1. Оршил
Пирометаллургийн зэс хайлуулах нь анхдагч цэвэршүүлсэн зэс үйлдвэрлэх гол зам хэвээр байгаа бөгөөд дэлхийн хүчин чадлын 80 гаруй хувийг эзэлдэг. Энэ үйл явц нь зэсийн сульфидын баяжмалыг (голчлон халькопирит, CuFeS₂) өндөр температурт металлургийн цуврал үйлдлээр дамжуулан өндөр цэвэршилттэй катодын зэс (≥99.99% Cu) болгон хувиргадаг. Энэхүү нийтлэлд гялс хайлуулах, хувиргах, анод цэвэршүүлэх, электролит цэвэршүүлэхээс бүрдэх үндсэн нэгдсэн урсгалын хүснэгтийг дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно.
2. Баяжмал бэлтгэх ба холих
Зэсийн баяжмал (25-35% Cu) нь задгай саваар ирдэг бөгөөд битүү овоолгод хадгалагддаг. Чийгийн агууламж нь ихэвчлэн 8-12% байдаг бөгөөд хайлуулах явцад дэлбэрэлт болон хэт их эрчим хүчний хэрэглээнээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд эргэлдэгч зуух эсвэл шингэн давхаргатай хатаагч ашиглан ≤0.3% хүртэл бууруулах шаардлагатай.
Хатаасан баяжмалыг флюс (кварц, шохойн чулуу), буцаалт болон хөрвүүлэгч шаартай нарийн хяналттай харьцаагаар хольдог. Орчин үеийн үйлдвэрүүд нь автомат диск тэжээгч болон ачааллын эсийн системийг ашигладаг бөгөөд холих нарийвчлалыг ±0.5% дотор хүргэдэг.
3. Гялс хайлуулах
Зэсийн сульфидын баяжмалыг боловсруулах хамгийн дэвшилтэт технологи нь гялс хайлуулах технологи бөгөөд дэлхий даяар Outotec (одоогийн Metso)-ийн гялс хайлуулах зуух болон Хятадын боловсруулсан хүчилтөрөгчийн ёроолын үлээгч зуухаар төлөөлдөг.
3.1 Үйл явцын зарчим
Хуурай баяжмалыг 850-950°C температурт халуун, хүчилтөрөгчөөр баяжуулсан агаарын урсгалд (хүчилтөрөгчийн агууламж 75-90%) шахдаг. Урвалууд (хатаах, исэлдүүлэх, шаар болон царцдас үүсэх) 3-5 секундын дотор дуусдаг бөгөөд урвалын дулаан нь автотермаль үйл ажиллагааг дэмждэг. Гол урвалуудад: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂ орно.
3.2 Гол тоног төхөөрөмж
- Урвалын босоо ам: 11-14 м өндөр, 7-9 м диаметртэй, өндөр зэрэглэлийн магнезит-хром тоосго, зэс усны хүрэмээр доторлосон.
- Тунамал ба шингээлтийн босоо ам: царцдас (65-75% Cu) ба шаарыг таталцлын хүчээр ялгах.
- Хаягдал халаалтын зуух: ~550°C хийн гаднах дулаанаас мэдрэмтгий дулааныг сэргээж, уур үүсгэдэг.
- Хүчилтөрөгч-баяжмалын харьцаа: 1.15-1.25 Нм³ O₂/т хуурай баяжмал
- Урвалын босоо амны температур: 1250-1300°C
- Мат температур: 1180-1220°C
- Шаарны Fe/SiO₂ харьцаа: 1.1-1.4, шааран дахь зэс ≤0.6%
3.3 Чухал хяналтын параметрүүд
Нэг удаагийн асаах зуухны хүчин чадал нь 4000-5500 т/өдөр баяжмал үйлдвэрлэх бөгөөд дулааны үр ашиг >98%, SO₂ шингээлт бараг 100% байна.
4. Хөрвүүлэх
Маттыг цахилгаанаар халаасан угаалгын машин эсвэл шанагаар дамжуулан Peirce-Smith хөрвүүлэгч эсвэл тасралтгүй хөрвүүлэх зуух руу дамжуулдаг.
