Podstawy technologiczne otrzymywania miedzi

Właściwości

Cu:
- metal z grupy IB – półszlachetny
- masa atomowa: 63,54 g atom/mol
- gęstość r=8,97 g/cm

- temperatura topnienia T

=1356 K

- temperatura wrzenia T

=2840 K

Surowce miedzionośne

- rudy tlenkowe:

- malachit CuCO

·Cu(OH)

- kupryt Cu

- azuryt

2CuCO

·Cu(OH)

Surowce miedzionośne

- rudy siarczkowe:

- chalkopiryt CuFeS

- chalkozyn Cu

- bornit Cu

FeS

- kowelin CuS

Wytwarzanie koncentratów

miedzi

Ruda (0,5-2%Cu)

Kruszenie

Mielenie

Flotacja

Odpad poflotacyjny

Koncentrat

(25-30% Cu)

Wytwarzanie koncentratów

Sprężone

powietrze

roztwór zawierający

rozdrobnioną rudę

pęcherzyk

powietrza

koncentrat (piana)

skała płonna

odpad

minerał

Wytwarzanie koncentratów

27 mln ton rudy/rok
o zawartości:

• ~1,71%Cu

• ~48g Ag/t

1,65 mln ton koncentratu/rok
o zawartości:

• 25,5% Cu

• ~680 gAg/t

Wytwarzanie miedzi

Miedź hutniczą można wytwarzać z

pierwotnych koncentratów i innych

materiałów w procesach

pirometalurgicznych i

hydrometalurgicznych

Jednak najczęściej stosowana jest metoda

ogniowa

Wytwarzanie miedzi

Schemat metody ogniowej otrzymywania miedzi

koncentrat

Stapianie

miedź blister

kamień miedziowy

Konwertorownie

miedź blister

Rafinacja ogniowa

Elektrorafinacja

miedź elektrolityczna

Wytwarzanie miedzi

Wytapianie kamienia miedziowego (stopu siarczków Cu i Fe)

Wsad:

- zbrylone i wyprażone koncentraty,

- drobno zmielony i wysuszony koncentrat

Urządzenia:

-piece szybowe

-piece płomienne

-piece elektryczne

-piece zawiesinowe

Wytwarzanie miedzi

Ośrodki produkujące miedź w procesie zawiesinowym:

• Finlandia Hariavalta

• Kanada Copper Clif

• Japonia Assio

• Polska KGHM Polska Miedź S.A.

Wytwarzanie miedzi

Konwertorownie kamienia miedziowego

Dwuetapowe utlenianie składników kamienia miedziowego:

I-szy etap (koniec przy zawartości ok. 1% Fe)

2FeS + 3O

= 2FeO + 2SO

2FeO + SiO

= 2FeOSiO

II-gi etap

2Cu

S + 3O

= 2Cu

O + 2SO

S + 2Cu

O = 6Cu + SO

Wytwarzanie miedzi

Konwertorownie kamienia miedziowego

Konwertor Pierce-Smitha

•długość 9-12m

•średnica 3,3-5,2 m

•pojemność 200-480 t

•ilość dysz 42-60

•ilość powietrza 500-600 Nm

/min

Wytwarzanie miedzi

Rafinacja ogniowa miedzi

Produkt konwertorowania:

• miedź blister zawierająca ok. 2% zanieczyszczeń
As, Sb, Pb, Ni, S, O

Rafinacja:

-piece płomienne (anodowe)

-temperatura 1373-1473K
- I etap:utlenianie (nośnik tlenu Cu

-II-gi etap: żerdziowanie – redukcja

-odlewanie anod (masa ~350kg)

Wytwarzanie miedzi

Rafinacja ogniowa miedzi

Zawartość, % mas.

miedź blister

0,001÷0,03

0,1 ÷0,8

po etapie
utleniania

0,0005

÷0,005

0,6 ÷1,0

po etapie
redukcji

0,0005

÷0,005

0,05 ÷0,2

anoda

0,0005

÷0,005

0,1 ÷0,25

Wytwarzanie miedzi

Elektrorafinacja miedzi

Elektrorafinacja:

-wanny elektrolityczne
-elektrolit r-r CuSO

-H

-temperatura 50-60

Produkty:

-miedź elektrolityczna

-szlamy anodowe zawierające: Au, Ag, Se i Te

Wtórne surowce miedzi

Źródła powstawania złomu miedziowego m.in.:

