I. Tinjauan Bahan Baku
1.-Bijih Kelas Tinggi
Termasuk konsentrat tembaga (terutama bijih sulfida) yang diperoleh melalui pemrosesan mineral,-bijih mentah bermutu tinggi, dan bijih tembaga asli.
2. Bijih-Tingkat Rendah
Terutama mengacu pada-bijih tembaga kadar rendah,-batuan sisa yang mengandung tembaga, bijih oksida tahan api, pilar penambangan, dan tailing penerima manfaat yang sulit dipulihkan menggunakan teknologi pemrosesan mineral yang ada.
3. Bahan Baku Tembaga Daur Ulang
Terutama berbagai besi tua, termasuk:
Potongan tembaga murni dan potongan paduan tembaga yang dihasilkan oleh-perusahaan pengolahan logam nonbesi (termasuk tembaga-yang mengandung abu dan terak).
Potongan tembaga dari sektor industri yang memproduksi barang konsumsi (termasuk sisa pengolahan, serpihan, produk limbah, suku cadang mesin bekas, dan limbah fasilitas listrik).
Tembaga bekas sosial (misalnya, kabel bekas, peralatan rumah tangga bekas).
Potongan logam-nonferrous dari industri pertahanan dan militer nasional (terutama selongsong peluru, limbah peralatan komunikasi dan elektronik, limbah fasilitas listrik, dan komponen yang dibongkar dari peralatan militer yang dinonaktifkan).
4. Tembaga-Mengandung Limbah
Terutama tembaga-yang mengandung limbah berbahaya (Kode: HW22) dari industri seperti manufaktur kaca, pengolahan dan peleburan logam non-besi, dan manufaktur komponen elektronik, termasuk:
Lumpur dari pelapisan tembaga.
Terak dan lumpur dari proses peleburan tembaga.
Solusi etsa tembaga limbah dan lumpur dari produksi papan sirkuit dan etsa pelat tembaga.
Lumpur yang dihasilkan dari perlakuan asam oksida tembaga.
Tailing dari konsentrator tembaga.
Tembaga matte dari pabrik peleburan timbal.
II. Peleburan Konsentrat Tembaga
1. Proses Peleburan Tradisional
Proses pirometalurgi tradisional untuk konsentrat tembaga terutama mencakup peleburan tanur reverberatori, peleburan tanur sembur, dan peleburan tanur listrik. Perlakuan awal yang sesuai diperlukan sebelum peleburan.
1.1 Perlakuan Awal Konsentrat Tembaga
Termasuk pencampuran dan penyimpanan bijih, penghancuran, pengeringan (pengeringan drum putar, pengeringan kilat), dan pemanggangan.
1.1.1 Pemanggangan Oksidatif Konsentrat Tembaga
Menyesuaikan kadar matte untuk peleburan reverberatory atau tungku listrik, menghilangkan sebagian belerang untuk produksi asam sulfat, dan memperoleh agregat sinter yang sesuai untuk produksi.
1.1.2 Pemanggangan Sulfat Konsentrat Tembaga
Digunakan dalam proses hidrometalurgi untuk memproduksi tembaga elektrowon (jarang digunakan) dan tembaga sulfat (digunakan oleh beberapa perusahaan).
1.1.3 Teknologi Pemanggangan
Teknologi pemanggangan unggun terfluidisasi umumnya diadopsi untuk pemanggangan konsentrat tembaga.
1.2 Proses Peleburan
1.2.1 Bahan Baku dan Penolong
Bahan baku: Konsentrat hijau, bijih panggang, atau campurannya.
Fluks: Kuarsit.
Fluks: Kuarsit (SiO₂ 85-90%) dan batu kapur (CaO Lebih Besar dari atau sama dengan 50%) sebagai pembentuk terak.
Bahan bakar: Batubara bubuk, minyak berat, gas alam, dan kokas (listrik untuk tungku listrik).
Bahan yang dikembalikan: Debu buangan, bahan dingin, dan terak konverter yang dihasilkan selama peleburan.
