1. Aféierung
Pyrometallurgesch Kupferschmëlzung bleift déi dominant Method fir d'Produktioun vu primär raffinéiertem Kupfer a mécht iwwer 80% vun der globaler Kapazitéit aus. De Prozess konvertéiert Kupfersulfidkonzentraten (haaptsächlech Chalcopyrit, CuFeS₂) duerch eng Serie vun héichtemperaturéierten metallurgeschen Operatiounen a Kathodekupfer mat héijer Rengheet (≥99,99% Cu). Dësen Artikel beschreift de Mainstream-integréierte Flowdiagramm, deen aus Flash-Schmëlzung, Konvertéierung, Anodenraffinéierung an elektrolytescher Raffinéierung besteet.
2. Konzentratvirbereedung a Vermëschung
Kupferkonzentraten (25-35% Cu) kommen a Schëffer mat Schëttgutschëffer un a ginn a zouenen Lagerbestänn gelagert. De Fiichtegkeetsgehalt ass typescherweis 8-12% a muss mat Hëllef vu Rotatiounsuewen oder Fluidbett-Trockner op ≤0,3% reduzéiert ginn, fir Explosiounen an exzessive Energieverbrauch beim Schmelzen no ënnen ze vermeiden.
Gedréchent Konzentrat gëtt mat Fluxmëttel (Quarz, Kalksteen), Revertmaterialien a Konverterschlack a präzis kontrolléierte Proportiounen gemëscht. Modern Anlagen benotzen automatiséiert Scheiwenzufuhrer a Lastzellensystemer, déi eng Mëschgenauegkeet vun ±0,5% erreechen.
3. Flash-Schmelzen
Flash-Schmëlzung ass déi fortgeschrattst Technologie fir d'Behandlung vu Kupfersulfidkonzentraten, weltwäit vertrueden duerch Outotec (haut Metso) Flash-Uewen a chinesesch entwéckelt Sauerstoff-Bottomblos-Uewen.
3.1 Prozessprinzip
Dréchent Konzentrat gëtt an e waarmen, mat Sauerstoff beräicherte Loftstroum (Sauerstoffkonzentratioun 75-90%) bei 850-950°C injizéiert. D'Reaktiounen (Trocknung, Oxidatioun, Schlak- a Mattbildung) sinn an 3-5 Sekonnen ofgeschloss, mat engem autothermesche Betrib, deen d'Reaktiounswärme erhält. Schlësselreaktioune sinn: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Schlësselausrüstung
- Reaktiounsschacht: 11-14 m Héicht, 7-9 m Duerchmiesser, ausgekleet mat héichwäertege Magnesit-Chrom-Zille a Kofferwaassermantelen.
- Siedler a Opnahmeschacht: Gravitatiounstrennung vu Matt (65-75% Cu) a Schlak.
- Offallwärmekessel: gewënnt sensibel Hëtzt aus ~550°C Offgas fir Dampgeneratioun.
- Sauerstoff-zu-Konzentrat-Verhältnis: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t dréchent Konzentrat
- Reaktiounswelletemperatur: 1250-1300°C
- Matttemperatur: 1180-1220°C
- Schlak Fe/SiO₂ Verhältnis: 1,1-1,4, Koffer am Schlak ≤0,6%
3.3 Kritesch Kontrollparameter
D'Kapazitéit vun engem eenzege Flash-Uewen erreecht 4000-5500 t/d Konzentrat mat enger thermescher Effizienz vun >98% an enger bal 100% SO₂-Ofdeckung.
4. Konvertéieren
D'Matt gëtt iwwer elektresch erhëtzt Wäschmaschinnen oder Schëppen an Peirce-Smith Konverter oder kontinuéierlech Konversiounsuewen transferéiert.
4.1 Schlakbildungsphase
Sauerstoffangereicherte Loft (25-35% O₂) gëtt geblosen fir Eisensulfid ze oxidéieren. Schlak mat 2-8% Cu gëtt ofgeschaaft an zréck an d'Flash-Schmëlzung bruecht.
4.2 Etapp vun der Kofferproduktioun
Weidert Bléien oxidéiert Cu₂S zu Blisterkupfer (98,5-99,3% Cu) bei 1180-1230°C.
5. Anodenuewen-Feierraffinéierung
Blisterkupfer gëtt a stationär oder kippend Anodenuewen mat engem Kapital vun 50-500 Tonnen fir d'Oxidatiounsreduktiounsraffinéierung gelueden.
5.1 Oxidatiounsstadium
Loft- oder Sauerstofflansen entfernen Reschter Fe, Ni, As, Sb a Bi als schwiewend Schlak.
5.2 Reduktiounsphase
Sauerstoff gëtt mat Äerdgas, Diesel oder Holzmaste op 150-300 ppm reduzéiert. De raffinéierte Koffer gëtt an Anoden vun 300-450 kg (Cu ≥99,0%) gegoss.
6. Elektrolytesch Raffinéierung
Anoden ginn an Elektrolytzellen mat Blei- oder Titan-Mutterblanken als Kathoden an CuSO₄-H₂SO₄ Elektrolyt placéiert.
6.1 Betribsbedingungen
- Stroumdicht: 220-320 A/m²
- Zellspannung: 0,22-0,32 V
- Elektrolyttemperatur: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, fräi H₂SO₄: 150-220 g/L
6.2 Elektrochemesch Reaktiounen
Anodenopléisung: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Méi edel Elementer (Au, Ag, Se, Te) ginn an den Anodenschleim iwwerdroen; manner edel Elementer ginn an d'Léisung. D'Kathodenoflagerung ergëtt ≥99,993% Cu, deen d'Spezifikatioune vun der LME Grad A entsprécht.
7. Ofgasbehandlung a Ëmweltkontroll
SO₂-räich Gaser aus Flashuewen, Konverteren an Anodenuewen ginn ofgekillt, entstaubt a veraarbecht an Duebelkontakt-Säurewierker, wouduerch eng Schwefelréckgewinnung vu méi wéi 99,8% erreecht gëtt. Den SO₂ am Réckgas läit wäit ënner 100 mg/Nm³. Arsen, Quecksëlwer an aner Schwéiermetaller ginn iwwer spezialiséiert Prozesser ewechgeholl.
8. Schlussfolgerung
Déi modern Kofferpyrometallurgie huet eng héich Kontinuitéit, Automatiséierung an Ëmweltleistung erreecht. Integréiert Flossblieder fir d'Schmelzung, d'kontinuéierlech Konversioun, d'Anodenraffinéierung an d'Elektroraffinéierung liwweren eng Gesamtkoffergewinnung vun >98,5% an e spezifeschen Energieverbrauch vun 280-320 kgce/t Kathode, wat Weltklass-Benchmarks duerstellt. Déi lafend Entwécklungen an der Sauerstoffanreicherung, den Technologien fir kontinuéierlech Kofferproduktioun an der digitaler Prozesskontroll wäerten d'Effizienz an d'Nohaltegkeet weider erhéijen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 22. Dezember 2025