หลักการถลุงอุปกรณ์แบบดั้งเดิมของคอปเปอร์ซัลไฟด์เข้มข้นแบบ pyrometallurgical เป็นวัตถุดิบหลัก

การถลุงส่วนใหญ่หมายถึงการถลุงแบบด้าน ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อออกซิไดซ์เหล็กบางส่วนในแร่ทองแดงเข้มข้นหรือแร่คั่ว และขจัดออกจากการก่อตัวของตะกรัน เช่น gangue และฟลักซ์ ส่งผลให้มีการผลิตทองแดงเคลือบด้าน (xCu2S · yFeS) ปริมาณทองแดง เหล็ก และกำมะถันทั้งหมดในเนื้อด้านมักจะคิดเป็นร้อยละ 80 ถึง 90 และโลหะมีค่าเกือบทั้งหมดในประจุของเตาจะเข้าสู่เนื้อด้าน
อุปกรณ์แบบดั้งเดิมสำหรับการถลุงแบบด้าน ได้แก่ เตาหลอม เตาหลอมแบบก้อง เตาไฟฟ้า ฯลฯ โรงถลุงทองแดงสมัยใหม่ขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นใหม่ส่วนใหญ่ใช้เตาหลอมแบบวาบไฟ เตาหลอมสำหรับการถลุงเป็นเตาแนวตั้งซึ่งใช้ในประเทศเล็ก ๆ ในการถลุงทองแดงโดยตรงมาเป็นเวลานาน วิธีการดั้งเดิมคือการเผาผนึกและถลุงด้วยเตาหลอมเหล็ก ขั้นแรก ขั้นแรก แร่ทองแดงซัลไฟด์เข้มข้นจะถูกเผาและคั่วเพื่อขจัดกำมะถันบางส่วน ทำให้มันกลายเป็นก้อนเผา มันถูกเติมเข้าไปในเตาเผาเป็นชั้นๆ ด้วยฟลักซ์ โค้ก และวัสดุแบทช์อื่นๆ และทำให้เกิดตะกรันแบบด้านและของเสียระหว่างการถลุง วิธีนี้มีปริมาณ SO2 ต่ำในก๊าซหุงต้ม ทำให้ยากต่อการนำกำมะถันกลับมาใช้ใหม่ในเชิงเศรษฐศาสตร์ เพื่อขจัดอันตรายจากควันและกู้คืนกำมะถันจากสารเข้มข้น วิธีการถลุงแร่ด้วยเตาหลอมแบบเข้มข้นจึงได้รับการพัฒนาขึ้นในทศวรรษที่ 1950 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผสมและการนวดคอปเปอร์ซัลไฟด์เข้มข้นลงในแป้ง จากนั้นเติมวัสดุบล็อก ฟลักซ์ โค้ก ฯลฯ ใน แบทช์จากพอร์ตป้อนกลางของเตาหลอมเพื่อสร้างซีลวัสดุ ลดการรั่วไหลของอากาศ และเพิ่มความเข้มข้นของ SO2 วัสดุที่นวดแล้วจะถูกทำให้แห้งและคั่วด้วยก๊าซไอเสียร้อนในเตาเผาเพื่อสร้างคอลัมน์วัสดุซินเทอร์ และวัสดุบล็อกยังถูกห่อหุ้มรอบคอลัมน์วัสดุซินเทอร์ในรูปทรงคอลัมน์เพื่อรักษาการระบายอากาศและรับประกันการทำงานตามปกติของการดำเนินการถลุง
ปริมาณทองแดงของเนื้อด้านขึ้นอยู่กับเกรดเข้มข้นและอัตราการกำจัดกำมะถันระหว่างกระบวนการคั่วและถลุง เกรดผิวด้านโดยทั่วไปประกอบด้วยทองแดง 40 เปอร์เซ็นต์ถึง 55 เปอร์เซ็นต์ การผลิตผิวด้านคุณภาพสูงสามารถใช้ความร้อนจากปฏิกิริยาซัลไฟด์ได้มากขึ้น และลดระยะเวลาการเป่าของกระบวนการถัดไป ปริมาณทองแดงในตะกรันหลอมเกี่ยวข้องกับเกรดของผิวด้าน และปริมาณทองแดงในตะกรันของเสียโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.4 เปอร์เซ็นต์ถึง 0.5 เปอร์เซ็นต์ ปฏิกิริยาหลักระหว่างกระบวนการหลอมคือ:
2CuFeS2→Cu2S บวก 2FeS บวก S
