건식 야금술 황화구리 정광을 주요 원료로 하는 전통적인 장비 제련 원리

제련은 주로 무광 제련을 말하며, 구리 정광 또는 배소된 광석에서 일부 철을 산화시키고 맥석 및 플럭스와 같은 슬래그 형성에서 제거하여 구리가 풍부한 무광택(xCu2S·yFeS)을 생성하는 것을 목표로 합니다. 매트에 함유된 구리, 철, 황의 총량은 종종 80~90%를 차지하며, 용광로 장입물에 포함된 거의 모든 귀금속이 매트에 들어갑니다.
무광 제련을 위한 전통적인 장비는 용광로, 반사로, 전기로 등입니다. 새로 지어진 현대식 대형 구리 제련소는 대부분 용광로를 사용합니다. 제련용 고로는 오래전부터 동을 직접 제련하기 위해 작은 나라에서 사용되어 온 세로형 용광로이다. 전통적인 방법은 소결 및 용광로 제련입니다. 황화동 정광을 1차 소결 및 배소하여 일부 유황을 제거하여 소결된 덩어리로 만든다. 플럭스, 코크스 및 기타 배치 재료와 함께 층으로 용광로에 추가되며 제련 중에 매트 및 폐 슬래그를 생성합니다. 이 방법은 배가스의 SO2 함량이 낮아 경제적으로 황을 회수하기 어렵습니다. 연기 위험을 제거하고 정광에서 유황을 회수하기 위해 1950년대에 정광 용광로 제련법이 개발되었습니다. 재료 봉인을 형성하고 공기 누출을 줄이며 SO2 농도를 증가시키기 위해 용광로 상단의 중앙 공급 포트에서 배치. 혼련된 재료는 로에서 고온의 연도 가스에 의해 건조 및 배소되어 소결 재료 기둥을 형성하고 블록 재료도 소결 재료 기둥 주위를 기둥 모양으로 감싸 통기성을 유지하고 제련 작업의 정상적인 작동을 보장합니다.
매트의 구리 함량은 로스팅 및 제련 공정 중 정광 등급과 탈황 속도에 따라 다릅니다. 세계의 무광택 등급에는 일반적으로 40퍼센트에서 55퍼센트의 구리가 포함되어 있습니다. 고급 매트를 생산하면 황화물 반응의 열을 더 많이 사용할 수 있고 다음 공정의 분사 시간을 단축할 수 있습니다. 제련 슬래그의 구리 함량은 매트 등급과 관련이 있으며 폐슬래그의 구리 함량은 일반적으로 0.4퍼센트에서 0.5퍼센트 사이입니다. 용융 과정 중 주요 반응은 다음과 같습니다.
2CuFeS2→Cu2S + 2FeS + S
Cu2O + FeS→Cu2S + FeO
2FeS + 3O2 + SiO2→2FeO·SiO2 + 2SO2
2FeO + SiO2→2FeO·SiO2
반사로는 직사각형이며 고품질 내화 재료로 제작되었습니다. 버너는 퍼니스의 헤드에 위치하고 연도 가스는 테일에서 배출됩니다. 용광로 재료는 측벽의 상단 또는 상부에서 추가되고 매트는 측벽 하단의 매트 포트에서 배출됩니다. 슬래그는 측벽 또는 끝벽 아래의 슬래그 배출구에서 배출됩니다. 퍼니스 헤드 온도 범위는 1500도에서 1550도이고 퍼니스 테일 온도 범위는 1250도에서 1300도이며 출구 연도 가스 온도는 약 1200도입니다. 광석을 제련하고 로스팅할 때 연료 비율은 10% ~ 15%이며, 베드 에너지 비율은 3-6t/(m2 · day)입니다. 구리 정광은 연료 비율이 16~25%이고 베드 에너지 비율이 2-4t/(m2 · day)인 상태로 로에 직접 공급되며 이를 원료 정광 제련이라고 합니다.
반사로 제련 공정은 부유 분말 정광 처리에 적합합니다. 반사로 제련 공정의 탈황율은 20% ~30%로 낮아 구리 등급이 높은 정광을 처리하는 데 적합합니다. 원료에 구리 함량이 낮고 유황 함량이 높은 경우 제련 전에 로스팅해야 합니다. 반사로의 생산 규모는 대규모 일 수 있으며 원료 및 연료에 대한 적응력이 강합니다. 오랫동안 구리 제련의 주요 장비였습니다. 1970년대 각국에서는 반사로 제련 개선을 위한 연구를 진행 중이었으며, 일부에서는 SO2 농도를 높이기 위해 실링을 강화하기 위해 반사로에 정광을 주입하는 산소 분사 장치를 사용하기도 했다. China Baiyin Corporation의 첫 번째 제련소는 용광로의 용융물에 구리 정광을 추가하여 용융 제련 강도를 향상시켰고 연도 가스를 사용하여 황산을 생산할 수 있습니다. 1980년대 초반까지 전 세계적으로 유지된 반사로 용량은 여전히 ​​동 제련 장비에서 1위를 차지했습니다. 박스형 전기로는 그러나 반사로는 배가스의 양이 많고 SO2는 1% 정도만 회수가 어렵다. 반사로의 열효율은 25%~30%에 불과하며, 제련 공정에서의 반응열은 적게 사용되며, 필요한 열은 주로 추가 연료로 공급된다.
