구리 제련 공정: 건식 야금술 및 습식 야금술 설명

광석에서 구리 정제까지 두 가지 경로

구리 제련은 채굴된 광석을 와이어 밀과 튜브 밀에서 요구하는 순도의 금속으로 변환하며, 업계에서는 이를 달성하기 위해 두 가지 경로를 사용합니다. 건식 야금 제련은 고온에서 황화물 정광을 대상으로 진행되며 세계 정제 구리 생산량의 약 80~90%를 차지합니다. 습식 야금 처리는 산화물 광석과 저등급 또는 복합 재료의 구리를 침출 용액에 용해시키고 용매 추출 및 전해 채취를 통해 이를 회수하여 나머지 10~20%를 차지합니다. 두 경로는 경쟁하기보다는 보완적입니다. 황화물은 세계 구리 매장량의 대부분과 회수해야 하는 귀금속을 운반하는 반면, 산화물과 혼합 광석은 침출을 통해 더 잘 처리됩니다.

건식 야금 제련: 4단계

기존의 구리 건식야금은 4개의 순차적 단계를 거쳐 진행되며 각 단계는 특정 불순물 그룹을 제거합니다.

무광택 제련은 슬래그오프되지 않는 황화물 무광택에 구리를 유지하면서 정광의 황화철 부분을 산화하도록 설계되었습니다. 전환하면 용융된 매트를 통해 공기 또는 산소{1}}가 풍부한 공기가 불어나서 남은 황이 산화되고 철이 슬래그되어 구리 기포가 남습니다. 그런 다음 화재 정제를 통해 마지막 반응성 불순물을 산화 및 제거하고 금속이 양극으로 주조되기 전에 산소 함량을 조정합니다. 전기정련은 정제 단계입니다. 직류를 통해 양극을 용해하고 순수한 구리를 음극에 침전시키는 반면 대부분의 불순물은 전해질에 남아 있거나 양극 점액에 가라앉아 금, 은, 백금족 금속이 나중에 회수됩니다.

현대 제련 기술

1980년대 이후 업계는 반사 및 용광로 제련에서 벗어나 더 나은 에너지 회수와 엄격한 배출 제어 기능을 갖춘 강화된 산소{1} 기반 공정으로 전환했습니다.

자용 제련에서는 정광을 깊게 건조시킨 후 플럭스와 산소{0}}가 풍부한 공기를 반응탑에 주입합니다. 미세한 입자는 1~3초 동안 부유 상태를 유지하다가 거의 순간적으로 산화되어 반응을 유지하기에 충분한 열을 방출하므로 공정은 자가 작동에 가깝습니다. 체류 시간이 짧고, 단위당 처리량이 높으며, 배출-가스에는 이산화황이 풍부하여 황산으로 변환되기 쉽습니다. 자용 제련에는 깊은 건조, 미세하고 일관된 입자 크기, 공급물 내 납 및 아연 제어가 필요합니다.

목욕 제련에서는 측면-취입, 상단-취입 또는 하단-송풍 풍구를 사용하여 공기 또는 산소를 용융욕조에 직접 주입합니다. 격렬한 교반은 탁월한 열 및 물질 전달을 제공하고, 자용 제련보다 더 넓은 범위의 공급 수분 및 입자 크기를 견딜 수 있으며, 내화 마모가 더 심하고 용해로 설계가 더 복잡해지는 대신 일반적으로 더 적은 분진을 생성합니다.

연속 전환 및 단일{0}}용광로 개념은 무광택 제련과 전환을 결합하여 래들의 배치 처리를 없애고 에너지 소비를 줄이며 산성 공장의 오프-가스 구성을 안정화합니다.

사료 준비는 용광로 선택만큼 중요합니다. 농축물은 건조, 혼합 및 분석되어 충전 화학이 용광로가 설계된 범위 내에 유지됩니다. 공급물에 과도한 납과 아연은 슬래그 점도를 높이고 순환 부하를 증가시키며 내화물 수명을 단축시키며, 높은 수분은 공급 문제 및 증기 폭발을 유발합니다.

습식 야금술 및 SX-EW 경로

습식제련 구리 생산은 광석이나 정광에서 구리를 용해한 다음 전기화학적으로 회수합니다. 경로에는 네 단계가 있습니다.