Cu2O บวก FeS → Cu2S บวก FeO
2FeS บวก 3O2 บวก SiO2→2FeO·SiO2 บวก 2SO2
2FeO บวก SiO2→2FeO·SiO2
เตาก้องเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสร้างด้วยวัสดุทนไฟคุณภาพสูง หัวเตาตั้งอยู่ที่ส่วนหัวของเตาเผา และก๊าซไอเสียจะระบายออกจากส่วนหาง วัสดุเตาถูกเพิ่มจากด้านบนหรือส่วนบนของผนังด้านข้าง และเคลือบด้านออกจากช่องเคลือบด้านที่ด้านล่างของผนังด้านข้าง ตะกรันถูกปล่อยออกจากช่องปล่อยตะกรันใต้ผนังด้านข้างหรือผนังท้าย อุณหภูมิของหัวเตาอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1,500 ถึง 1,550 องศา อุณหภูมิหางของเตาอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1250 ถึง 1300 องศา และอุณหภูมิของก๊าซไอเสียที่ทางออกอยู่ที่ประมาณ 1200 องศา เมื่อถลุงและย่างแร่ อัตราเชื้อเพลิงคือ 10 เปอร์เซ็นต์ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ และอัตราพลังงานเตียงคือ 3-6t/(m2 · วัน) สารเข้มข้นของทองแดงถูกป้อนเข้าสู่เตาเผาโดยตรง โดยมีอัตราเชื้อเพลิงอยู่ที่ 16 เปอร์เซ็นต์ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ และอัตราพลังงานเบดที่ 2-4t/(m2 · วัน) และเรียกว่าการถลุงแร่เข้มข้นแบบดิบ
กระบวนการถลุงด้วยเตาหลอมแบบก้องกลับเหมาะสำหรับการประมวลผลแบบผงลอยตัวเข้มข้น อัตราการขจัดกำมะถันของกระบวนการถลุงด้วยเตาหลอมแบบก้องกลับอยู่ในระดับต่ำ เพียง 20 เปอร์เซ็นต์ ~ 30 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเหมาะสำหรับกระบวนการแปรรูปเข้มข้นที่มีเกรดทองแดงสูง หากวัตถุดิบมีทองแดงต่ำและกำมะถันสูง จะต้องผ่านการคั่วก่อนถลุง ขนาดการผลิตของเตาหลอมแบบก้องสามารถมีขนาดใหญ่ได้ และมีความสามารถในการปรับตัวได้ดีกับวัตถุดิบและเชื้อเพลิง เป็นอุปกรณ์หลักในการถลุงทองแดงมาช้านาน ในช่วงปี 1970 ประเทศต่างๆ กำลังศึกษาเพื่อปรับปรุงการหลอมเตาหลอมแบบก้องกลับ และบางประเทศใช้อุปกรณ์พ่นออกซิเจนเพื่อฉีดสารเข้มข้นเข้าไปในเตาเผาเพื่อเสริมการซีลเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของ SO2 โรงถลุงแร่แห่งแรกของ China Baiyin Corporation ได้เพิ่มความเข้มข้นของทองแดงให้กับการหลอมในเตาหลอมแบบก้องสำหรับการถลุงแบบระเบิด ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งในการถลุง และสามารถใช้ก๊าซหุงต้มเพื่อผลิตกรดซัลฟิวริกได้ จนถึงต้นทศวรรษ 1980 กำลังการผลิตของเตาหลอมแบบก้องทั่วโลกยังคงครองอันดับหนึ่งในอุปกรณ์ถลุงทองแดง เตาไฟฟ้าแบบกล่อง แต่เตาแบบก้องกลับมีก๊าซไอเสียจำนวนมากและ SO2 ประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ยากต่อการกู้คืน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาหลอมแบบก้องอยู่ที่ 25 เปอร์เซ็นต์ ~ 30 เปอร์เซ็นต์ และความร้อนจากปฏิกิริยาในกระบวนการถลุงจะใช้น้อยลง และความร้อนที่จำเป็นส่วนใหญ่มาจากเชื้อเพลิงเพิ่มเติม
