3.3 Маңызды басқару параметрлері
Бір реттік пештің қуаты тәулігіне 4000-5500 т концентратқа жетеді, термиялық тиімділігі >98% және SO₂ ұстау шамамен 100% құрайды.
4. Түрлендіру
Күйнек электрмен қыздырылатын кір жуғыш машиналар немесе ожаулар арқылы Peirce-Smith түрлендіргіштеріне немесе үздіксіз түрлендіргіш пештерге беріледі.
4.1 Қож түзілу кезеңі
Темір сульфидін тотықтыру үшін оттегімен байытылған ауа (25-35% O₂) үрленеді. Құрамында 2-8% Cu бар қож майсыздандырылып, тез балқытуға қайтарылады.
4.2 Мыс өндіру кезеңі
Үрлеуді жалғастыру Cu₂S-ті 1180-1230°C температурада көпіршікті мысқа (98,5-99,3% Cu) тотықтырады.
3
1. Бас катушканы тиеу және автоматты түрде орталықтандыру → 15 тонналық гидравликалық катушкалы вагон + фотоэлектрлік серво EPC, орталық сызықты туралау қателігі < 0,1 мм
2. Орау және керілуді орнату → Магниттік ұнтақ тежегіш + тұйықталған циклді сервобасқару, дәл реттелетін 50–1500 Н
3. Дәл кесу → Импорттық вольфрам карбиді немесе PM HSS дискілері, шпиндельдің шығуы ≤ 0,002 мм, аралықтары ±0,001 мм дейін тегістелген, нақты уақыт режимінде тозуды өтеу
4. Жиектерді өңдеу → Екі басты тәуелсіз металл сынықтарын орағыштар; жиектер катушкалар түрінде қайтарылады немесе орнында ұсақталады
5. Қайта орау және керілу оқшаулағышы → Әр жіп үшін жеке би роллын оқшаулау, пневматикалық патрондар + автоматты бұрыштық қорғаныс, бетті туралау ≤ ±0,3 мм
6. Автоматты түрде кесу және орау → Баяулау → кесу → қағаз орамасы → жапсырма → 45 секундта шығару
Мыс катушкаларын автоматты түрде кесу процесі
5. Анод пешін өрттен тазарту
Блистерлік мыс тотығу-тотықсыздану үшін 50-500 тонналық стационарлық немесе еңкейтілетін анодтық пештерге құйылады.
5.1 Тотығу сатысы
Ауа немесе оттегі құбырлары қалқымалы қож ретінде қалған Fe, Ni, As, Sb және Bi иондарын кетіреді.
5.2 Тотықсыздану кезеңі
Оттегі табиғи газ, дизель немесе ағаш бағаналар арқылы 150-300 ppm дейін азайтылады. Тазартылған мыс 300-450 кг анодтарға (Cu ≥99,0%) құйылады.
4
6.1 Жұмыс шарттары
- Ток тығыздығы: 220-320 А/м²
- Ұяшық кернеуі: 0,22-0,32 В
- Электролит температурасы: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 г/л, бос H₂SO₄: 150-220 г/л
6.2 Электрохимиялық реакциялар
Анодтың еруі: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Асыл элементтер (Au, Ag, Se, Te) анод шырышына түседі; онша асыл емес элементтер ерітіндіге енеді. Катодтың тұндырылуы LME А класының сипаттамаларына сәйкес келетін ≥99,993% Cu береді.
7. Газды тазарту және қоршаған ортаны бақылау
Пештен, түрлендіргіштерден және анод пештерінен шығатын SO₂-ға бай газдар салқындатылып, шаңнан тазартылып, қос контактілі қышқыл зауыттарында өңделеді, бұл күкіртті 99,8%-дан астамға дейін қалпына келтіруге мүмкіндік береді. SO₂ қалдық газының мөлшері 100 мг/Нм³-ден әлдеқайда төмен. Мышьяк, сынап және басқа да ауыр металдар мамандандырылған процестер арқылы жойылады.
8. Қорытынды
Қазіргі заманғы мыс пирометаллургиясы жоғары үздіксіздікке, автоматтандыруға және экологиялық көрсеткіштерге қол жеткізді. Интеграцияланған тез балқыту-үздіксіз түрлендіретін анодты тазарту-электротазарту ағындық схемалары жалпы мысты қалпына келтіруді >98,5% және 280-320 кгц/т катодтың меншікті энергия тұтынуын қамтамасыз етеді, бұл әлемдік деңгейдегі эталондарды білдіреді. Оттегімен байыту, үздіксіз мыс өндіру технологиялары және цифрлық процестерді басқару саласындағы үздіксіз әзірлемелер тиімділік пен тұрақтылықты одан әрі арттырады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 24 желтоқсан