1. Ներածություն
Պիրոմետալուրգիական պղնձի հալեցումը մնում է առաջնային մաքրված պղնձի արտադրության գերիշխող ուղին՝ կազմելով համաշխարհային հզորության ավելի քան 80%-ը: Գործընթացը պղնձի սուլֆիդի կոնցենտրատները (հիմնականում խալկոպիրիտ, CuFeS₂) վերածում է բարձր մաքրության կաթոդային պղնձի (≥99.99% Cu)՝ բարձր ջերմաստիճանային մետալուրգիական գործողությունների շարքի միջոցով: Այս հոդվածը մանրամասնում է հիմնական ինտեգրված հոսքագիծը, որը բաղկացած է արագ հալեցումից, փոխակերպումից, անոդային մաքրումից և էլեկտրոլիտիկ մաքրումից:
2. Կոնցենտրատի պատրաստում և խառնում
Պղնձի խտանյութերը (25-35% պղինձ) մատակարարվում են մեծածավալ տարաներով և պահվում են ծածկված պահեստներում: Խոնավության պարունակությունը սովորաբար կազմում է 8-12% և պետք է նվազեցվի մինչև ≤0.3%՝ օգտագործելով պտտվող վառարաններ կամ հեղուկացված շերտով չորանոցներ՝ պայթյունները և հոսանքն ի վար հալեցման ժամանակ էներգիայի չափազանց սպառումը կանխելու համար:
Չորացրած կոնցենտրատը խառնվում է հալվածքների (քվարց, կրաքար), ռեվերտների և փոխակերպիչ խարամի հետ՝ ճշգրիտ վերահսկվող համամասնություններով: Ժամանակակից գործարանները օգտագործում են ավտոմատացված սկավառակային սնուցիչներ և բեռնախցիկների համակարգեր, որոնք ապահովում են խառնման ճշգրտություն ±0.5% սահմաններում:
3. Արագ հալեցում
Արագ հալեցումը պղնձի սուլֆիդի խտանյութերի մշակման ամենաառաջադեմ տեխնոլոգիան է, որը համաշխարհային մասշտաբով ներկայացված է Outotec (այժմ՝ Metso) արագ հալեցման վառարաններով և Չինաստանում մշակված թթվածնային հատակային փչման վառարաններով։
3.1 Գործընթացի սկզբունքը
Չոր կոնցենտրատը ներարկվում է տաք, թթվածնով հարստացված օդային հոսքի մեջ (թթվածնի կոնցենտրացիան՝ 75-90%)՝ 850-950°C ջերմաստիճանում: Ռեակցիաները (չորացում, օքսիդացում, խարամ և փայլի առաջացում) ավարտվում են 3-5 վայրկյանում՝ ռեակցիայի ջերմությունը պահպանող ավտոջերմային գործողությամբ: Հիմնական ռեակցիաներն են՝ 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Հիմնական սարքավորումներ
- Ռեակցիոն հորան՝ 11-14 մ բարձրություն, 7-9 մ տրամագիծ, պատված բարձրորակ մագնեզիտ-քրոմապատ աղյուսով և պղնձե ջրամեկուսիչ պատյաններով։
- Նստեցման և կլանման հորան. մատրիցի (65-75% պղինձ) և խարամի գրավիտացիոն բաժանում։
- Կաթսայատու ջերմության կաթսա. վերականգնում է մոտ 550°C ջերմաստիճանի արտանետվող գազից ստացված զգայուն ջերմությունը՝ գոլորշի ստանալու համար։
- Թթվածնի և խտանյութի հարաբերակցությունը՝ 1.15-1.25 Նմ³ O₂/տ չոր խտանյութ
- Ռեակցիայի լիսեռի ջերմաստիճանը՝ 1250-1300°C
- Մատտի ջերմաստիճանը՝ 1180-1220°C
- Fe/SiO₂ խարամի հարաբերակցությունը՝ 1.1-1.4, պղինձը խարամի մեջ ≤0.6%
3.3 Կրիտիկական կառավարման պարամետրեր
Մեկ ֆլեշ վառարանի հզորությունը հասնում է 4000-5500 տ/օր խտանյութի՝ >98% ջերմային արդյունավետությամբ և գրեթե 100% SO₂ որսով։
4. Փոխակերպում
