一
1. შესავალი
პირომეტალურგიული სპილენძის დნობა კვლავ რჩება პირველადი რაფინირებული სპილენძის წარმოების დომინანტურ გზად, რაც გლობალური სიმძლავრის 80%-ზე მეტს შეადგენს. პროცესი სპილენძის სულფიდის კონცენტრატებს (ძირითადად ქალკოპირიტს, CuFeS₂) მაღალი სისუფთავის კათოდური სპილენძად (≥99.99% Cu) გარდაქმნის მაღალი ტემპერატურის მეტალურგიული ოპერაციების სერიის მეშვეობით. ეს სტატია დეტალურად აღწერს ძირითად ინტეგრირებულ სქემას, რომელიც შედგება ფლეშ დნობის, გარდაქმნის, ანოდის რაფინირებისა და ელექტროლიტური რაფინირებისგან.
2. კონცენტრატის მომზადება და შერევა
სპილენძის კონცენტრატები (25-35% Cu) შემოდის ნაყარი ჭურჭლით და ინახება დახურულ საწყობებში. ტენიანობის შემცველობა, როგორც წესი, 8-12%-ია და უნდა შემცირდეს ≤0.3%-მდე როტაციული ღუმელების ან თხევადი ფენის საშრობების გამოყენებით, რათა თავიდან იქნას აცილებული აფეთქებები და ზედმეტი ენერგიის მოხმარება დნობის პროცესში.
გამომშრალი კონცენტრატი ზუსტად კონტროლირებადი პროპორციებით ერევა ფლუსებს (კვარცი, კირქვა), რევერსებს და გადამყვან წიდას. თანამედროვე ქარხნები იყენებენ ავტომატიზირებულ დისკოვან მიმწოდებლებს და დატვირთვის უჯრედების სისტემებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ შერევის სიზუსტეს ±0.5%-ის ფარგლებში.
2
3. ელვისებური დნობა
ფლეშ დნობა სპილენძის სულფიდის კონცენტრატების დამუშავების ყველაზე მოწინავე ტექნოლოგიაა, რომელიც მსოფლიოში წარმოდგენილია Outotec-ის (ახლანდელი Metso) ფლეშ ღუმელებით და ჩინეთში შემუშავებული ჟანგბადის ფსკერზე მომუშავე ღუმელებით.
3.1 პროცესის პრინციპი
მშრალი კონცენტრატი შეჰყავთ ცხელ, ჟანგბადით გამდიდრებულ ჰაერის ნაკადში (ჟანგბადის კონცენტრაცია 75-90%) 850-950°C ტემპერატურაზე. რეაქციები (გაშრობა, დაჟანგვა, წიდის და მქრქალი ნივთიერებების წარმოქმნა) სრულდება 3-5 წამში, რეაქციის სითბოს შენარჩუნებით ავტოთერმული ოპერაციით. ძირითადი რეაქციებია: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 ძირითადი აღჭურვილობა
- რეაქციის შახტა: 11-14 მ სიმაღლის, 7-9 მ დიამეტრის, მოპირკეთებული მაღალი ხარისხის მაგნეზიტ-ქრომის აგურით და სპილენძის წყლის გარსაცმებით.
- დალექვის და შთანთქმის ლილვი: მქრქალი ნივთიერების (65-75% Cu) და წიდის გრავიტაციული გამოყოფა.
- ნარჩენი სითბოს ქვაბი: აღადგენს ~550°C ტემპერატურის გამონაბოლქვი აირებისგან მგრძნობიარე სითბოს ორთქლის გენერირებისთვის.
- ჟანგბადისა და კონცენტრატის თანაფარდობა: 1.15-1.25 ნმ³ O₂/ტ მშრალი კონცენტრატი
- რეაქციის ლილვის ტემპერატურა: 1250-1300°C
- მქრქალი ტემპერატურა: 1180-1220°C
- წიდის Fe/SiO₂ თანაფარდობა: 1.1-1.4, სპილენძი წიდაში ≤0.6%
3.3 კრიტიკული კონტროლის პარამეტრები
ერთჯერადი ფლეშ-ღუმელის სიმძლავრე აღწევს 4000-5500 ტ/დ კონცენტრატს >98%-იანი თერმული ეფექტურობით და თითქმის 100%-იანი SO₂ შთანთქმით.
4. კონვერტაცია
მტვერი გადადის ელექტრულად გაცხელებული სარეცხი მანქანების ან კოვზის საშუალებით პირს-სმიტის გადამყვანებში ან უწყვეტი გარდაქმნის ღუმელებში.
4.1 წიდის ფორმირების ეტაპი
რკინის სულფიდის დასაჟანგად უბერავენ ჟანგბადით გამდიდრებულ ჰაერს (25-35% O₂). 2-8% Cu შემცველი წიდა იწმინდება და ბრუნდება დნობის პროცესში.
4.2 სპილენძის დამზადების ეტაპი
გაგრძელებული მობერვა Cu₂S-ს ჟანგავს ბუშტუკოვან სპილენძად (98.5-99.3% Cu) 1180-1230°C ტემპერატურაზე.
