一
1. Sissejuhatus
Pürometallurgiline vase sulatamine on endiselt peamine rafineeritud vase tootmise meetod, moodustades üle 80% ülemaailmsest tootmisvõimsusest. Protsessi käigus muundatakse vasksulfiidi kontsentraadid (peamiselt kalkopüriit, CuFeS₂) kõrge puhtusastmega katoodvaseks (≥99,99% Cu) mitmete kõrgel temperatuuril toimuvate metallurgiliste toimingute abil. See artikkel kirjeldab peamist integreeritud vooskeeme, mis koosnevad kiirsulatusest, konverteerimisest, anoodi rafineerimisest ja elektrolüütilisest rafineerimisest.
2. Kontsentraadi ettevalmistamine ja segamine
Vasekontsentraadid (25–35% Cu) saabuvad lahtiste anumatega ja ladustatakse kaetud virnades. Niiskusesisaldus on tavaliselt 8–12% ja seda tuleb vähendada ≤0,3%-ni, kasutades pöördahjusid või fluidiseeritud voodiga kuivateid, et vältida plahvatusi ja liigset energiatarbimist järgneval sulatamisel.
Kuivatatud kontsentraat segatakse täpselt kontrollitud proportsioonides räbustitega (kvarts, lubjakivi), sulatatavate materjalidega ja konverteri räbuga. Kaasaegsed tehased kasutavad automaatseid ketassöötureid ja koormusandurite süsteeme, mis saavutavad segamistäpsuse ±0,5%.
2
3. Leeklambi sulatamine
Leeklambi sulatamine on vasksulfiidi kontsentraatide töötlemise kõige kaasaegsem tehnoloogia, mida esindavad ülemaailmselt Outoteci (nüüd Metso) leeklambiahjud ja Hiinas väljatöötatud hapnikupõletiga ahjud.
3.1 Protsessi põhimõte
Kuivkontsentraat süstitakse kuuma, hapnikuga rikastatud õhuvoolu (hapniku kontsentratsioon 75–90%) temperatuuril 850–950 °C. Reaktsioonid (kuivatamine, oksüdeerimine, räbu ja matti moodustumine) lõppevad 3–5 sekundiga, reaktsioonisoojust säilitades autotermilise protsessi. Peamised reaktsioonid on järgmised: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Peamised seadmed
- Reaktsioonišaht: 11–14 m kõrge, 7–9 m läbimõõduga, vooderdatud kõrgekvaliteedilise magnesiit-kroomtellise ja vaskveesärkidega.
- Setiti ja vastuvõtušaht: kivi (65–75% Cu) ja räbu gravitatsiooniline eraldamine.
- Jäätmesoojuskatel: taaskasutab ~550 °C temperatuuriga heitgaasist mõõdetud soojust auru tootmiseks.
- Hapniku ja kontsentraadi suhe: 1,15–1,25 Nm³ O₂/t kuiva kontsentraadi kohta
- Reaktsioonivõlli temperatuur: 1250–1300 °C
- Mati temperatuur: 1180–1220 °C
- Räbu Fe/SiO₂ suhe: 1,1–1,4, vask räbus ≤0,6%
3.3 Kriitilised kontrollparameetrid
Ühe leekahju võimsus on 4000–5500 t/d kontsentraati, termiline efektiivsus >98% ja peaaegu 100% SO₂ püüdmine.
4. Konverteerimine
Matt kantakse elektriliselt köetavate rennide või koppade kaudu Peirce-Smithi konverteritesse või pidevtoimivatesse konverteerivatesse ahjudesse.
4.1 Räbu moodustumise etapp
Raudsulfiidi oksüdeerimiseks puhutakse hapnikuga rikastatud õhku (25–35% O₂). 2–8% Cu-d sisaldav räbu kooritakse ja suunatakse tagasi leeksulamitesse.
4.2 Vase valmistamise etapp
Jätkuv puhumine oksüdeerib Cu₂S-i blistervaseks (98,5–99,3% Cu) temperatuuril 1180–1230 °C.
3
1. Peamine mähise laadimine ja automaatne tsentreerimine → 15-tonnine hüdrauliline mähiseauto + fotoelektriline servo EPC, keskjoone joondusviga <0,1 mm
2. Kerimine ja pinge loomine → Magnetiline pulberpidur + suletud ahelaga servojuhtimine, täpselt reguleeritav 50–1500 N
3. Täppislõikamine → Imporditud volframkarbiidist või PM HSS-kettad, spindli väljalõige ≤ 0,002 mm, vahetükid lihvitud ±0,001 mm-ni, reaalajas kulumiskompensatsioon
4. Servalõikuse käitlemine → Sõltumatud kahepealised vanaraua kerimismasinad; lõiketükk tagastatakse rullidena või purustatakse kohapeal
5. Tagamähis ja pingeisolatsioon → Individuaalne tantsurulli isolatsioon iga ahela kohta, pneumaatilised mandrelid + automaatne nurkade kaitse, pinna joondamine ≤ ± 0,3 mm
6. Automaatne väljalülitus ja pakendamine → Aeglustamine → lõikamine → paberimähis → etikett → tühjendamine 45 sekundiga
Täielik automaatne vaskmähise lõikamisprotsess
5. Anoodahju tulega rafineerimine
Blistervask laaditakse oksüdatsioon-redutseerimise rafineerimiseks 50–500-tonnisetesse statsionaarsetesse või kaldanoodahjudesse.
5.1 Oksüdatsioonietapp
Õhu- või hapnikupihustid eemaldavad ujuva räbu kujul jääk-Fe, Ni, As, Sb ja Bi.
5.2 Redutseerimisetapp
Hapnikusisaldust vähendatakse maagaasi, diislikütuse või puitpostide abil 150–300 ppm-ni. Rafineeritud vasest valatakse 300–450 kg anoodid (Cu ≥99,0%).
4
6.1 Töötingimused
- Voolutihedus: 220–320 A/m²
- Aku pinge: 0,22–0,32 V
- Elektrolüüdi temperatuur: 60–65 °C
- Cu²⁺: 40-55 g/l, vaba H2SO4: 150-220 g/l
6.2 Elektrokeemilised reaktsioonid
Anoodi lahustumine: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Rohkem vääriselemente (Au, Ag, Se, Te) satub anoodilima; vähem vääriselemente satub lahusesse. Katoodi sadestamine annab ≥99,993% Cu, mis vastab LME A-klassi spetsifikatsioonidele.
7. Heitgaaside töötlemine ja keskkonnakontroll
Välkahjudest, konverteritest ja anoodiahjudest pärinevad SO₂-rikkad gaasid jahutatakse, tolmust puhastatakse ja töödeldakse kahekordse kontaktiga happetehastes, saavutades väävli taaskasutuse >99,8%. Jääkgaasi SO₂ sisaldus on tunduvalt alla 100 mg/Nm³. Arseen, elavhõbe ja muud raskmetallid eemaldatakse spetsiaalsete protsesside abil.
8. Kokkuvõte
Kaasaegne vase pürometallurgia on saavutanud kõrge järjepidevuse, automatiseerituse ja keskkonnatoime. Integreeritud kiirsulatus-pidev konverteeriv-anoodiga rafineerimine-elektrorafineerimine vooskeem tagab vase üldise saagise >98,5% ja erienergiatarbimise 280–320 kgce/t katood, mis esindab maailmatasemel standardeid. Hapniku rikastamise, pideva vase tootmise tehnoloogiate ja digitaalse protsessijuhtimise pidev areng suurendab veelgi tõhusust ja jätkusuutlikkust.
Postituse aeg: 24. detsember 2025