Fundição pirometalúrgica

O refino a fogo é o principal método de produção de cobre atualmente, respondendo por 80% a 90% da produção de cobre, principalmente para o tratamento de minérios sulfetados. As vantagens da fundição pirometalúrgica de cobre são forte adaptabilidade de matérias-primas, baixo consumo de energia, alta eficiência e alta taxa de recuperação de metal. A fundição de cobre a fogo pode ser dividida em duas categorias: uma são os processos tradicionais, como fundição em alto-forno, fundição em forno reverberatório e fundição em forno elétrico. O segundo são os processos modernos de fortalecimento, como fundição em forno flash e fundição em piscina de fusão.

Devido às proeminentes questões ambientais e energéticas globais desde meados do século 20, a energia tornou-se cada vez mais escassa, as regulamentações de proteção ambiental tornaram-se cada vez mais rigorosas e os custos trabalhistas aumentaram gradualmente. Isto levou ao rápido desenvolvimento da tecnologia de fundição de cobre desde a década de 1980, forçando a substituição dos métodos tradicionais por novos métodos de reforço, e os métodos tradicionais de fundição foram gradualmente eliminados. Posteriormente, surgiram tecnologias avançadas, como a fundição instantânea e a fundição em pool de fusão, sendo o avanço mais importante a aplicação generalizada de oxigênio ou oxigênio enriquecido. Após décadas de esforço, a fundição instantânea e a fundição em poça de fusão basicamente substituíram os processos pirometalúrgicos tradicionais.

1. Fluxo do processo de fundição a fogo

O processo pirometalúrgico inclui principalmente quatro etapas principais: fundição fosca, sopro de cobre fosco (fosco), refino pirometalúrgico de cobre bruto e refino eletrolítico de cobre anódico.

Fundição de enxofre (concentrado de cobre fosco): utiliza principalmente concentrado de cobre para fazer fundição de fosco, com o objetivo de oxidar parte do ferro no concentrado de cobre, remover escória e produzir fosco com alto teor de cobre.

Sopro fosco (cobre bruto fosco): oxidação adicional e escória do fosco para remover ferro e enxofre dele, produzindo cobre bruto.

Refino a fogo (cobre anódico de cobre bruto): O cobre bruto é posteriormente removido das impurezas por oxidação e escória para produzir cobre anódico.

Refino eletrolítico (cobre anódico, cobre cátodo): Ao introduzir corrente contínua, o cobre anódico se dissolve e o cobre puro é precipitado no cátodo. As impurezas entram na lama anódica ou eletrólito, conseguindo assim a separação do cobre e das impurezas e produzindo cobre catódico.

2. Classificação de processos pirometalúrgicos

(1) Fundição instantânea

A fundição flash inclui três tipos: forno flash Inco, forno flash Outokumpu e fundição flash ConTop. A fundição instantânea é um método de fundição que utiliza totalmente a enorme superfície ativa de materiais finamente moídos para fortalecer o processo de reação de fundição. Após a secagem profunda do concentrado, ele é pulverizado na torre de reação com ar enriquecido com oxigênio junto com o fluxo. As partículas concentradas ficam suspensas no espaço por 1-3 segundos e passam rapidamente pela reação de oxidação de minerais de sulfeto com fluxo de ar oxidante de alta temperatura, liberando uma grande quantidade de calor, completando a reação de fundição, que é o processo de produção de fosco. Os produtos da reação caem no tanque de sedimentação do forno flash para sedimentação, separando ainda mais o fosco de cobre e a escória. Este método é usado principalmente para fundição fosca de minérios de sulfeto, como cobre e níquel.

A fundição instantânea começou a ser produzida no final da década de 1950 e foi promovida e aplicada em mais de 40 empresas devido a conquistas significativas na conservação de energia e proteção ambiental por meio de melhoria contínua. Esta tecnologia de processo tem as vantagens de grande capacidade de produção, baixo consumo de energia e baixa poluição. A capacidade máxima de produção de minério de cobre de um único sistema pode chegar a mais de 400.000 t/a, o que é adequado para fábricas com escala superior a 200.000 t/a. No entanto, é necessário que as matérias-primas sejam profundamente secas até um teor de umidade inferior a 0,3%, com tamanho de partícula concentrado inferior a 1 mm e impurezas como chumbo e zinco nas matérias-primas não devem exceder 6%. As desvantagens do processo são equipamentos complexos, alto índice de fumaça e poeira e alto teor de cobre na escória, o que requer tratamento de diluição.

2) Poça de fusão derretendo

A fundição em piscina de fusão inclui o método de fundição de cobre Tenente, método Mitsubishi, método Osmet, método de fundição de cobre Vanukov, método de fundição Isa, método Noranda, método de conversor rotativo soprado superior (TBRC), método de fundição de cobre prata, cobre Shuikoushan método de fundição e método de fundição rica em oxigênio soprado por fundo Dongying. A fundição em poça de fusão é o processo de adição de concentrado de sulfeto fino ao fundido enquanto sopra ar ou oxigênio industrial no fundido e fortalece o processo de fundição em uma poça derretida fortemente agitada. Devido à pressão exercida pelo ar soprado sobre a poça fundida, as bolhas sobem através da poça, fazendo com que a "coluna de fusão" se mova, proporcionando assim uma entrada significativa para a poça fundida. Seus tipos de forno incluem horizontal, vertical, rotativo ou fixo, e existem três tipos de métodos de sopro: sopro lateral, sopro superior e sopro inferior.

A fusão de piscinas foi aplicada na indústria na década de 1970. Devido aos bons efeitos de transferência de calor e massa no processo de fusão da poça fundida, o processo metalúrgico pode ser bastante fortalecido, atingindo o objetivo de melhorar a produtividade do equipamento e reduzir o consumo de energia no processo de fundição. Além disso, os requisitos para materiais de forno não são elevados. Vários tipos de concentrados, secos, úmidos, grandes e em pó, são adequados. O forno possui pequeno volume, baixa perda de calor e boa conservação de energia e proteção ambiental. Especialmente, a taxa de fumaça e poeira é significativamente menor do que a da fundição instantânea.