Մատը էլեկտրականորեն տաքացվող լվացքատների կամ շերեփների միջոցով փոխանցվում է Պիրս-Սմիթի փոխարկիչների կամ անընդհատ փոխակերպող վառարանների։
4.1 Խարամի առաջացման փուլ
Թթվածնով հարստացված օդը (25-35% O₂) փչվում է՝ երկաթի սուլֆիդը օքսիդացնելու համար: 2-8% Cu պարունակող խարամը մաքրվում է և վերադարձվում է արագ հալեցման:
4.2 Պղնձի արտադրության փուլ
Շարունակական փչումը օքսիդացնում է Cu₂S-ը՝ 1180-1230°C ջերմաստիճանում առաջացնելով պղնձի (98.5-99.3% Cu):
5. Անոդային վառարանի կրակի մաքրում
Բլիստերային պղինձը լցնում են 50-500 տոննա տարողությամբ ստացիոնար կամ թեքվող անոդային վառարաններ՝ օքսիդա-վերականգնողական զտման համար։
5.1 Օքսիդացման փուլ
Օդային կամ թթվածնային նետակները հեռացնում են մնացորդային Fe, Ni, As, Sb և Bi-ն՝ որպես լողացող խարամ։
5.2 Կրճատման փուլ
Թթվածինը նվազեցվում է մինչև 150-300 մաս միլիոն՝ օգտագործելով բնական գազ, դիզելային վառելիք կամ փայտե սյուներ։ Զտված պղինձը ձուլվում է 300-450 կգ անոդների մեջ (Cu ≥99.0%)։
6. Էլեկտրոլիտիկ մաքրում
Անոդները տեղադրվում են էլեկտրոլիտիկ բջիջներում՝ CuSO₄-H₂SO₄ էլեկտրոլիտում կաթոդների տեսքով կապարի կամ տիտանի մայրական դատարկ մասերով։
6.1 Գործողության պայմաններ
- Հոսանքի խտություն՝ 220-320 Ա/մ²
- Բջիջի լարումը՝ 0.22-0.32 Վ
- Էլեկտրոլիտի ջերմաստիճանը՝ 60-65°C
- Cu²⁺՝ 40-55 գ/լ, ազատ H2SO4՝ 150-220 գ/լ
6.2 Էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներ
Անոդի լուծույթ. Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Ավելի ազնիվ տարրեր (Au, Ag, Se, Te) են թափանցում անոդային լորձի մեջ. ավելի քիչ ազնիվ տարրերը մտնում են լուծույթի մեջ։ Կաթոդային նստեցումը տալիս է ≥99.993% Cu, որը համապատասխանում է LME A դասի պահանջներին։
7. Արտանետվող գազի մշակում և շրջակա միջավայրի վերահսկողություն
Ֆլեշ վառարաններից, փոխարկիչներից և անոդային վառարաններից SO₂-ով հարուստ գազերը սառեցվում, մաքրվում են փոշուց և մշակվում են կրկնակի կոնտակտային թթվային գործարաններում՝ հասնելով ծծմբի >99.8% վերականգնման: Պոչային գազում SO₂-ի կոնցենտրացիան զգալիորեն ցածր է 100 մգ/Նմ³-ից: Արսենը, սնդիկը և այլ ծանր մետաղները հեռացվում են մասնագիտացված գործընթացների միջոցով:
8. Եզրակացություն
Ժամանակակից պղնձի պիրոմետալուրգիան հասել է բարձր շարունակականության, ավտոմատացման և շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության: Ինտեգրված արագ հալեցման-շարունակական փոխակերպման-անոդային զտման-էլեկտրամաքրման հոսքագծերը ապահովում են >98.5% պղնձի ընդհանուր վերականգնում և 280-320 կգսէ/տ կաթոդի տեսակարար էներգիայի սպառում, ինչը ներկայացնում է համաշխարհային մակարդակի չափանիշներ: Թթվածնի հարստացման, շարունակական պղնձի արտադրության տեխնոլոգիաների և թվային գործընթացների կառավարման ոլորտում շարունակական զարգացումները կնպաստեն արդյունավետության և կայունության բարձրացմանը:
Հրապարակման ժամանակը. Դեկտեմբերի 22-2025