كم تعرف عن عملية صهر النحاس المعاد تدويره؟
يعد النحاس موردًا متجددًا، ويعتبر النحاس المعاد تدويره مادة خام مهمة لصهر النحاس. وفقا لبيانات مجموعة دراسة النحاس الدولية (ICSG)، فإن نسبة إنتاج النحاس المعاد تدويره مرتفعة للغاية في الدول المتقدمة الكبرى، حيث تمثل الولايات المتحدة حوالي 60٪ واليابان حوالي 45٪. %، تمثل ألمانيا حوالي 80%؛ وفي السنوات العشر الماضية، شكّل إنتاج النحاس المعاد تدويره في العالم 40-55% من إنتاج النحاس الأولي.
1. عملية صهر النحاس المعاد تدويره
تعتمد عملية معالجة النحاس المعاد تدويره على المواد الخام. حوالي 2/3 من خردة النحاس عالية الجودة لا تتطلب معالجة صهر وتستخدم مباشرة في إنتاج منتجات النحاس، و1/3 من خردة النحاس تتطلب معالجة صهر. في الوقت الحاضر، هناك العديد من الطرق لإعادة تدوير خردة النحاس في الداخل والخارج، والتي يمكن تقسيمها بشكل أساسي إلى فئتين: الفئة الأولى هي صهر النحاس الخردة عالي الجودة مباشرة إلى النحاس الأرجواني أو سبائك النحاس للاستخدام من قبل المستخدمين، وهو يسمى الاستخدام المباشر ; والفئة الثانية هي صهر خردة النحاس وتحويلها إلى ألواح الأنود ومن ثم صقلها كهربائيا إلى نحاس كهربائي ليستخدمه المستخدمون، وهو ما يسمى الاستخدام غير المباشر. من بينها، ينقسم النوع الثاني من الطريقة إلى درجة عالية ومنخفضة الجودة وفقًا للمواد الخام، وينقسم إلى صهر بمرحلة واحدة ومرحلتين وثلاث مراحل من حيث عملية الصهر.
One-stage method: Purple copper, brass copper, electrolysis residues, etc. with a copper grade of >يتم إضافة 98% مباشرة إلى فرن التكرير ليتم تكريره إلى أنودات، ثم يتم تحليله كهربائيًا لإنتاج نحاس الكاثود.
الطريقة المكونة من مرحلتين: يتم أولاً صهر النحاس الخردة في فرن الصهر ونفخه في نحاس نفطة، ثم يتم تمريره عبر فرن التكرير-التكرير الكهربائي لإنتاج نحاس الكاثود.
طريقة ثلاثية المراحل: يتم صهر خردة النحاس والخردة المحتوية على النحاس في فرن لافح (أو فرن ISA، فرن TBRC، فرن كالدور، إلخ) - نفخ المحول - تكرير الأنود - التحليل الكهربائي لإنتاج نحاس الكاثود. يمكن أن تصل نسبة المواد الخام إلى 1% من النحاس.
تتميز الطريقة ثلاثية المراحل بمزايا معدل الاستخدام الشامل العالي للمواد الخام، وتركيبة الدخان البسيطة والمعالجة السهلة، والدرجة العالية من النحاس البثري، والتشغيل السهل نسبيًا لفرن التكرير، وإنتاجية المعدات العالية نسبيًا. ومع ذلك، فهي تتميز أيضًا بمزايا العملية المعقدة، والمعدات العديدة، والاستثمارات الكبيرة، وعيوب مثل الاستهلاك العالي للوقود. ولذلك، فإن صهر النحاس المعاد تدويره يعتمد عمومًا على تدفق عملية يجمع بين الطريقة ذات المرحلتين والطريقة ثلاثية المراحل. تساعد هذه الطريقة على تقليل استهلاك الطاقة وتحسين إعادة التدوير الشامل للمعادن الثمينة.
2. مقدمة عن عمليات الصهر الرئيسية
1. نظام كايزر لإعادة التدوير (KRS) في مصفاة كايزر لصهر شمال ألمانيا
تعد شركة North German Refining Kaiser Smelter حاليًا أكبر مصفاة للنحاس المعاد تدويره وأكثرها تقدمًا في العالم. قام مصهر Kaiser باستبدال ثلاثة أفران عالية ومحول PS بفرن ISA واحد لمعالجة المخلفات والنحاس المتنوع الذي يحتوي على 1% إلى 80% من النحاس؛ يقوم فرن ISA بالصهر والنفخ بشكل متقطع، ويتم أولاً إجراء صهر الاختزال في فرن ISA لإنتاج النحاس الأسود وخبث السيليكات. يستمر نفخ النحاس الأسود لإنتاج نحاس نفطة يحتوي على 95% من النحاس.
2. عملية الأفران العاكسة ذات الفرن العالي في مصنع صهر MontanwerkeBrixlegg في النمسا
يعد مصهر Montanwerke Brixlegg أكبر مصهر للنحاس في النمسا. المادة الخام هي خردة النحاس، التي تحتوي على 15% إلى 99% من النحاس. تتكون عملية الإنتاج من الفرن العالي، ومحول PS، وفرن الأنود الثابت، والتحليل الكهربائي. إنها طريقة نموذجية من ثلاث مراحل.