4.1 Шаар үүсэх үе шат
Хүчилтөрөгчөөр баяжуулсан агаарыг (25-35% O₂) үлээж төмрийн сульфидыг исэлдүүлдэг. 2-8% Cu агуулсан шааргийг тосноос нь салгаж, хайлуулах процесст буцааж оруулдаг.
4.2 Зэс үйлдвэрлэх үе шат
Үргэлжлүүлэн үлээх нь Cu₂S-ийг 1180-1230°C-д цэврүүтсэн зэс (98.5-99.3% Cu) болгон исэлдүүлдэг.
5. Анодын зуухны гал цэвэршүүлэлт
Цэврүү хэлбэртэй зэсийг исэлдэлт-бууралтын цэвэршүүлэлт хийхийн тулд 50-500 тн суурин эсвэл хазайлттай анодын зууханд цэнэглэдэг.
5.1 Исэлдэлтийн үе шат
Агаар эсвэл хүчилтөрөгчийн цорго нь хөвөгч шаар хэлбэрээр үлдэгдэл Fe, Ni, As, Sb, болон Bi-г зайлуулдаг.
5.2 Бууруулах үе шат
Байгалийн хий, дизель түлш эсвэл модон тулгуур ашиглан хүчилтөрөгчийг 150-300 ppm хүртэл бууруулдаг. Цэвэршүүлсэн зэсийг 300-450 кг анод (Cu ≥99.0%) болгон цутгадаг.
6. Электролизийн цэвэршүүлэлт
Анодыг CuSO₄-H₂SO₄ электролитийн катод болгон хар тугалга эсвэл титан эх хоосон зайтай электролитийн эсүүдэд байрлуулдаг.
6.1 Үйл ажиллагааны нөхцөл
- Гүйдлийн нягтрал: 220-320 А/м²
- Эсийн хүчдэл: 0.22-0.32 В
- Электролитийн температур: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 г/л, чөлөөт H₂SO₄: 150-220 г/л
6.2 Электрохимийн урвалууд
Анодын уусалт: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Илүү эрхэм элементүүд (Au, Ag, Se, Te) нь анодын лаг руу ордог; бага эрхэм элементүүд уусмалд ордог. Катодын тунадасжилт нь LME-ийн А зэрэглэлийн үзүүлэлтийг хангасан ≥99.993% Cu гарцтай.
7. Гаднах хийн боловсруулалт ба байгаль орчны хяналт
Флаш зуух, хөрвүүлэгч болон анод зуухнаас гарч буй SO₂-аар баялаг хийг хөргөж, тоосноос нь салгаж, давхар контакттай хүчлийн үйлдвэрт боловсруулж, хүхрийн нөхөн сэргээлтийг 99.8%-иас дээш түвшинд хүргэдэг. SO₂-ийн сүүлний хийн агууламж 100 мг/Нм³-ээс хамаагүй бага байдаг. Хүнцэл, мөнгөн ус болон бусад хүнд металлыг тусгай аргаар зайлуулдаг.
8. Дүгнэлт
Орчин үеийн зэсийн пирометаллурги нь өндөр тасралтгүй байдал, автоматжуулалт, байгаль орчны гүйцэтгэлд хүрсэн. Нэгдсэн флэш хайлуулах-тасралтгүй хувиргах-анод цэвэршүүлэх-цахилгаан цэвэршүүлэх урсгалын хуудас нь нийт зэсийн нөхөн сэргээлтийг >98.5%, катодын 280-320 кгц/т хувийн эрчим хүчний хэрэглээг хангаж байгаа нь дэлхийн хэмжээний жишиг үзүүлэлт юм. Хүчилтөрөгч баяжуулах, тасралтгүй зэс үйлдвэрлэх технологи, дижитал процессын хяналт зэрэг салбарын тасралтгүй хөгжил нь үр ашиг, тогтвортой байдлыг улам бүр нэмэгдүүлэх болно.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 12-р сарын 22