구리의 전기로 제련은 광업 열전로라고도 알려진 저항 아크로를 사용하며 재료에 대한 적응성이 광범위합니다. 일반적으로 전기료가 저렴한 지역과 내화성 맥석이 포함된 정광 가공에 사용됩니다. 전기로 제련에 의해 생성되는 연도 가스의 양은 상대적으로 적습니다. 적절하게 제어되는 경우 연도 가스의 SO2 농도는 약 5%에 도달할 수 있으며 이는 황 회수에 유리합니다.
구리 제련 전기로는 대부분 직사각형이며 일부는 원형입니다. 대형 전기로는 일반적으로 길이 30~35m, 폭 8~10m, 높이 4~5m이다. 직경이 1.2m ~ 1.8m인 6개의 자체 베이킹 전극을 사용하고 3개의 단상 변압기로 전원을 공급받습니다. 전기로의 피상전력은 3000~50000킬로볼트암페어이며, 단위로상면적전력은 약 100kw/m2, 베드에너지율은 3-6t/(m2 · day), 로충전전력은 400 ~ 500kw · h/t의 소비 및 약 2-3 kg/t의 전극 페이스트 소비.
플래쉬 제련은 황화구리 정광과 플럭스의 혼합물을 수분 함량 0.3% 미만으로 건조하고 뜨거운 공기(또는 산소 또는 산소가 풍부한 공기)와 혼합하여 급속 산화를 위해 용광로에 분사하고 녹고 매트와 슬래그를 생성합니다. 전기로는 용융강도가 높고 황화물 산화 반응의 열을 충분히 활용할 수 있다는 장점이 있다. 제련 공정의 에너지 소비를 줄입니다. 관상로 플래시 제련은 일반적으로 약 50%로 제어되는 넓은 범위에서 무광택 등급을 조정할 수 있으며 이는 전환의 다음 단계에 유리합니다. 그러나 슬래그는 구리 함량이 높기 때문에 추가 처리가 필요합니다.
연도 가스의 SO2 농도는 8%를 초과할 수 있습니다.
매트 블로잉은 황화제1철이 황화제1구리보다 산화되기 쉬운 특성을 이용합니다. 수평 컨버터에서 공기를 용융 매트에 불어넣어 황화제1철을 산화제1철로 산화시킨 다음 추가된 석영 플럭스와 함께 슬래그 형성으로 제거합니다. 다른 불순물은 부분적으로 제거된 다음 불어서 계속해서 황화제일구리의 황을 연도 가스로 산화시켜 98~99%의 구리를 함유하는 조동이 되고 귀금속도 조동에 들어갑니다.
구리 무광 전환은 발열 반응으로 자체 가열에 의해 수행될 수 있습니다. 일반적으로 과도한 열을 흡수하기 위해 약간의 차가운 재료를 추가해야 합니다. 취입 후 슬래그는 구리 함량이 보통 2~5%로 높아 제련로로 되돌리거나 선광 또는 상자형 전기로 희석 등의 방법으로 처리한다. 발포 연도 가스의 SO2 농도는 비교적 높으며 일반적으로 산 생산에 사용할 수 있는 8%에서 12% 범위입니다. 송풍 공정은 일반적으로 간헐적으로 작동하는 수평 변환기를 사용하여 수행됩니다. 약 1kgf/cm2의 게이지 압력을 가진 공기가 전로의 길이를 따라 설치된 일련의 공기 구멍을 통해 용융물에 불어넣어집니다. 공급, 슬래그 배출, 구리 배출 및 연기 배출은 모두 용광로 본체의 용광로 입구를 통과합니다.
조동의 열정련 및 전해정련 열정련은 일부 불순물이 구리보다 산소에 대한 친화력이 더 크고 이들의 산화물이 액체 구리에 불용성이며 산화 슬래그 또는 휘발에 의해 제거된다는 사실을 이용합니다. 환원 과정에서 재산화를 방지하기 위해 구리 액체의 표면을 숯이나 콜라로 덮는다. 정련 후 전해 정련을 위해 구리 양극 또는 구리 주괴로 주조할 수 있습니다. 공정은 액체 구리를 정제로에 추가하여 가열하거나 고체 구리 재료를 로에 추가하여 녹인 다음 공기를 구리 액체에 불어 넣어 불순물을 휘발시키고 슬래그를 슬래그로 만든 다음 구리 산화물을 줄이는 것입니다. 녹색 나무를 삽입하거나 중유, 석유 가스 또는 암모니아를 구리 액체에 주입하여. 정제 슬래그는 높은 구리를 포함하며 반사로 또는 회전식 정제로에서 처리 및 정제를 위해 전로로 반환될 수 있습니다.
블로잉 사이클은 두 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계는 FeS를 FeO로 산화하고, 슬래그를 제거하고, 백색 무광 구리(Cu2S)를 얻는 것입니다. 제련 온도 범위는 1150도에서 1250도입니다. 주요 반응은 다음과 같습니다.
2FeS+3O2→2FeO + 2SO2
2FeO + SiO2→2FeO·SiO2
제련 온도 범위는 1200도에서 1280도이며 백동은 다음 반응에 따라 거친 구리로 불어 정제됩니다.
2Cu2S+3O2→2Cu2O + 2SO2
Cu2S + 2Cu2O→6Cu + SO2

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