Peleburan pirometalurgi

Pemurnian api adalah metode utama produksi tembaga saat ini, menyumbang 80% hingga 90% produksi tembaga, terutama untuk pengolahan bijih sulfida. Keuntungan peleburan tembaga pirometalurgi adalah kemampuan beradaptasi bahan baku yang kuat, konsumsi energi yang rendah, efisiensi tinggi, dan tingkat perolehan logam yang tinggi. Peleburan tembaga dengan api dapat dibagi menjadi dua kategori: satu adalah proses tradisional, seperti peleburan tanur sembur, peleburan tanur reverberatori, dan peleburan tanur listrik. Yang kedua adalah proses penguatan modern, seperti peleburan flash tungku dan peleburan kolam leleh.

Karena isu energi dan lingkungan hidup global yang menonjol sejak pertengahan abad ke-20, energi menjadi semakin langka, peraturan perlindungan lingkungan menjadi semakin ketat, dan biaya tenaga kerja secara bertahap meningkat. Hal ini menyebabkan pesatnya perkembangan teknologi peleburan tembaga sejak tahun 1980-an, memaksa metode tradisional digantikan dengan metode penguatan baru, dan metode peleburan tradisional secara bertahap mulai ditinggalkan. Selanjutnya, teknologi canggih seperti peleburan kilat dan peleburan kolam lelehan muncul, dengan terobosan terpenting adalah penerapan oksigen secara luas atau oksigen yang diperkaya. Setelah upaya selama puluhan tahun, peleburan kilat dan peleburan kolam leleh pada dasarnya telah menggantikan proses pirometalurgi tradisional.

1. Alur proses peleburan api

Proses pirometalurgi terutama mencakup empat langkah utama: peleburan matte, peniupan tembaga matte (matte), pemurnian pirometalurgi tembaga mentah, dan pemurnian elektrolitik tembaga anoda.

Peleburan belerang (konsentrat tembaga matte): Terutama menggunakan konsentrat tembaga untuk membuat peleburan matte, dengan tujuan mengoksidasi sebagian besi dalam konsentrat tembaga, menghilangkan terak, dan menghasilkan matte dengan kandungan tembaga tinggi.

Peniupan matte (tembaga mentah matte): Oksidasi lebih lanjut dan slagging matte untuk menghilangkan besi dan belerang dari dalamnya, menghasilkan tembaga mentah.

Pemurnian api (tembaga anoda tembaga mentah): Tembaga mentah selanjutnya dihilangkan dari kotoran melalui oksidasi dan slagging untuk menghasilkan tembaga anoda.

Pemurnian elektrolitik (tembaga katoda tembaga anoda): Dengan memasukkan arus searah, tembaga anoda larut, dan tembaga murni diendapkan di katoda. Kotoran memasuki lumpur anoda atau elektrolit, sehingga mencapai pemisahan tembaga dan kotoran dan menghasilkan tembaga katoda.

2. Klasifikasi proses pirometalurgi

(1) Peleburan kilat

Peleburan flash mencakup tiga jenis: tungku flash Inco, tungku flash Outokumpu, dan peleburan flash ConTop. Peleburan kilat adalah metode peleburan yang memanfaatkan sepenuhnya permukaan aktif besar dari bahan yang digiling halus untuk memperkuat proses reaksi peleburan. Setelah konsentrat dikeringkan secara mendalam, konsentrat tersebut disemprotkan ke menara reaksi dengan udara yang kaya oksigen bersama dengan fluks. Partikel konsentrat tersuspensi di ruang angkasa selama 1-3 detik, dan dengan cepat mengalami reaksi oksidasi mineral sulfida dengan aliran udara pengoksidasi suhu tinggi, melepaskan sejumlah besar panas, menyelesaikan reaksi peleburan, yang merupakan proses produksi matte. Produk reaksi jatuh ke dalam tangki sedimentasi tungku flash untuk sedimentasi, selanjutnya memisahkan matte tembaga dan terak. Metode ini terutama digunakan untuk peleburan matte bijih sulfida seperti tembaga dan nikel.

Peleburan flash mulai berproduksi pada akhir tahun 1950an dan telah dipromosikan dan diterapkan di lebih dari 40 perusahaan karena pencapaian signifikan dalam konservasi energi dan perlindungan lingkungan melalui perbaikan berkelanjutan. Teknologi proses ini memiliki keunggulan berupa kapasitas produksi yang besar, konsumsi energi yang rendah, dan polusi yang rendah. Kapasitas produksi bijih tembaga maksimum dalam satu sistem dapat mencapai lebih dari 400.000 t/a, sehingga cocok untuk pabrik dengan skala lebih dari 200.000 t/a. Namun, bahan mentah harus dikeringkan secara mendalam hingga kadar air kurang dari 0,3%, ukuran partikel konsentrat kurang dari 1 mm, dan pengotor seperti timbal dan seng dalam bahan baku tidak boleh melebihi 6%. Kerugian dari proses ini adalah peralatan yang rumit, laju asap dan debu yang tinggi, serta kandungan tembaga yang tinggi dalam terak, sehingga memerlukan perlakuan pengenceran.

2) Pencairan kolam cair

Peleburan kolam peleburan meliputi metode peleburan tembaga Tenente, metode Mitsubishi, metode Osmet, metode peleburan tembaga Vanukov, metode peleburan Isa, metode Noranda, metode konverter putar tiup atas (TBRC), metode peleburan tembaga perak, tembaga Shuikoushan metode peleburan, dan metode peleburan kaya oksigen yang ditiup dari bawah Dongying. Peleburan kolam lelehan adalah proses menambahkan konsentrat sulfida halus ke dalam lelehan sambil meniupkan udara atau oksigen industri ke dalam lelehan, dan memperkuat proses peleburan dalam kolam lelehan yang diaduk dengan keras. Karena tekanan yang diberikan oleh hembusan udara pada kolam cair, gelembung-gelembung naik melalui kolam, menyebabkan "kolom lelehan" bergerak, sehingga memberikan masukan yang signifikan ke dalam lelehan. Jenis tungkunya meliputi horizontal, vertikal, putar, atau tetap, dan ada tiga jenis metode peniupan: peniupan samping, peniupan atas, dan peniupan bawah.

Peleburan kolam diterapkan di industri pada tahun 1970an. Karena efek perpindahan panas dan massa yang baik dalam proses peleburan kolam cair, proses metalurgi dapat diperkuat secara signifikan, mencapai tujuan meningkatkan produktivitas peralatan dan mengurangi konsumsi energi dalam proses peleburan. Selain itu, persyaratan bahan tungku tidak tinggi. Berbagai jenis konsentrat, kering, basah, besar, dan bubuk, cocok digunakan. Tungku memiliki volume kecil, kehilangan panas rendah, dan konservasi energi serta perlindungan lingkungan yang baik. Terutama, tingkat asap dan debu jauh lebih rendah dibandingkan dengan peleburan kilat.