침출: 구리를 황산, 암모니아성 용액 또는 황산제이철 용액과 함께 용액에 넣습니다. 산화물 광석은 직접 침출될 수 있고, 저등급 재료는 더미 또는 덤프 침출되며, 황화물 농축물은 미세 분쇄, 로스팅 또는 압력 침출이 필요합니다.

용매 추출: 임신된 침출 용액은 구리를 유기상으로 선택적으로 전달하고 철 및 기타 불순물을 거부하는 유기 추출제와 접촉됩니다.

스트리핑: 로드된 유기상을 강산과 접촉시켜 정제된 구리를 다시 수용성 전해질로 옮깁니다.

전기채취: 정제된 전해질을 통해 전류가 흐르고 구리는 스테인리스강 음극에 고순도 음극 구리로 증착됩니다.-

이 경로의 장점은 낮은 자본 집약도, 산화물 및 저등급 광상에 대한 적합성, 제련에 비해 에너지 수요가 낮고 황화물을 처리하지 않을 때 이산화황 배출이 없다는 것입니다. 그 한계는 더 느린 주기, 상업적 규모로 황동광 정광을 처리하기가 어렵고, 전해질의 불순물 수준에 대한 더 높은 민감도, 제련 경로에 비해 귀금속 회수율이 낮다는 것입니다.

환경 제어 및 산업 동향

현대의 제련소는 산성 공장의 용광로 배출가스에서 이산화황을 포집하여 배출하는 대신 황산으로 회수합니다. 최고의 시설의 회수율은 황 투입량의 95%를 초과하며, 이제 잔류 배출 농도에 엄격한 제한이 적용됩니다. 용광로와 전로에서 나오는 폐열은 증기로 회수되어 전기를 생산합니다. 슬래그는 과립화되어 시멘트 및 건설 산업에 판매되거나 슬래그 세척로에서 재처리되어 혼입된 구리를 회수하고 공정수는 폐쇄 회로에서 재순환됩니다. 배출 제어와 함께 구리 제련을 재편하는 추세는 더 큰 산소 농축, 자체-자발 가열 작업, 일괄 변환이 아닌 연속, 더 큰 단일-라인 용량, 단일 작업자 라인이 훨씬 더 큰 용광로를 관리할 수 있게 해주는 전체 컴퓨터-기반 프로세스 제어입니다. 고가의-기술적으로 낙후된 소규모 제련소는 계속 문을 닫고 있으며, 대규모 공장에서는 자동화와 잔류 구리 및 귀중한 부산물의 회수율 향상에 투자하고 있습니다.{10}}

FAQ

Q: 두 가지 주요 구리 제련 경로는 무엇입니까?
정제된 구리의 약 80%를 공급하는 황화물 정광의 건식 야금 제련과 용매 추출 및 전해 채취를 통한 습식 제련 침출(산화물 및 저품위 광석에서 나머지 대부분을 공급함)-

Q: 구리 매트란 무엇입니까?
무광택은 첫 번째 제련 단계에서 생성된 용융된 구리-황화물입니다. 이는 구리를 농축하고 산화철을 슬래그로 배출하며 전환 단계의 공급물입니다.

Q: 전해정련은 왜 필요한가요?
불제련을 하면 순도가 약 99%에 달하는 구리가 남는데, 이는 전기적 용도로 사용하기에는 부족합니다. 전해정련은 양극을 용해시켜 순도 99.99%의 구리를 석출시키며, 불순물은 전해질과 양극 점액에 포집됩니다.

Q: SX-EW는 무엇을 의미하나요?
용매 추출 및 전기채취는 구리를 정화한 다음 침출 용액에서 회수하여 음극 구리를 생산하는 두 단계입니다.

Q: 산화물 구리 광석에는 어떤 공정이 사용됩니까?
산화물 광석은 부유선광법으로 경제적으로 농축할 수 없으므로 산으로 침출하고 용매추출로 정제한 후 전해채취로 회수한다.

Q: 제련 시 발생하는 이산화황은 어떻게 제어되나요?
용광로 배출가스의 이산화황은 산성 공장에서 황산으로 변환되어 대부분의 황을 판매 가능한 제품으로 회수하고 굴뚝 배출을 엄격하게 규제되는 한도로 유지합니다.