1. Panimula
Ang pyometallurgical copper smelting ay nananatiling pangunahing ruta para sa pangunahing pinong produksyon ng tanso, na bumubuo sa mahigit 80% ng pandaigdigang kapasidad. Ang proseso ay nagko-convert ng mga copper sulfide concentrates (pangunahing chalcopyrite, CuFeS₂) tungo sa high-purity cathode copper (≥99.99% Cu) sa pamamagitan ng isang serye ng mga high-temperature metallurgical operations. Dinedetalye ng artikulong ito ang mainstream integrated flowsheet na binubuo ng flash smelting, converting, anode refining, at electrolytic refining.
2. Paghahanda at Paghahalo ng Konsentrado
Ang mga konsentradong tanso (25-35% Cu) ay dumarating sa pamamagitan ng bulk vessel at iniimbak sa mga may takip na imbakan. Ang nilalaman ng kahalumigmigan ay karaniwang 8-12% at dapat bawasan sa ≤0.3% gamit ang mga rotary kiln o fluidized-bed dryer upang maiwasan ang mga pagsabog at labis na pagkonsumo ng enerhiya sa downstream smelting.
Ang pinatuyong concentrate ay hinahalo sa mga flux (quartz, limestone), reverts, at converter slag sa eksaktong kontroladong proporsyon. Ang mga modernong planta ay gumagamit ng mga automated disc feeder at load-cell system na nakakamit ng katumpakan ng paghahalo sa loob ng ±0.5%.
3. Mabilisang Pagtunaw
Ang flash smelting ang pinakamodernong teknolohiya para sa pagproseso ng mga copper sulfide concentrate, na kinakatawan sa buong mundo ng mga flash furnace na Outotec (ngayon ay Metso) at mga oxygen bottom-blown furnace na binuo ng mga Tsino.
3.1 Prinsipyo ng Proseso
Ang dry concentrate ay iniinject sa isang mainit at mayaman sa oxygen na daluyan ng hangin (konsentrasyon ng oxygen na 75-90%) sa 850-950°C. Ang mga reaksyon (pagpapatuyo, oksihenasyon, slag at matte formation) ay nakukumpleto sa loob ng 3-5 segundo, kung saan ang init ng reaksyon ay nagpapanatili ng autothermal na operasyon. Kabilang sa mga pangunahing reaksyon ang: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Pangunahing Kagamitan
- Reaction shaft: taas na 11-14 m, diyametro na 7-9 m, may lining na de-kalidad na magnesite-chrome na ladrilyo at mga pantakip sa tubig na tanso.
- Settler at uptake shaft: paghihiwalay ng grabidad ng matte (65-75% Cu) at slag.
- Boiler na gumagamit ng waste heat: kumukuha ng sensible heat mula sa ~550°C na off-gas para sa paglikha ng steam.
- Proporsyon ng oksiheno-sa-konsentrado: 1.15-1.25 Nm³ O₂/t tuyong konsentrasyon
- Temperatura ng baras ng reaksyon: 1250-1300°C
- Temperatura ng Matte: 1180-1220°C
- Proporsyon ng slag Fe/SiO₂: 1.1-1.4, tanso sa slag ≤0.6%
3.3 Mga Kritikal na Parameter ng Kontrol
Ang kapasidad ng single flash furnace ay umaabot sa 4000-5500 tonelada/araw na concentrate na may thermal efficiency na >98% at halos 100% na SO₂ capture.
4. Pag-convert
Ang matte ay inililipat sa pamamagitan ng mga labahan o sandok na pinainit ng kuryente papunta sa mga Peirce-Smith converter o mga continuous converting furnace.
4.1 Yugto ng Pagbuo ng Slag
Ang hanging mayaman sa oksiheno (25-35% O₂) ay hinihipan upang ma-oxidize ang iron sulfide. Ang slag na naglalaman ng 2-8% Cu ay kinukuha nang sariwa at ibinabalik sa mabilisang pagtunaw.
4.2 Yugto ng Paggawa ng Tanso
Ang patuloy na pag-ihip ay nag-o-oxidize ng Cu₂S tungo sa blister copper (98.5-99.3% Cu) sa 1180-1230°C.
5. Pagpino ng Sunog sa Anode Furnace
Ang blister copper ay inilalagay sa 50-500 toneladang stationary o tilting anode furnaces para sa oxidation-reduction refining.
5.1 Yugto ng Oksihenasyon
Tinatanggal ng mga lanseta na pang-hangin o pang-oksiheno ang natitirang Fe, Ni, As, Sb, at Bi bilang lumulutang na latak.
5.2 Yugto ng Pagbabawas
Ang oksiheno ay binabawasan gamit ang natural gas, diesel, o mga poste na gawa sa kahoy hanggang 150-300 ppm. Ang pinong tanso ay inihahalo sa 300-450 kg na mga anode (Cu ≥99.0%).
6. Pagpino ng Elektrolitiko
Ang mga anode ay inilalagay sa mga electrolytic cell na may mga mother blank na lead o titanium bilang mga cathode sa CuSO₄-H₂SO₄ electrolyte.
6.1 Mga Kondisyon sa Operasyon
- Densidad ng kasalukuyang: 220-320 A/m²
- Boltahe ng selula: 0.22-0.32 V
- Temperatura ng elektrolit: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, libreng H₂SO₄: 150-220 g/L
6.2 Mga Reaksyong Elektrokemikal
Pagkatunaw ng anode: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Mas maraming noble elements (Au, Ag, Se, Te) ang pumapasok sa anode slime; mas kaunting noble elements ang pumapasok sa solusyon. Ang cathode deposition ay nagbubunga ng ≥99.993% Cu na nakakatugon sa mga espesipikasyon ng LME Grade A.
7. Paggamot sa Labas ng Gas at Pagkontrol sa Kapaligiran
Ang mga gas na mayaman sa SO₂ mula sa flash furnace, mga converter, at mga anode furnace ay pinapalamig, inaalisan ng alikabok, at pinoproseso sa mga double-contact acid plant na nakakamit ng >99.8% sulfur recovery. Ang tail gas na SO₂ ay mas mababa sa 100 mg/Nm³. Ang arsenic, mercury, at iba pang mabibigat na metal ay inaalis sa pamamagitan ng mga espesyal na proseso.
8. Konklusyon
Nakamit ng kontemporaryong pyrometallurgy ng tanso ang mataas na continuity, automation, at environmental performance. Ang integrated flash smelting-continuous converting-anode refining-electrorefining flowsheets ay naghahatid ng pangkalahatang copper recovery na >98.5% at specific energy consumption na 280-320 kgce/t cathode, na kumakatawan sa mga world-class benchmark. Ang patuloy na pag-unlad sa oxygen enrichment, tuloy-tuloy na teknolohiya sa paggawa ng tanso, at digital process control ay higit na magpapahusay sa kahusayan at pagpapanatili.
Oras ng pag-post: Disyembre 22, 2025