Зашто је секундарни бакар битан
Бакар је један од најефикасније рециклираних индустријских метала. Може се више пута претопити без губитка основних својстава, има високу интринзичну вредност отпада која подржава сакупљање, а његова технологија рафинирања је добро успостављена. Резултат тога је да велики удео бакра који се данас користи у готовим производима долази из рециклираног материјала, а не из новоископаног концентрата, а секундарна производња је успостављен део ланца снабдевања шипкама, жицом, тракама, цевима и одливцима.
Начин третмана у потпуности зависи од сировине. Отприлике две трећине бакра добијеног из производа на крају--животног века је чист,-материјал високог квалитета као што су жица и отпад од млина, који се може претопити и користити директно у производњи бакра или производа од легура бакра. Преостала трећина садржи мешане метале, превлаке, оксиде или пластику, и мора се истопити и рафинисати пре него што се може вратити на тржиште као рафинисани бакар. Та подела је основа за два доле описана правца коришћења и објашњава зашто је секундарна топионица организована око квалитета отпада, а не око једног фиксног процеса.
Класификација отпада и два пута коришћења
Први пут је директно коришћење. Чист, сортирани отпад познате хемије се топи и лијева у рафинисани бакар или у легуру бакра, а до корисника стиже као готов материјал без проласка кроз електролизу. Класе погодне за директну употребу укључују светлу голу жицу, чисте одсеке од млина, сабирницу и тежак бакар из опреме која је прекинута.
Други пут је индиректно коришћење. Отпад који је контаминиран, оксидован или мешаног састава се прво топи у анодну плочу, а затим се електролитички рафинише у катодни бакар, који је еквивалентан примарно рафинисаном бакру за већину намена. Корак рафинације је оно што уклања нечистоће које се концентришу у кораку топљења, и то је разлог због којег индиректни пут може прихватити квалитет отпада који би био неупотребљив у пећи за поновно топљење.
Унутар индиректне руте, процес се даље класификује према врсти отпада: материјал високог{0}}квалитета може да се рафинише у кратком низу, док материјал ниског{1}}квалитета захтева дужи низ са више формирања шљаке и више уклањања нечистоћа. Термини једно-степени, двостепени-и тростепени-односи се на број пирометалуршких корака пре електролизе.
Једно-степени, двостепени и тростепени{2}}путеви топљења
Три путање се разликују по томе колико надоградње треба да се уради пре него што се анода излије. Избор је вођен садржајем бакра, спектром нечистоћа у отпаду и капацитетом доступних пећи.
| Рута | Типична храна | Редослед процеса |
|---|---|---|
| Једна-етапа | Висок{0}}бакар, изнад отприлике 98% бакра, као што је тешки бакар, чиста сабирница и електролитски остатак | Пуњује се директно у пећ за рафинацију анода, ватра се рафинише до аноде, а затим електролитичка рафинација до катоде |
| Два-степена | Средњи{0}}отпад који захтева топљење и уклањање сумпора или нечистоћа | Пећ за топљење до сировог бакра, затим пећ за рафинацију анода, затим електролитичка рафинација |
| Три{0}}степена | Ниско{0}}мешовити отпад и отпад који садржи бакар{1}}, који садржи од неколико процената бакра навише | Пећ за топљење на мат или сирови бакар, дување конвертора, рафинација анода, електролитичка рафинација |
Једно{0}}пут је најкраћи и енергетски најефикаснији, али захтева чисту храну јер не постоји средњи корак у коме се нечистоће могу одбацити у шљаку. Двостепени пут - додаје корак топљења и дувања, који омогућава обраду оксидованог и делимично контаминираног материјала и производњу сировог бакра који се затим рафинише. Тростепена рута је најфлексибилнија и може прихватити сировине са веома ниским садржајем бакра, јер пећ за топљење одваја бакар у мат или сирову металну фазу док одбацује гвожђе, силицијум и део других нечистоћа у шљаку.
У тростепеној рути, отпад ниског квалитета-и остаци који садрже бакар- се топе у пећи за топљење, обично у пећи за топљење са вратилом или високом топљењем или пећи за топљење у купатилу са потопљеним{3}}копљем за већи проток. Истопљени мат или сирови бакар прелази у конвертор, где млаз обогаћен ваздухом или кисеоником- оксидира сумпор и гвожђе, а преостале нечистоће се делом преносе у шљаку, а делом у прашину из димњака. Претворени бакар се затим пречишћава у анодној пећи, сипа у аноде и шаље у резервоар. Тростепени пут-постиже висок опоравак бакра и вредних споредних-производа, а састав димне прашине је релативно једноставан и стога лакши за третирање, али укључује више опреме, више горива и сложенију операцију од краћих путева. У пракси, већина секундарних фабрика бакра комбинује двостепени{11}}и тростепени-концепт тако да је потрошња енергије по тони смањена док је опоравак вредних метала максимизиран.
Рафинирање, контрола нечистоћа и нуспроизводи
Рафинирање ватре у анодној пећи има два циља: оксидацију, која уклања елементе који су реактивнији од бакра, и редукцију, која уклања вишак кисеоника који је остао у кораку оксидације, тако да анода буде здрава и чиста. Фаза оксидације се изводи удувавањем ваздуха или кисеоника у растоп, а фаза редукције традиционално користи редукциони гас или угљенични материјал који се убризгава у каду. Температура и крајња тачка сваког степена се пажљиво контролишу, јер преко-оксидација производи порозну, лоше ливену аноду, док под-оксидација оставља заостале нечистоће.
