一
1. Ynlieding
Pyrometallurgyske kopersmelting bliuwt de dominante rûte foar primêr raffinearre koperproduksje, goed foar mear as 80% fan 'e wrâldwide kapasiteit. It proses konvertearret kopersulfidekonsentraten (benammen chalcopyrite, CuFeS₂) yn katodekoper mei hege suverens (≥99,99% Cu) fia in searje metallurgyske operaasjes by hege temperatuer. Dit artikel beskriuwt it mainstream yntegreare stroomskema besteande út flashsmelting, konverzje, anoderaffinaazje en elektrolytyske raffinaazje.
2. Konsintraat tarieding en mingen
Koperkonsentraten (25-35% Cu) komme oan mei bulkskippen en wurde opslein yn ôfdekte foarrieden. It fochtgehalte is typysk 8-12% en moat wurde fermindere nei ≤0,3% mei help fan draaiovens of fluidisearre bêddrogers om eksploazjes en oermjittich enerzjyferbrûk by it smelten nei ûnderen te foarkommen.
Droech konsintraat wurdt mingd mei fluxen (kwarts, kalkstien), reverten en converterslak yn presys kontroleare ferhâldingen. Moderne fabriken brûke automatisearre skiiffeeders en loadcellsystemen dy't in mingkrektens berikke binnen ± 0,5%.
2
3. Flash Smelting
Flash-smelten is de meast avansearre technology foar it behanneljen fan kopersulfidekonsentraten, wrâldwiid fertsjintwurdige troch Outotec (no Metso) flashovens en yn Sina ûntwikkele soerstofboaiemovens.
3.1 Prosesprinsipe
Droech konsintraat wurdt ynjektearre yn in waarme, mei soerstof ferrike loftstream (soerstofkonsintraasje 75-90%) by 850-950 °C. Reaksjes (droegjen, oksidaasje, slak- en mattefoarming) binne foltôge yn 3-5 sekonden, mei reaksjewaarmte-ûnderhâldende autothermyske operaasje. Wichtige reaksjes omfetsje: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Wichtige apparatuer
- Reaksjeskacht: 11-14 m hichte, 7-9 m diameter, beklaaid mei heechweardige magnesit-chroom bakstien en koperen wettermantels.
- Settler en opnameskaft: swiertekrêftskieding fan matte (65-75% Cu) en slak.
- Ôfwaarmteketel: wint gefoelige waarmte werom út ~550 °C ôfgas foar stoomopwekking.
- Soerstof-oant-konsintraatferhâlding: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t droech konsintraat
- Reaksjeskafttemperatuer: 1250-1300 °C
- Matte temperatuer: 1180-1220 °C
- Slak Fe/SiO₂ ferhâlding: 1.1-1.4, koper yn slak ≤0.6%
3.3 Krityske kontrôleparameters
De kapasiteit fan in inkele flashoven berikt 4000-5500 t/d konsintraat mei in termyske effisjinsje fan >98% en in hast 100% SO₂-opfang.
4. Konvertearjen
Matte wurdt oerdroegen fia elektrysk ferwaarme waskmasines of lepels nei Peirce-Smith-converters of trochgeande konverzje-ovens.
4.1 Slakfoarmingsfaze
Soerstofrike loft (25-35% O₂) wurdt blaasd om izersulfide te oksidearjen. Slak mei 2-8% Cu wurdt ôfromme en weromjûn oan it fluch smelten.
4.2 Kopermeitsjende faze
Trochgean mei blazen oksidearret Cu₂S ta blisterkoper (98,5-99,3% Cu) by 1180-1230 °C.
3
1. Master Coil Laden & Auto-Sintrearjen → 15-ton hydraulyske spoelwein + fotoelektryske servo EPC, sintrumline-útrjochtingsflater < 0.1 mm
2. Untwikkeljen en spanning fêstigjen → Magnetyske poeierrem + sletten-loop servokontrôle, 50–1500 N presys ferstelber
3. Presyzje Slitting → Ymportearre wolfraamkarbide of PM HSS-skiven, spindelútrin ≤ 0,002 mm, spacers slypjen oant ± 0,001 mm, real-time wearkompensaasje
4. Râneôfhanneling → Unôfhinklike dûbele kop skrootwinders; trim weromjûn as rollen of op lokaasje ferpletterd
5. Opspoelen en spanningsisolaasje → Yndividuele dûnsrolle-isolaasje per tried, pneumatyske mandrels + automatyske hoekebeskerming, oerflakôfstimming ≤ ± 0,3 mm
6. Automatyske ôfsnijing en ferpakking → Fertraging → snije → papierwrap → label → ûntlading yn 45 sekonden
Folslein automatysk koperen spoelsnijproses
5. Anode-ovenbrânraffinaazje
Blisterkoper wurdt laden yn stasjonêre of kanteljende anode-ovens fan 50-500 ton foar oksidaasje-reduksjeraffinaazje.
5.1 Oksidaasjestadium
Loft- of soerstoflansen ferwiderje oerbleaune Fe, Ni, As, Sb en Bi as driuwende slak.
5.2 Reduksjefase
Soerstof wurdt mei ierdgas, diesel of houten peallen werombrocht nei 150-300 ppm. It raffinearre koper wurdt getten yn anodes fan 300-450 kg (Cu ≥99.0%).
4
6.1 Bedriuwsomstannichheden
- Stromdichtheid: 220-320 A/m²
- Selspanning: 0.22-0.32 V
- Elektrolyttemperatuer: 60-65 °C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, frij H₂SO₄: 150-220 g/L
6.2 Elektrogemyske reaksjes
Anode-oplossing: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Edelere eleminten (Au, Ag, Se, Te) geane oer yn anodeslym; minder edelere eleminten geane yn oplossing. Katode-ôfsetting jout ≥99,993% Cu dy't foldocht oan de LME Grade A-spesifikaasjes.
7. Ofgasbehanneling en miljeukontrôle
SO₂-rike gassen út flitsovens, converters en anodeovens wurde kuolle, ûntstoft en ferwurke yn dûbelkontakt-soere planten, wêrby't in swevelwinning fan >99,8% berikt wurdt. It SO₂-gehalte yn it rêggas is fier ûnder de 100 mg/Nm³. Arseen, kwik en oare swiere metalen wurde fuorthelle fia spesjalisearre prosessen.
8. Konklúzje
Moderne koperpyrometallurgy hat hege kontinuïteit, automatisearring en miljeuprestaasjes berikt. Yntegreare streamblêden foar flash-smelting, trochgeande konverzje, anoderaffinaazje en elektroraffinaazje leverje in totale koperwinning fan >98,5% en in spesifyk enerzjyferbrûk fan 280-320 kgce/t katode, wat wrâldklasse benchmarks fertsjintwurdiget. Oanhâldende ûntwikkelingen yn soerstofferriking, trochgeande kopermeitsjende technologyen en digitale proseskontrôle sille effisjinsje en duorsumens fierder ferbetterje.
Pleatsingstiid: 24 desimber 2025