3
1. მთავარი ხვეულის ჩატვირთვა და ავტომატური ცენტრირება → 15 ტონიანი ჰიდრავლიკური ხვეულის ვაგონი + ფოტოელექტრული სერვო EPC, ცენტრალური ხაზის გასწორების შეცდომა < 0.1 მმ
2. გახსნა და დაჭიმვის დამყარება → მაგნიტური დენთის მუხრუჭი + დახურული ციკლის სერვო კონტროლი, 50–1500 N ზუსტად რეგულირებადი
3. ზუსტი ჭრა → იმპორტირებული ვოლფრამის კარბიდის ან PM HSS დისკები, შპინდელის გარღვევა ≤ 0.002 მმ, შუასადებების დამუშავება ±0.001 მმ-მდე, რეალურ დროში ცვეთის კომპენსაცია
4. კიდის მორთვა → დამოუკიდებელი ორთავიანი ჯართის შემხვევები; მორთვა დაბრუნებულია სპირალების სახით ან ადგილზე დამსხვრეულია
5. გადახვევა და დაჭიმვის იზოლაცია → თითოეული ძაფისთვის ინდივიდუალური ცეკვის იზოლაცია, პნევმატური მანდრები + კუთხის ავტომატური დაცვა, ზედაპირის გასწორება ≤ ±0.3 მმ
6. ავტომატური გათიშვა და შეფუთვა → შენელება → მოჭრა → ქაღალდის შეფუთვა → ეტიკეტი → გადმოტვირთვა 45 წამში
სპილენძის ხვეულის სრული ავტომატური ჭრის პროცესი
5. ანოდური ღუმელის ცეცხლგამძლე რაფინირება
ბუშტუკოვანი სპილენძი იტვირთება 50-500 ტონიან სტაციონარულ ან დახრილ ანოდურ ღუმელებში ჟანგვა-აღდგენითი რაფინირებისთვის.
5.1 დაჟანგვის ეტაპი
ჰაერის ან ჟანგბადის ლანსები აშორებს ნარჩენ Fe, Ni, As, Sb და Bi-ს მცურავი წიდის სახით.
5.2 შემცირების ეტაპი
ჟანგბადის შემცველობა მცირდება ბუნებრივი აირის, დიზელის ან ხის ბოძების გამოყენებით 150-300 ppm-მდე. რაფინირებული სპილენძი 300-450 კგ ანოდებში (Cu ≥99.0%) იყრება.
4
6.1 ექსპლუატაციის პირობები
- დენის სიმკვრივე: 220-320 ამ/მ²
- უჯრედის ძაბვა: 0.22-0.32 ვ
- ელექტროლიტების ტემპერატურა: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 გ/ლ, თავისუფალი H2SO4: 150-220 გ/ლ
6.2 ელექტროქიმიური რეაქციები
ანოდის გახსნა: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ უფრო მეტი კეთილშობილი ელემენტი (Au, Ag, Se, Te) მიეწოდება ანოდის ლორწოს; ნაკლებად კეთილშობილი ელემენტები ხვდებიან ხსნარში. კათოდური დალექვის შედეგად მიიღება ≥99.993% Cu, რომელიც აკმაყოფილებს LME A კლასის სპეციფიკაციებს.
7. გამონაბოლქვი აირის დამუშავება და გარემოს კონტროლი
ფლეშ-ღუმელებიდან, გადამყვანებიდან და ანოდური ღუმელებიდან SO₂-ით მდიდარი აირები გაცივდება, მტვრისგან იწმინდება და მუშავდება ორკონტაქტურ მჟავა ქარხნებში, რაც გოგირდის 99.8%-ზე მეტი აღდგენის მიღწევას უწყობს ხელს. SO₂-ის შემცველობა 100 მგ/ნმ³-ზე გაცილებით დაბალია. დარიშხანი, ვერცხლისწყალი და სხვა მძიმე მეტალები მოცილდება სპეციალიზებული პროცესებით.
8. დასკვნა
თანამედროვე სპილენძის პირომეტალურგიამ მიაღწია მაღალ უწყვეტობას, ავტომატიზაციას და გარემოსდაცვით მაჩვენებლებს. ინტეგრირებული ფლეშ დნობის-უწყვეტი გარდაქმნის-ანოდის რაფინირების-ელექტრორაფინირების სქემები უზრუნველყოფს სპილენძის საერთო აღდგენას >98.5%-ით და 280-320 კგცე/ტ კათოდურ სპეციფიკურ ენერგომოხმარებას, რაც წარმოადგენს მსოფლიო დონის სტანდარტს. ჟანგბადით გამდიდრების, სპილენძის უწყვეტი წარმოების ტექნოლოგიებისა და ციფრული პროცესების კონტროლის მიმდინარე განვითარება კიდევ უფრო გაზრდის ეფექტურობას და მდგრადობას.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 24 დეკემბერი