1. Utangulizi
Uyeyushaji wa shaba kwa kutumia pyrometallurgiska unabaki kuwa njia kuu ya uzalishaji wa shaba iliyosafishwa kimsingi, ikichangia zaidi ya 80% ya uwezo wa kimataifa. Mchakato huu hubadilisha vizingatio vya sulfidi ya shaba (hasa chalcopyrite, CuFeS₂) kuwa shaba ya kathodi yenye usafi wa hali ya juu (≥99.99% Cu) kupitia mfululizo wa shughuli za metallurgiska zenye hali ya juu ya joto. Makala haya yanaelezea mtiririko mkuu uliojumuishwa unaojumuisha uyeyushaji wa flash, ubadilishaji, uboreshaji wa anodi, na uboreshaji wa elektroliti.
2. Maandalizi na Mchanganyiko wa Makini
Makini ya shaba (25-35% Cu) hufika kwa chombo kikubwa na huhifadhiwa katika hifadhi zilizofunikwa. Kiwango cha unyevu kwa kawaida ni 8-12% na lazima kipunguzwe hadi ≤0.3% kwa kutumia tanuru zinazozunguka au vikaushio vya maji ili kuzuia milipuko na matumizi ya nishati kupita kiasi katika kuyeyusha kwa chini ya mto.
Mchanganyiko mkavu huchanganywa na fluxes (kwartz, chokaa), reverts, na slag ya kibadilishaji katika uwiano uliodhibitiwa kwa usahihi. Mimea ya kisasa hutumia vijazaji vya diski otomatiki na mifumo ya seli za mzigo inayofikia usahihi wa mchanganyiko ndani ya ±0.5%.
3. Kuyeyusha kwa Mwangaza
Kuyeyusha kwa mwanga ni teknolojia ya hali ya juu zaidi ya kutibu viambato vya sulfidi ya shaba, inayowakilishwa duniani kote na tanuru za mwanga za Outotec (sasa Metso) na tanuru za oksijeni zinazopeperushwa chini zilizotengenezwa na Wachina.
3.1 Kanuni ya Mchakato
Mchanganyiko mkavu huingizwa kwenye mkondo wa hewa wenye joto na utajiri wa oksijeni (kiwango cha oksijeni 75-90%) kwa 850-950°C. Miitikio (kukausha, oksidi, slag na uundaji wa matte) hukamilika ndani ya sekunde 3-5, huku joto la mmenyuko likidumisha uendeshaji wa joto la moja kwa moja. Miitikio muhimu ni pamoja na: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Vifaa Muhimu
- Shimoni ya mmenyuko: urefu wa mita 11-14, kipenyo cha mita 7-9, iliyofunikwa na matofali ya magnesite-chrome ya hali ya juu na jaketi za maji za shaba.
- Mzunguko wa kutuliza na kufyonza: mgawanyo wa mvuto wa matte (65-75% Cu) na slag.
- Boiler ya joto taka: hurejesha joto linalofaa kutoka ~550°C nje ya gesi kwa ajili ya uzalishaji wa mvuke.
- Uwiano wa oksijeni kwa mkusanyiko: 1.15-1.25 Nm³ O₂/t mkusanyiko kavu
- Joto la shimoni la mmenyuko: 1250-1300°C
- Halijoto isiyong'aa: 1180-1220°C
- Uwiano wa Slag Fe/SiO₂: 1.1-1.4, shaba katika slag ≤0.6%
3.3 Vigezo Muhimu vya Udhibiti
Uwezo wa tanuru moja ya flash hufikia tani 4000-5500 kwa siku kwa ufanisi wa joto >98% na karibu 100% SO₂ inakamata.
4. Kubadilisha
Matte huhamishiwa kupitia vioo vya kufulia vyenye joto la umeme au vikombe hadi kwa vibadilishaji vya Peirce-Smith au tanuru zinazoendelea za kubadilisha.
4.1 Hatua ya Kuunda Takataka
Hewa iliyorutubishwa na oksijeni (25-35% O₂) hupuliziwa ili kuongeza oksidi ya salfaidi ya chuma. Taka iliyo na 2-8% Cu hupunguzwa na kurudishwa kwenye kuyeyusha kwa flash.
4.2 Hatua ya Kutengeneza Shaba
Kuendelea kupuliza huongeza oksidi ya Cu₂S hadi shaba ya malengelenge (98.5-99.3% Cu) katika joto la 1180-1230°C.
5. Usafishaji wa Tanuru ya Anodi
Shaba ya malengelenge huchajiwa kwenye tanuru za anodi zisizosimama au zinazoelea za tani 50-500 kwa ajili ya kusafisha kupunguza oksidi.
5.1 Hatua ya Oksidasheni
Mikuki ya hewa au oksijeni huondoa mabaki ya Fe, Ni, As, Sb, na Bi kama takataka zinazoelea.
5.2 Hatua ya Kupunguza
Oksijeni hupunguzwa kwa kutumia gesi asilia, dizeli, au nguzo za mbao hadi 150-300 ppm. Shaba iliyosafishwa hutupwa katika anodi za kilo 300-450 (Cu ≥99.0%).
6. Usafishaji wa Elektroliti
Anodi huwekwa katika seli za elektroliti zenye nafasi tupu za risasi au titani kama katodi katika elektroliti ya CuSO₄-H₂SO₄.
6.1 Masharti ya Uendeshaji
- Msongamano wa sasa: 220-320 A/m²
- Volti ya seli: 0.22-0.32 V
- Joto la elektroliti: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, H₂SO₄ bila malipo: 150-220 g/L
6.2 Miitikio ya Kielektroniki
Kuyeyuka kwa anodi: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Vipengele zaidi bora (Au, Ag, Se, Te) vinaripoti kwenye lami ya anodi; vipengele visivyo bora huingia kwenye myeyusho. Uwekaji wa kathodi hutoa ≥99.993% Cu ikidhi vipimo vya LME Daraja A.
7. Matibabu Bila Gesi na Udhibiti wa Mazingira
Gesi zenye SO₂ nyingi kutoka kwenye tanuru ya flash, vibadilishaji, na tanuru za anodi hupozwa, huondolewa vumbi, na kusindika katika mimea ya asidi ya mguso mara mbili na kufikia urejeshaji wa salfa wa >99.8%. Gesi ya mkia SO₂ iko chini ya 100 mg/Nm³. Arseniki, zebaki, na metali zingine nzito huondolewa kupitia michakato maalum.
8. Hitimisho
Umetallurjia wa shaba wa kisasa umefikia mwendelezo wa hali ya juu, otomatiki, na utendaji wa mazingira. Karatasi za mtiririko zilizojumuishwa za kuyeyusha-kubadilisha-kusafisha-kusafisha-kusafisha-kusafisha-kusafisha-kubadilisha-anodi zinazoendelea hutoa urejeshaji wa jumla wa shaba >98.5% na matumizi maalum ya nishati ya kathodi ya kilo 280-320/t, inayowakilisha viwango vya kiwango cha dunia. Maendeleo yanayoendelea katika uboreshaji wa oksijeni, teknolojia endelevu za kutengeneza shaba, na udhibiti wa michakato ya kidijitali yataongeza ufanisi na uendelevu.
Muda wa chapisho: Desemba-22-2025