Електролитичка рафинација тада производи катодни бакар високе чистоће. Аноде су суспендоване у електролиту од бакар-сулфата и сумпорне киселине, а једносмерна струја преноси бакар са аноде на катоду од нерђајућег челика или бакра, док нечистоће или остају у раствору или се таложе као анодна слуз. Слуз је вредан нуспроизвод-зато што концентрише племените метале, а млаз из електролита се третира да би се контролисало-накупљање никла, арсена и антимона. Контрола нечистоћа у кућишту резервоара је корак који одређује да ли катода задовољава чистоћу која се очекује од рафинисаног бакра.
Нечистоће које изазивају највише потешкоћа у секундарном топљењу су олово, калај, цинк, никл, антимон и бизмут. Цинк и олово су испарљиви у различитим степенима и делимично се јављају у димну прашину. Калај, антимон и бизмут се тешко уклањају у рафинацији ватре и њима се мора управљати пажљивим мешањем пуњења тако да хемија аноде остане унутар прозора који резервоар може толерисати. Због тога је прорачун мешавине један од најважнијих контролних задатака у постројењу секундарног бакра: циљ је да се садржај бакра одржи довољно високим, а казнени елементи довољно ниски да анода задовољи спецификације без претераних трошкова рафинације.
Енергија, емисије и контрола квалитета
Енергетски аргумент за секундарни бакар је јак, и то је један од разлога зашто индустрија постоји. Производња бакра од рециклираног материјала захтева мали део енергије која се троши у рударству и топионици примарног концентрата, а уобичајено цитиране бројке стављају уштеду на велику већину потражње за примарном енергијом, са одговарајућим смањењем емисије сумпор-диоксида и запремине произведене јаловине. Предност је највећа за пут директног коришћења, где се метал једноставно поново топи, а најмања за тростепени пут, који још увек укључује-топљење и претварање на високој температури.
Контрола животне средине у савременој фабрици секундарног бакра покрива неколико токова:
Димни гас из пећи за топљење и конвертовање се хлади, чисти у колекторима за прашину и третира пре испуштања, а сакупљена прашина се враћа у процес за рекуперацију метала.
Пластични и органски садржај у отпаду се контролише, јер непотпуно сагоревање органског материјала може да генерише емисије које систем за чишћење гаса није дизајниран да уклони.
Шљака се гранулише и или продаје за употребу у грађевинарству или се даље обрађује за добијање заосталог бакра.
Процесна вода се рециркулише, са одводном струјом која се третира како би се уклонили тешки метали пре испуштања.
Контрола квалитета прати производ, а не процес. Аноде се узоркују и анализирају на бакар и казнене елементе, а тежина и геометрија аноде се контролишу тако да кућиште резервоара ради са стабилном струјном ефикасношћу. Узорци катоде се узимају током циклуса облагања и проверава се на стање површине, а готова катода се анализира да би се потврдило да чистоћа испуњава захтеве за рафинисани бакар. Документација за извозне купце обично укључује анализу сваке катодне серије заједно са идентитетом серије, тако да се материјал може пратити до шарже аноде и мешавине отпада која га је произвела.
ФАК
П: Која је разлика између директне и индиректне употребе бакарног отпада?
Директна употреба претопи чист,-отпад високог квалитета и излива га право у рафинисани бакар или легуру бакра. Индиректно коришћење топи контаминирани или помешани отпад у аноду, а затим га рафинише електролитички у катодни бакар.
П: На шта се односи једно{0}}степено, двостепено-и тростепено-тапање?
Они се односе на број пирометалуршких корака пре електролитичке рафинације. Једно-степени пуни-бакар високог квалитета директно у анодну пећ, два-степена додају корак топљења и дувања, а три-степена додају пећ за топљење и конвертор пре анодне рафинације.
П: Који биљег је погодан за-једностепену обраду?
Материјал са садржајем бакра од отприлике 98% или више, као што су чисти тешки бакар, сабирница и остаци високог{1}}квалитета са ниским нивоом казнених елемената, јер кратка рута пружа мало могућности за одбацивање нечистоћа.
П: Зашто је пречишћавање анодне ватре неопходно пре електролизе?
Оксидацијом се уклањају елементи који су реактивнији од бакра, а редукција уклања вишак кисеоника који је остао у том кораку, тако да је анода здрава, одлива се чисто и раствара се стабилном брзином у кућишту резервоара. Такође смањује оптерећење нечистоћа које доспевају до електролита.
П: Како се рукује оловом, калајем и антимоном?
Њима се управља углавном мешањем пуњења тако да хемија аноде остане у опсегу који резервоар може да третира, а делимично и оксидацијом у анодној пећи, где се неки од ових елемената јављају у шљаку и димну прашину.
П: Да ли је рециклирани бакар истог квалитета као примарни бакар?
Катода произведена електролитичким рафинирањем секундарних анода испуњава исте захтеве за чистоћом као и рафинисани бакар из примарног концентрата, и заменљива је у производима који се налазе у низводном току. Квалитет зависи од контроле редоследа топљења и рафинације, а не од порекла сировине.