خصائص هذه العملية هي: درجات مختلفة من المخلفات والنحاس يتم إنتاج النحاس المتنوع باستخدام عمليات تكنولوجية مختلفة لإنتاج منتجات مختلفة. يتم إدخال المواد الخام المتبقية التي تحتوي على 15% إلى 70% من النحاس إلى الفرن العالي، ويتم تقليلها باستخدام فحم الكوك لإنتاج النحاس الأسود، ثم يتم إرسالها إلى المحول لإنتاج النحاس البثري؛ يتم إرسال النحاس الأسود وسبائك النحاس التي تحتوي على أكثر من 75% من النحاس مباشرة إلى المحول لإنتاج 96% من النحاس. يذهب النحاس المنفوخ أعلاه إلى فرن الأنود للتكرير؛ ويذهب النحاس المتنوع والنحاس النفطي ذو درجة النحاس الأعلى مباشرة إلى فرن الأنود للتكرير؛ في حين أن النحاس اللامع ذو درجة النحاس الأعلى لا يحتاج إلى صهره ويتم إضافته مباشرة إلى فرن الحث لإنتاج مواد النحاس. المواد الخام قابلة للتكيف للغاية.
3. عملية صهر المحول الدوار المنفوخ بالأكسجين (TBRC) في مصهر Metallo-Chimique في بلجيكا
يتمتع فرن TBRC الخاص بمصهر Metallo-Chimique بقدرة قوية على التكيف مع المواد الخام، كما أن المواد الخام المعالجة معقدة للغاية ولها العديد من الأصناف. المواد الخام الرئيسية هي المخلفات الصناعية التي تحتوي على 25٪ إلى 30٪ نحاس، وسبائك النحاس المختلفة (النحاس والبرونز وغيرها)، والمحركات الخردة، والنحاس الإسفنجي، والكابلات، والنحاس المتنوع بمختلف درجاته، وما إلى ذلك، خاصة لمعالجة النحاس والرصاص. . والمخلفات الصناعية منخفضة الجودة من القصدير وسبائك النحاس والنحاس المتنوع الذي يصعب معالجته.
4. يقوم فرن Kaldor بمعالجة النحاس الخردة ذو الدرجة المنخفضة
يعتبر فرن Kaldor عبارة عن تقنية صهر متقدمة لمعالجة خردة النحاس منخفضة الجودة. وينعكس ذلك بشكل رئيسي في ارتفاع معدل استرداد المعادن والفوائد البيئية الجيدة. يمكنها معالجة خردة النحاس التي تحتوي على 15%-99% من النحاس. لديها قدرة قوية على التكيف ولا تتطلب أي مواد. للمعالجة المسبقة، يمكن وضعه مباشرة في الفرن ويمكن التحكم في جو الأكسدة والاختزال. تتكون معالجة النحاس الخردة منخفض الجودة من خمس خطوات: التغذية، والصهر، وتفريغ الخبث، والنفخ، واستخراج النحاس. يتم إنجازه على مراحل في فرن واحد، ودرجة النحاس البثرة يمكن أن تصل إلى 96%. تستخدم عملية التفاعل عادةً الحديد الموجود في المواد الخام النحاسية الخردة كعامل اختزال وتضيف تدفق الكوارتزيت. تعتبر عملية فرن كالدو لمعالجة خردة النحاس عملية أجنبية متقدمة من مرحلتين لمعالجة خردة النحاس. كما أدخلت المصاهر المحلية الكبيرة، مثل شركة Jiangxi Copper، هذه الطريقة لمعالجة خردة النحاس.
5. عملية تكرير خردة النحاس في فرن NGL
في ضوء أوجه القصور في تكنولوجيا معالجة خردة النحاس الحالية، قامت شركة China Ruilin Engineering Technology Co., Ltd. بتطوير عملية تكرير خردة النحاس بالألعاب النارية "NGL".
تم تطوير فرن NGL من خلال الجمع بين مزايا الفرن المائل وفرن الأنود الدوار. إنه يحتوي على باب تغذية كبير وباب الخبث على جانب واحد، ومنفذ الأكسدة والاختزال والطوب القابل للتنفس على الجانب الآخر. يمكن لجسم الفرن أن يدور ضمن زاوية معينة. "العملية والمعدات الكاملة لتكرير خردة النحاس في فرن NGL" *** تعتمد تقنية تحريك النيتروجين في عملية تكرير النحاس الخردة، مما يعزز بشكل فعال الكتلة ونقل الحرارة في عملية التكرير ويحسن كفاءة الإنتاج. تستخدم هذه العملية احتراق احتجاز الأكسجين لتوفير الحرارة، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة الحرارية بشكل كبير، وتقصير دورة الإنتاج، وتقليل كمية غاز العادم بأكثر من 65%.
بدأت مجموعة كاملة من التكنولوجيا والمعدات في تكرير أفران الغاز الطبيعي المسال للنحاس الخردة في عام 2010، وتم تصنيعها على نطاق واسع في Shandong Jinsheng Group Eastern Copper Co., Ltd. وGuangxi Nonferrous Group Recycled Metal Co., Ltd.، مع أربع مجموعات من { {1}}طن أفران سوائل غازية. تم إدخال الأنظمة حيز الإنتاج في عام 2012.
