一
1. Introduzione
A fusione pirometallurgica di rame ferma a via dominante per a pruduzzione primaria di rame raffinatu, rapprisentendu più di l'80% di a capacità mundiale. U prucessu cunverte i concentrati di sulfuru di rame (principalmente calcopirite, CuFeS₂) in rame catodicu di alta purezza (≥99,99% Cu) attraversu una seria d'operazioni metallurgiche à alta temperatura. Questu articulu detalla u diagramma di flussu integratu principale chì consiste in fusione flash, cunversione, raffinazione anodica è raffinazione elettrolitica.
2. Preparazione è miscelazione di u concentratu
I concentrati di rame (25-35% Cu) ghjunghjenu per nave è sò almacenati in pile cuperte. U cuntenutu d'umidità hè tipicamente 8-12% è deve esse riduttu à ≤0,3% aduprendu forni rotativi o essiccatori à lettu fluidizatu per prevene splusioni è un cunsumu eccessivu d'energia in a fusione à valle.
U cuncentratu seccu hè mischiatu cù flussi (quarzu, calcariu), revers è scorie di cunvertitore in proporzioni cuntrullate cù precisione. L'impianti muderni utilizanu alimentatori à discu automatizati è sistemi di celle di carica chì ottenenu una precisione di miscelazione di ± 0,5%.
2
3. Fusione istantanea
A fusione rapida hè a tecnulugia a più avanzata per u trattamentu di i concentrati di sulfuru di rame, rapprisentata à u livellu mundiale da i forni rapidi Outotec (oghje Metso) è i forni à ossigenu soffiatu in fondu sviluppati in Cina.
3.1 Principiu di u prucessu
U cuncentratu seccu hè iniettatu in un flussu d'aria calda, arricchita d'ossigenu (cuncentrazione d'ossigenu 75-90%) à 850-950°C. E reazioni (asciugatura, ossidazione, furmazione di scorie è di matte) si cumpletanu in 3-5 secondi, cù u calore di reazione chì sustene l'operazione autotermica. E reazioni chjave includenu: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Attrezzatura chjave
- Pozzu di reazione: 11-14 m d'altezza, 7-9 m di diametru, rivestitu di mattoni di magnesite-cromu di alta qualità è camicie d'acqua in rame.
- Seditore è pozzu di presa: separazione per gravità di materia (65-75% Cu) è scoria.
- Caldaia à calore residuale: recupera u calore sensibile da ~550 °C di gas di scaricu per a generazione di vapore.
- Rapportu ossigenu-cuncentratu: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t cuncentratu seccu
- Temperatura di l'arburu di reazione: 1250-1300 °C
- Temperatura di u matte: 1180-1220°C
- Rapportu Fe/SiO₂ di a scoria: 1,1-1,4, rame in a scoria ≤0,6%
3.3 Parametri di cuntrollu critici
A capacità di un fornu unicu à flash righjunghje 4000-5500 t/g di concentratu cù una efficienza termica >98% è una cattura di SO₂ quasi di 100%.
4. Cunversione
A matta hè trasferita per mezu di lavatrici o siviere riscaldate elettricamente à cunvertitori Peirce-Smith o forni di cunversione cuntinua.
4.1 Fase di furmazione di scoria
L'aria arricchita d'ossigenu (25-35% O₂) hè insuflata per ossidà u sulfuru di ferru. A scoria chì cuntene 2-8% Cu hè scremata è rinviata à a fusione istantanea.
4.2 Fase di fabricazione di rame
U soffiu cuntinuu ossida u Cu₂S in rame vescicante (98,5-99,3% Cu) à 1180-1230 °C.
3
1. Caricamentu di bobina principale è autocentratura → Carro di bobina idraulica di 15 tunnellate + servo fotoelettricu EPC, errore di allineamentu di a linea centrale < 0,1 mm
2. Srotolamento è Stabilimentu di a Tensione → Freno a polvere magnetica + servocontrollu in circuitu chjusu, 50–1500 N regolabile precisamente
3. Taglio di precisione → Dischi in carburo di tungstenu impurtati o PM HSS, scentratura di u mandrinu ≤ 0,002 mm, distanziatori rettificati à ± 0,001 mm, compensazione di l'usura in tempu reale
4. Gestione di i bordi → Avvolgitori di rottami indipendenti à doppia testa; i ritagli sò restituiti cum'è bobine o schiacciati in situ
5. Riavvolgimentu è Isolamentu di Tensione → Isolamentu individuale di u rullu danzante per filu, mandrini pneumatichi + prutezzione automatica di l'anguli, allineamentu di a faccia ≤ ± 0,3 mm
6. Tagliu Automaticu è Imballaggio → Decelerazione → tagliu → involucru di carta → etichetta → scarica in 45 secondi
Prucessu cumpletu di taglio automaticu di bobina di rame
5. Raffinazione di u focu di u fornu à l'anodu
U rame in bolle hè caricatu in forni à anodi fissi o basculanti di 50-500 t per a raffinazione per ossidoriduzione.
5.1 Fase d'ossidazione
E lance d'aria o d'ossigenu eliminanu u Fe, Ni, As, Sb è Bi residuale cum'è scoria flottante.
5.2 Fase di Riduzione
L'ossigenu hè riduttu aduprendu gasu naturale, diesel, o pali di legnu à 150-300 ppm. U rame raffinatu hè colatu in anodi di 300-450 kg (Cu ≥99.0%).
4
6.1 Cundizioni operative
- Densità di corrente: 220-320 A/m²
- Tensione di a cellula: 0,22-0,32 V
- Temperatura di l'elettroliti: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, H₂SO₄ libero: 150-220 g/L
6.2 Reazzioni elettrochimiche
Dissoluzione anodica: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Elementi più nobili (Au, Ag, Se, Te) si riferenu à u slime anodicu; elementi menu nobili entranu in suluzione. A deposizione catodica produce ≥99,993% Cu chì rispetta e specifiche LME Grade A.
7. Trattamentu di i gasi di scaricu è cuntrollu ambientale
I gasi ricchi di SO₂ da i forni flash, i convertitori è i forni à anodi sò raffreddati, depolverati è trattati in impianti di acidu à doppiu cuntattu ottenendu un recuperu di zolfu di >99,8%. U gas di coda SO₂ hè ben al di sottu à 100 mg/Nm³. L'arsenicu, u mercuriu è altri metalli pesanti sò eliminati per mezu di prucessi specializati.
8. Cunclusione
A pirometallurgia cuntempuranea di u rame hà ottenutu una alta continuità, automatizazione è prestazioni ambientali. I diagrammi di flussu integrati di fusione flash-cunversione cuntinua-affinazione di l'anodi-elettroraffinazione furniscenu un recuperu generale di rame >98,5% è un cunsumu energeticu specificu di 280-320 kgce/t catodu, chì rapprisentanu punti di riferimentu di classe mundiale. I sviluppi cuntinui in l'arricchimentu di l'ossigenu, e tecnulugie continue di pruduzzione di rame è u cuntrollu digitale di i prucessi aumenteranu ulteriormente l'efficienza è a sustenibilità.
Data di publicazione: 24 dicembre 2025