عملية الصهر

عملية الصهر

صهر النحاس المعدني الحراري
يتم إنتاج النحاس الكاثود، المعروف أيضًا باسم النحاس الإلكتروليتي، من خلال الصهر والتكرير الإلكتروليتي، وهو مناسب بشكل عام لخامات كبريتيد النحاس عالية الجودة. تتضمن معالجة المعادن الحرارية عمومًا أولاً زيادة محتوى النحاس في الخام الأصلي بنسبة قليلة أو أجزاء من الألف من النحاس إلى 20%-30% من خلال الإثراء، ثم صهر المادة المنصهرة (غير اللامعة) في فرن صهر مغلق، فرن عاكس، فرن كهربائي أو فرن فلاش كتركيز النحاس. يتم بعد ذلك إرسال المادة المنصهرة غير اللامعة (غير اللامعة) إلى محول للنفخ في النحاس الخام، ومن ثم أكسدتها وتنقيتها في فرن عاكس آخر لإزالة الشوائب، أو صبها في ألواح الأنود للتحليل الكهربائي للحصول على نحاس كهربائي بدرجة تصل إلى 99.9. %. العملية قصيرة وقابلة للتكيف، ويمكن أن يصل معدل استرداد النحاس إلى 95%. ومع ذلك، نظرًا لأن الكبريت الموجود في الخام يتم تفريغه كغاز نفايات ثاني أكسيد الكبريت في مرحلتي صنع ونفخ المادة اللامعة، فإنه ليس من السهل استعادته ومن السهل التسبب في التلوث. في التسعينيات، ظهرت صهر المسابح المنصهرة مثل طريقة الفضة وطريقة نوراندا وطريقة ميتسوبيشي اليابانية، وتطورت معالجة المعادن الحرارية تدريجيًا نحو المستمر والآلي.
صهر النحاس من خام النحاس: إذا أخذنا الكالكوبايرايت كمثال، أولاً، يتم خلط الرمل المركز والصهور (الحجر الجيري والرمل وما إلى ذلك) والوقود (فحم الكوك أو الفحم أو الأنثراسيت) ووضعهم في فرن صهر "مغلق" للصهر في حوالي 1000 درجة. ونتيجة لذلك، يصبح جزء من الكبريت الموجود في الخام SO₂ (يستخدم لصنع حمض الكبريتيك)، ومعظم الشوائب مثل الزرنيخ والأنتيمون تصبح مواد متطايرة مثل As₂O₃ وSb₂O₃ ويتم إزالتها: 2CuFeS₂+O₂{{3} }Cu₂S+2FeS+SO₂↑. يتم تحويل جزء من كبريتيد الحديد إلى أكسيد: 2FeS+3O₂=2FeO+2SO₂↑. يذوب Cu2S والباقي FeS وما إلى ذلك معًا لتكوين "غير لامع" (يتكون بشكل أساسي من الذوبان المتبادل لـ Cu2S وFeS، مع محتوى نحاس يتراوح بين 20% و50% ومحتوى كبريت بين 23% و27%)، وFeO وخبث شكل SiO2: FeO+SiO2=FeSiO2. يطفو الخبث على المادة المنصهرة ومن السهل فصله، وبالتالي إزالة بعض الشوائب. يتم بعد ذلك نقل المادة غير اللامعة إلى محول، وبعد إضافة التدفق (رمل الكوارتز)، يتم نفخ الهواء للنفخ (1100-1300 درجة). نظرًا لأن الحديد لديه انجذاب أكبر للأكسجين من النحاس، والنحاس لديه انجذاب أكبر للكبريت من الحديد، يتم تحويل FeS في المادة أولًا إلى FeO، جنبًا إلى جنب مع التدفق لتكوين الخبث، ثم يتم تحويل Cu2S إلى Cu2O، والذي يتفاعل مع Cu2S لتكوين النحاس الخام (يحتوي على حوالي 98.5% من النحاس). 2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂↑, 2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂↑، ثم انقل النحاس الخام إلى الفرن العاكس، وأضف الصهور (رمل الكوارتز) ، والسماح للهواء بأكسدة الشوائب الموجودة في النحاس الخام، والتي سيتم إزالتها عن طريق تشكيل الخبث مع التدفق. وبعد إزالة الشوائب إلى حد معين، يتم رش الزيت الثقيل، وتقوم الغازات المختزلة مثل أول أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق الزيت الثقيل باختزال أكسيد النحاسوز إلى النحاس عند درجة حرارة عالية. يحتوي النحاس المكرر الذي تم الحصول عليه على حوالي 99.7% من النحاس.