• zakłady
przemysłowe

• budownictwo

• transport

• warsztaty
rzemieślnicze

• gospodarstwo
domowe

Wtórne surowce miedzi

Zużycie złomu do bezpośredniej produkcji miedzi

w latach 1990 - 1995

1990

1991

1992

1993

1994

1995

Produkcja wtórnej
miedzi rafinowanej

x10

1378

1389

1465

1474

1475

1562

31,8

32,2

33,4

31,8

33,4

Bezpośrednie
zużycie złomu
miedzi do produkcji
stopów

x10

2948

2927

2936

3157

3110

68,2

67,8

66,6

68,2

66,6

Wtórne surowce miedzi

Metody przerobu

Złomy poza klasyfikacją:

-przetop i redukcja (piec elektryczny lub szybowy)

-konwertorowanie (96-98%Cu)

-rafinacja ogniowa (piec anodowy)

-elektrorafinacja

Wtórne surowce miedzi

Metody przerobu

Metoda Contimelt (Belgia)

Wskaźnik

Proces

klasyczny

Contimelt

wydajność, Mg/h

70-80

zużycie energii,

GJ/Mg

2,6

1,6

Wtórne surowce miedzi

Hutmen S.A.

W latach '90, zrealizowano w HUTMEN S.A. dwie nowe inwestycje:

•linię technologiczną rur miedzianych o zdolności produkcyjnej

8 tysięcy ton rocznie,

•konwertor obrotowy z górnym dmuchem do przerobu złomów.

Do  przerobu  złomów  wybrano  technologię,  która  w  sposób  zasadniczy  zmieniła  przebieg
procesu  metalurgicznego,  eliminując  dotychczasowych  7  agregatów  piecowych,  które  po
wdrożeniu zostały wyłączone z eksploatacji. Zastąpiono je jednym urządzeniem - konwertorem
obrotowym  z  górnym  dmuchem,  w  którym  proces  przebiega  hermetycznie.  Do  przerobu
złomów  wybrano  technologię,  która  w  sposób  zasadniczy  zmieniła  przebieg  procesu
metalurgicznego,  eliminując  dotychczasowych  7  agregatów  piecowych,  które  po  wdrożeniu
zostały  wyłączone  z  eksploatacji.  Zastąpiono  je  jednym  urządzeniem  -  konwertorem
obrotowym z górnym dmuchem, w którym proces przebiega hermetycznie.

Złom elektroniczny i elektrotechniczny

-sprzęt komputerowy

-aparatura i podzespoły urządzeń wojskowych

-sprzęt łącznościowy

-urządzenia gospodarstwa domowego

-wyposażenie biur

-aparatura i instalacje kontrolno-pomiarowe

-urządzenia telewizyjne

-urządzanie laboratoryjne i techniki medycznej

Złom elektroniczny i elektrotechniczny

stanowi mieszaninę różnych metali (i ich stopów), głównie
stali, aluminium, miedzi oraz metali szlachetnych a także
składników niemetalicznych (masy plastyczne, szkło, guma
papier, drewno, ebonit, kompozyty) połączonych ze sobą
mechanicznie (nity, śruby) lub termicznie (zgrzewanie,
lutowanie)

Zawartość poszczególnych metali kształtuje się na poziomie:

-stal ~50%

-aluminium 10-30%

-miedź 5-15%

-srebro od kilku od kilkudziesięciu gram na tonę złomu

-złoto j.w.

-platyna, pallad, rod (b. rzadko)

Wartość metali szlachetnych stanowi znaczący udział
w wartości złomu elektronicznego

Złom elektroniczny i elektrotechniczny

Metody przerobu

Specyficzną cechę
złomu
elektronicznego,
stanowi
skumulowanie metali
szlachetnych w
niektórych
podzespołach i
elementach
Wymaga to
zastosowania
wstępnego
demontażu i
sortowania ręcznego

Demontaż pozwala na uzyskanie złomu stalowego i aluminiowego, złomu
zespolonego pozbawionego metali szlachetnych oraz złomu, który zawiera
metale szlachetne.

Złom elektroniczny i elektrotechniczny

Metody przerobu

Złom zespolony

-strzępienie

-separacja magnetyczna

-separacja powietrzno-sitowa

-rozdział frakcji ciężkich

-przerób frakcji lekkich

Złom elektroniczny i elektrotechniczny

Metody przerobu

Złom zawierający
metale
szlachetne

-wtopienie w kąpiel
miedziową,
z wydzieleniem w postaci
szlamów
anodowych w procesie
elektrorafinacji

-ługowanie roztworach
rozpuszczających metale
szlachetne

Document Outline