1. పరిచయం
ప్రాథమిక శుద్ధి చేసిన రాగి ఉత్పత్తికి పైరోమెటలర్జికల్ రాగి స్మెల్టింగ్ ప్రధాన మార్గంగా కొనసాగుతోంది, ఇది ప్రపంచ సామర్థ్యంలో 80% కంటే ఎక్కువ వాటాను కలిగి ఉంది. ఈ ప్రక్రియ, అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద జరిగే అనేక లోహ సంగ్రహణ చర్యల ద్వారా రాగి సల్ఫైడ్ గాఢతలను (ప్రధానంగా చాల్కోపైరైట్, CuFeS₂) అధిక-స్వచ్ఛత గల కాథోడ్ రాగిగా (≥99.99% Cu) మారుస్తుంది. ఈ వ్యాసం ఫ్లాష్ స్మెల్టింగ్, కన్వర్టింగ్, ఆనోడ్ రిఫైనింగ్ మరియు ఎలక్ట్రోలైటిక్ రిఫైనింగ్‌లతో కూడిన ప్రధాన సమీకృత ఫ్లోషీట్‌ను వివరిస్తుంది.
2. గాఢత తయారీ మరియు మిశ్రమం
రాగి గాఢతలు (25-35% Cu) బల్క్ వెసెల్ ద్వారా వస్తాయి మరియు కప్పబడిన స్టాక్‌పైల్స్‌లో నిల్వ చేయబడతాయి. తేమ శాతం సాధారణంగా 8-12% ఉంటుంది మరియు తదుపరి స్మెల్టింగ్ ప్రక్రియలో పేలుళ్లను మరియు అధిక శక్తి వినియోగాన్ని నివారించడానికి, దీనిని రోటరీ కిల్న్‌లు లేదా ఫ్లూయిడైజ్డ్-బెడ్ డ్రైయర్‌లను ఉపయోగించి ≤0.3%కి తగ్గించాలి.
ఎండబెట్టిన గాఢ ద్రావణాన్ని ఫ్లక్స్‌లు (క్వార్ట్జ్, సున్నపురాయి), రివర్ట్‌లు మరియు కన్వర్టర్ స్లాగ్‌తో ఖచ్చితంగా నియంత్రిత నిష్పత్తులలో మిశ్రమం చేస్తారు. ఆధునిక ప్లాంట్లు ఆటోమేటెడ్ డిస్క్ ఫీడర్‌లు మరియు లోడ్-సెల్ సిస్టమ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి, ఇవి ±0.5% లోపల మిశ్రమాన్ని తయారుచేసే కచ్చితత్వాన్ని సాధిస్తాయి.
3. ఫ్లాష్ స్మెల్టింగ్
ఫ్లాష్ స్మెల్టింగ్ అనేది కాపర్ సల్ఫైడ్ కాన్సంట్రేట్‌లను శుద్ధి చేయడానికి ఉపయోగించే అత్యంత అధునాతన సాంకేతికత. దీనికి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఔటోటెక్ (ప్రస్తుతం మెట్సో) ఫ్లాష్ ఫర్నేసులు మరియు చైనాలో అభివృద్ధి చేయబడిన ఆక్సిజన్ బాటమ్-బ్లోన్ ఫర్నేసులు ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్నాయి.
3.1 ప్రక్రియ సూత్రం
పొడి గాఢ ద్రావణాన్ని 850-950°C వద్ద వేడి, ఆక్సిజన్ సమృద్ధి చెందిన గాలి ప్రవాహంలోకి (ఆక్సిజన్ గాఢత 75-90%) పంపిస్తారు. చర్యలు (ఎండబెట్టడం, ఆక్సీకరణ, స్లాగ్ మరియు మ్యాట్ ఏర్పడటం) 3-5 సెకన్లలో పూర్తవుతాయి, చర్యల నుండి వెలువడే వేడి ఆటోథర్మల్ ఆపరేషన్‌ను కొనసాగిస్తుంది. ముఖ్యమైన చర్యలు: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 కీలక పరికరాలు
- రియాక్షన్ షాఫ్ట్: 11-14 మీటర్ల ఎత్తు, 7-9 మీటర్ల వ్యాసం, అధిక-శ్రేణి మాగ్నసైట్-క్రోమ్ ఇటుక మరియు రాగి వాటర్ జాకెట్లతో కప్పబడి ఉంటుంది.
- సెట్లర్ మరియు అప్‌టేక్ షాఫ్ట్: మ్యాట్ (65-75% Cu) మరియు స్లాగ్‌ల గురుత్వాకర్షణ వేర్పాటు.
- వ్యర్థ ఉష్ణ బాయిలర్: ఆవిరి ఉత్పత్తి కోసం సుమారు 550°C ఉష్ణోగ్రత గల వాయువుల నుండి స్పష్టమైన ఉష్ణాన్ని తిరిగి పొందుతుంది.
- ఆక్సిజన్-టు-కాన్సంట్రేట్ నిష్పత్తి: 1.15-1.25 Nm³ O₂/t పొడి కాన్సంట్రేట్
- రియాక్షన్ షాఫ్ట్ ఉష్ణోగ్రత: 1250-1300°C
- మాట్టే ఉష్ణోగ్రత: 1180-1220°C
- స్లాగ్ Fe/SiO₂ నిష్పత్తి: 1.1-1.4, స్లాగ్‌లో రాగి ≤0.6%
3.3 కీలక నియంత్రణ పారామితులు
సింగిల్ ఫ్లాష్ ఫర్నేస్ సామర్థ్యం 98% కంటే ఎక్కువ ఉష్ణ సామర్థ్యంతో మరియు దాదాపు 100% SO₂ సంగ్రహణతో రోజుకు 4000-5500 టన్నుల గాఢతను చేరుకుంటుంది.