بالإضافة إلى تركيز النحاس، يعد النحاس الخردة أحد المواد الخام الرئيسية للنحاس المكرر، بما في ذلك النحاس الخردة القديم والنحاس الخردة الجديد. يأتي النحاس الخردة القديم من المعدات القديمة والآلات القديمة والمباني المهجورة والأنابيب تحت الأرض؛ يتم الحصول على خردة النحاس الجديدة من قصاصات النحاس التي يتم التخلص منها بواسطة مصانع المعالجة (تبلغ نسبة إنتاج المواد النحاسية حوالي 50٪). وبشكل عام، فإن إمدادات النحاس الخردة مستقرة نسبيًا. يمكن تقسيم خردة النحاس إلى: خردة النحاس العارية: درجة أعلى من 90%؛ خردة النحاس الأصفر (الأسلاك): المواد المحتوية على النحاس (المحركات القديمة، لوحات الدوائر)؛ ويسمى النحاس الناتج من خردة النحاس والمواد المماثلة الأخرى أيضًا بالنحاس المعاد تدويره.
صهر النحاس الرطب
السفينة مناسبة لأكسيد النحاس منخفض الجودة، ويسمى النحاس المكرر الناتج بالنحاس الكهربائي. يشمل الصهر الرطب الحديث تحميص حامض الكبريتيك - ترشيحه كهربائيا، ترشيحه - استخلاصه كهربائيا، ترشيحه البكتيري وطرق أخرى، وهي مناسبة لترشيح الكومة، ترشيح الخزان أو ترشيح الخامات المعقدة منخفضة الدرجة، وخامات أكسيد النحاس، و خامات النفايات المحتوية على النحاس. ويجري تعزيز تكنولوجيا الصهر الرطب تدريجياً، ومن المتوقع أن تصل إلى 20% من إجمالي الإنتاج بحلول نهاية هذا القرن. أدى إدخال الصهر الرطب إلى تقليل تكلفة صهر النحاس بشكل كبير.
الوضع المحلي
تعتبر صناعة صهر النحاس صناعة أساسية في الاقتصاد الوطني. وعلى وجه الخصوص، فإن بلدي يمر بمرحلة التصنيع، وقد حافظ الطلب على النحاس على معدل نمو مرتفع. سوف يستمر وضع صناعة صهر النحاس في الاقتصاد الوطني في التحسن.
التوزيع العالمي
موارد خام النحاس في العالم غنية نسبيا. ليس من الصعب استخراج النحاس من خامه، لكن الرواسب القابلة للاستغلال نادرة نسبيًا. وكان بعضها، مثل منجم النحاس في فالون بالسويد، مصدرًا لثروة كبيرة منذ القرن الثالث عشر. إحدى طرق استخراج هذا المعدن هي خبز خام الكبريتيد ثم فصل كبريتات النحاس المتكونة منه مع الماء. بعد التدفق على سطح برادة الحديد، سوف يترسب النحاس، ومن السهل فصل الطبقة الرقيقة المتكونة. يبلغ حجم النحاس المثبت في العالم حوالي 350 مليون إلى 570 مليون طن، منها مناجم النحاس السماقي تمثل حوالي 76٪ من الإجمالي. ومن منظور التوزيع الإقليمي، هناك خمس مناطق تمتلك أغنى احتياطيات النحاس في العالم:
أفريقيا: لويلو (كولويزي) في الكونغو، وشيتورو، ولوانشيا، وباليبا في زامبيا، وموفوليرا، ونشانغا TLP، ونكانا (روكانا).
آسيا: الفضة الصينية (جينتشوان)/قانسو، شاندونغ/يانغغو شيانغقوانغ كوبر داي، جويشي، هولوداو، جينتشانغ، شنغهاي، تيانجين، يونان، الهند بارلا كوبر (داهي)، توتيكورين، إيران سارتشيسم، اليابان بيسي/إيهيمي (مصهر تويو)، كوساكا (أكيتا) ناوشيما (كاغاوا)، أوناهاما (فوكوشيما)، ساغا سيكي (أويتا)، تامانو (أوكاياما)، كازاخستان بالكاشميس، مصهر جيزكازغان، كوريا الجنوبية مصهر أونسان 1، مصهر أونسان 2، الفلبين إيزابيل/رايت (الفلبين للصهر والتكرير). جمعية)، أوزبكستان المليك مصهر.
أوروبا: بريكسليغ، النمسا؛ بيرس، بلجيكا؛ هوبوكين، يو إم بيردوب، فنلندا؛ هامبورغ، ألمانيا؛ هيتيرستين، لونين 170، إيطاليا؛ بوديماجرا، بولندا؛ Głogów I، Głogów II، Legnica Smelter، رومانيا؛ كيروفغراد (كاراتا)، روسيا؛ مصهر كراسنورالسك، ناديجدينسكي، مصهر نوريلسك، مصهر الأورال المركزي، إسبانيا؛ جزيرة لون، السويد؛ والسال، المملكة المتحدة؛ بور، يوغوسلافيا.