1.2.2 Reaksi Utama
Penguraian senyawa
Penguraian kalkopirit (CuFeS₂): CuFeS₂ → CuS₂ + FeS + S
Dekomposisi besi sulfida-tinggi: FeS₂ → FeS + S
Penguraian karbonat: CaCO₃ (kalsium karbonat) → CaO + CO₂ (mirip dengan magnesium karbonat)
Oksidasi sulfida
FeS + O₂ → FeO + SO₂ (sebagian)
S + O₂ → SO₂
MeS (logam sulfida lainnya) + O₂ → MeO + SO₂
Reaksi pembentukan matteTembaga sulfida (CuS₂), besi sulfida (FeS), dan sulfida logam lainnya bereaksi membentuk matte tembaga: CuS₂ + FeS → CuS₂·FeS (mengandung sulfida logam lainnya)
Reaksi pembentukan terak Oksida logam bergabung membentuk terak cair: FeO + CaO + SiO₂ → FeO·CaO·SiO₂ (terak terner umum dalam peleburan non-besi)
1.2.3 Produk Utama
Tembaga matte: Senyawa beberapa logam sulfida, terutama terdiri dari tembaga, besi, dan belerang (kandungan Cu ~30%), dikirim ke konverter untuk produksi tembaga melepuh.
Terak: Senyawa beberapa oksida logam (terutama besi, silikon, dan kalsium oksida), air-dipadamkan menjadi air-terak butiran (digunakan sebagai bahan baku industri bahan bangunan, misalnya pabrik semen, pabrik batu bata).
Debu buangan: Produk pemulihan logam yang mudah menguap (misalnya timbal, seng, antimon).
1.3 Peleburan Tungku Reverberatory
Tungku metalurgi horizontal yang melebur logam dengan cara memanaskan bahan secara langsung dengan api, terdiri dari tiga bagian utama: alat pembakaran, ruang peleburan, dan cerobong asap. Seluruh tungku perapian adalah ruang peleburan persegi panjang yang dilapisi dengan bahan tahan api.
Struktur: Fondasi tungku, perapian, dinding tungku, atap tungku, port pengisian daya, port pembuangan produk, dan cerobong asap. Peralatan bantu meliputi alat pengisi daya, alat peledakan, alat pembuangan asap, dan alat pemanfaatan limbah panas.
Bahan tahan api: Atap tungku berbentuk lengkung-menggunakan batu bata silika; atap tungku gantung dan dinding samping menggunakan batu bata magnesia, batu bata magnesia-krom, batu bata krom-magnesia, atau batu bata magnesia-alumina; perapian disinter dengan magnesia-pasir besi (magnesium oksida dan besi oksida).
Keuntungan: Struktur sederhana, investasi rendah, kemampuan beradaptasi yang luas terhadap bahan bakar dan bahan mentah (cocok untuk bahan-berbutir halus), pengoperasian skala-besar yang mudah, dan biaya rendah.
Kekurangan: Konsumsi bahan bakar tinggi, volume gas buang besar, konsentrasi SO₂ rendah (sulit dipulihkan sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan).
Perbaikan: Semburan-yang diperkaya oksigen, pengurangan kebocoran udara, atau injeksi oksigen konsentrat ke dalam tungku untuk meningkatkan kapasitas produksi dan konsentrasi SO₂ (produksi asam sulfat konsentrasi-rendah melalui proses Topsøe).
1.4 Peleburan Tungku Ledakan
Tungku peleburan vertikal yang terdiri dari pondasi tungku, perapian, poros, bagian atas tungku, dan cerobong asap. Bagian atas tungku dilengkapi dengan lubang pengisian dan pembuangan asap; beberapa lubang udara disusun di kedua sisi poros bawah untuk ledakan; perapian memiliki lubang pembuangan dan pengosongan lelehan (satu lubang pembuangan untuk perapian utama).