4. మార్పిడి
మ్యాట్‌ను విద్యుత్ తాపనంతో కూడిన లాండర్‌లు లేదా గరిటెల ద్వారా పీర్స్-స్మిత్ కన్వర్టర్‌లకు లేదా నిరంతర కన్వర్టింగ్ ఫర్నేస్‌లకు బదిలీ చేస్తారు.
4.1 స్లాగ్ ఏర్పడే దశ
ఐరన్ సల్ఫైడ్‌ను ఆక్సీకరణం చేయడానికి ఆక్సిజన్ సమృద్ధి చెందిన గాలిని (25-35% O₂) పంపుతారు. 2-8% Cu కలిగిన స్లాగ్‌ను తొలగించి, ఫ్లాష్ స్మెల్టింగ్‌కు తిరిగి పంపుతారు.
4.2 రాగి తయారీ దశ
నిరంతరంగా గాలిని ఊదడం వలన 1180-1230°C వద్ద Cu₂S ఆక్సీకరణ చెంది బ్లిస్టర్ కాపర్ (98.5-99.3% Cu) గా మారుతుంది.
5. యానోడ్ కొలిమి అగ్ని శుద్ధి
ఆక్సీకరణ-క్షయకరణ శుద్ధి కోసం బ్లిస్టర్ కాపర్‌ను 50-500 టన్నుల స్థిర లేదా టిల్టింగ్ అనోడ్ కొలిమిలలోకి పంపుతారు.
5.1 ఆక్సీకరణ దశ
గాలి లేదా ఆక్సిజన్ లాన్స్‌లు మిగిలిపోయిన Fe, Ni, As, Sb, మరియు Bi లను తేలియాడే స్లాగ్‌గా తొలగిస్తాయి.
5.2 తగ్గింపు దశ
సహజ వాయువు, డీజిల్ లేదా చెక్క స్తంభాలను ఉపయోగించి ఆక్సిజన్‌ను 150-300 ppm కు తగ్గిస్తారు. శుద్ధి చేసిన రాగిని 300-450 కిలోల యానోడ్‌లుగా (Cu ≥99.0%) పోత పోస్తారు.
6. విద్యుద్విశ్లేషణ శుద్ధి
CuSO₄-H₂SO₄ ఎలక్ట్రోలైట్‌లో, సీసం లేదా టైటానియం మదర్ బ్లాంక్‌లను కాథోడ్‌లుగా ఉపయోగించి ఎలక్ట్రోలైటిక్ సెల్స్‌లో యానోడ్‌లను ఉంచుతారు.
6.1 నిర్వహణ పరిస్థితులు
- విద్యుత్ సాంద్రత: 220-320 A/m²
- సెల్ వోల్టేజ్: 0.22-0.32 V
- ఎలక్ట్రోలైట్ ఉష్ణోగ్రత: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, ఉచిత H₂SO₄: 150-220 g/L
6.2 విద్యుత్ రసాయన చర్యలు
యానోడ్ విలీనం: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ అధిక ఉత్కృష్ట మూలకాలు (Au, Ag, Se, Te) యానోడ్ స్లైమ్‌కు చేరుతాయి; తక్కువ ఉత్కృష్ట మూలకాలు ద్రావణంలోకి ప్రవేశిస్తాయి. కాథోడ్ నిక్షేపణ LME గ్రేడ్ A ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ≥99.993% Cu ను అందిస్తుంది.
7. ఆఫ్-గ్యాస్ ట్రీట్‌మెంట్ మరియు పర్యావరణ నియంత్రణ
ఫ్లాష్ ఫర్నేసులు, కన్వర్టర్లు మరియు ఆనోడ్ ఫర్నేసుల నుండి వెలువడే SO₂ అధికంగా ఉన్న వాయువులను చల్లబరిచి, ధూళిని తొలగించి, డబుల్-కాంటాక్ట్ యాసిడ్ ప్లాంట్లలో ప్రాసెస్ చేయడం ద్వారా 99.8% కంటే ఎక్కువ సల్ఫర్ రికవరీ సాధించబడుతుంది. టెయిల్ గ్యాస్‌లోని SO₂ 100 mg/Nm³ కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఆర్సెనిక్, పాదరసం మరియు ఇతర భార లోహాలు ప్రత్యేక ప్రక్రియల ద్వారా తొలగించబడతాయి.
8. ముగింపు
సమకాలీన రాగి పైరోమెటలర్జీ అధిక నిరంతరత, ఆటోమేషన్ మరియు పర్యావరణ పనితీరును సాధించింది. సమీకృత ఫ్లాష్ స్మెల్టింగ్-కంటిన్యూయస్ కన్వర్టింగ్-యానోడ్ రిఫైనింగ్-ఎలక్ట్రోరిఫైనింగ్ ఫ్లోషీట్లు మొత్తం రాగి రికవరీని >98.5% మరియు టన్ను కాథోడ్‌కు 280-320 kgce నిర్దిష్ట శక్తి వినియోగాన్ని అందిస్తాయి, ఇవి ప్రపంచ స్థాయి ప్రమాణాలను సూచిస్తాయి. ఆక్సిజన్ సుసంపన్నత, నిరంతర రాగి తయారీ సాంకేతికతలు మరియు డిజిటల్ ప్రక్రియ నియంత్రణలో జరుగుతున్న అభివృద్ధిలు సామర్థ్యాన్ని మరియు సుస్థిరతను మరింతగా ముందుకు తీసుకువెళ్తాయి.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: డిసెంబర్-22-2025