Struktur: Struktur jaket air penuh-(perapian, poros, bagian atas tungku, dan cerobong menggunakan jaket air evaporatif untuk meningkatkan efisiensi termal total-lebih dari 4 ton uap per meter persegi tungku per jam).
Peralatan ledakan: Blower sentrifugal (root blower untuk tungku kecil).
Proses: Muatan tungku (kokas + fluks + konsentrat) ditambahkan dari atas; udara dihembuskan dari pelabuhan udara yang lebih rendah. Pembakaran kokas di area pelabuhan udara menaikkan suhu di atas 1200 derajat. Bahan yang turun secara perlahan mengalami pemanasan awal, dehidrasi, dekomposisi, pembentukan matte, dan pembentukan terak. Lelehan bersuhu tinggi-jatuh ke dalam perapian, dipisahkan melalui sedimentasi, dan dibuang masing-masing dari port terak dan port matte.
Pasca-pengolahan: Terak adalah-air yang dipadamkan (digunakan sebagai bahan bangunan); matte dikirim ke konverter PS untuk produksi tembaga melepuh; gas buang didinginkan (pemanas awal udara + pendingin permukaan), dihilangkan debunya (filter baghouse), didesulfurisasi (menara semprotan alkali), dan dibuang hingga standar.
1.5 Konversi Tembaga Matte
1.5.1 Struktur Konverter
Tungku peleburan bak horizontal yang dapat diputar untuk mengubah baja dan matte (konverter PS untuk konversi tembaga matte). Badan tungku berbentuk silinder, ditempatkan secara horizontal, terbuat dari pelat baja boiler, dengan struktur kepala di kedua ujungnya dan dilapisi dengan bahan tahan api (bata magnesia). Salah satu ujungnya dilengkapi dengan lubang pembakaran oli yang berat.
Komponen utama:
Sistem pembakaran minyak berat (untuk pengeringan tungku dan pelestarian panas, dihilangkan selama produksi): Termasuk pompa oli roda gigi, pengukur aliran, termometer tekanan, pemanas listrik, katup pengurang tekanan, dan-nozel bertekanan rendah (bahan bakar: 100# minyak berat).
Mulut tungku (terletak di tengah): Digunakan untuk pengisian (cairan matte, bahan dingin, fluks kuarsa) dan pemakaian (tembaga melepuh, terak, gas buang).
Perangkat berputar: Menggerakan badan tungku untuk berputar ke posisi mana pun dengan kecepatan 6 putaran per menit melalui motor dan kotak roda gigi.
Perangkat pembuangan asap: Termasuk kap yang dapat digerakkan secara horizontal, cerobong tetap-berjaket air (dengan pintu kap yang dapat digerakkan secara vertikal), dan mekanisme penyeimbang (disegel selama konversi).
Peralatan pemanfaatan panas limbah: Terutama mencakup perangkat pasokan air jaket air evaporatif buang dan sistem keluaran uap.
1.5.2 Ikhtisar Proses
Pengisian: Matte cair dari tungku peleburan diangkut melalui sendok dan derek metalurgi khusus, perlahan-lahan dituangkan ke dalam konverter; fluks kuarsa ditambahkan dari atas cerobong tetap melalui pengumpan kuantitatif dan konveyor sabuk; udara bertekanan dihembuskan dari nozel udara belakang.
Tahapan konversi:
Tahap-pembentukan terak: Bahan matte dan dingin ditambahkan secara bertahap, diikuti dengan pembuangan terak. Reaksi kunci: Oksidasi besi sulfida membentuk terak-FeS + O₂ → FeO + SO₂; FeO + SiO₂ → FeO·SiO₂.
Tahap pembentukan-tembaga: Tembaga sulfida diubah menjadi tembaga melepuh-Cu₂S + O₂ → Cu₂O + SO₂; Cu₂S + Cu₂O → Cu + SO₂.
Pasca-konversi: Tembaga melepuh diangkut ke tungku pemurnian melalui sendok dan derek metalurgi khusus.