การถลุงทองแดงด้วยเตาไฟฟ้าใช้เตาอาร์คต้านทานหรือที่เรียกว่าเตาเทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับการทำเหมืองแร่ ซึ่งมีความสามารถในการปรับเปลี่ยนได้หลากหลายตามวัสดุ โดยทั่วไปจะใช้ในพื้นที่ที่มีค่าไฟฟ้าต่ำและสำหรับการแปรรูปเข้มข้นที่มีแก็งค์ทนไฟ ปริมาณของก๊าซหุงต้มที่เกิดจากการถลุงด้วยเตาไฟฟ้านั้นค่อนข้างน้อย หากควบคุมอย่างเหมาะสม ความเข้มข้นของ SO2 ในก๊าซหุงต้มจะสูงถึงประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการนำกำมะถันกลับมาใช้ใหม่
เตาหลอมไฟฟ้าสำหรับถลุงทองแดงส่วนใหญ่จะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มีบางส่วนที่เป็นวงกลม เตาเผาไฟฟ้าขนาดใหญ่โดยทั่วไปมีความยาว 30 ม. ถึง 35 ม. กว้าง 8 ม. ถึง 10 ม. และสูง 4 ม. ถึง 5 ม. พวกเขาใช้อิเล็กโทรดอบตัวเองหกตัวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.2 ม. ถึง 1.8 ม. และใช้พลังงานจากหม้อแปลงเฟสเดียวสามตัว พลังงานที่เห็นได้ชัดของเตาไฟฟ้าอยู่ในช่วงตั้งแต่ 3,000 ถึง 50,000 กิโลโวลต์แอมแปร์ โดยหน่วยพื้นที่เตาไฟฟ้ามีกำลังไฟฟ้าประมาณ 100 กิโลวัตต์/ตร.ม. อัตราพลังงานของเตาอยู่ที่ 3-6t/(m2 · วัน) การชาร์จพลังงานของเตา การบริโภค 400 ถึง 500 กิโลวัตต์ · ชั่วโมง/ตัน และการใช้อิเล็กโทรดเพสต์ประมาณ 2-3 กิโลกรัม/ตัน
การถลุงแบบแฟลชคือการทำให้ส่วนผสมของคอปเปอร์ซัลไฟด์เข้มข้นและฟลักซ์แห้งให้เหลือปริมาณน้ำต่ำกว่า 0.3 เปอร์เซ็นต์ ผสมกับลมร้อน (หรือออกซิเจน หรืออากาศเสริมออกซิเจน) ฉีดเข้าไปในเตาเผาเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างรวดเร็วและ หลอมละลายและเกิดผิวด้านและตะกรัน ข้อดีของมันคือเตาไฟฟ้ามีแรงหลอมสูงและสามารถใช้ความร้อนจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของซัลไฟด์ได้อย่างเต็มที่ ลดการใช้พลังงานของกระบวนการถลุง การถลุงแบบแฟลชของเตาหลอมท่อสามารถปรับเกรดผิวด้านในช่วงขนาดใหญ่ โดยทั่วไปควบคุมที่ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อขั้นตอนต่อไปของการแปลง อย่างไรก็ตามตะกรันมีปริมาณทองแดงสูงและจำเป็นต้องได้รับการบำบัดเพิ่มเติม
ความเข้มข้นของ SO2 ในก๊าซหุงต้มสามารถเกิน 8 เปอร์เซ็นต์
การเป่าแบบด้านใช้คุณสมบัติที่เฟอร์รัสซัลไฟด์สามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายกว่าคัพรัสซัลไฟด์ ในเครื่องแปลงแนวนอน อากาศจะถูกเป่าเข้าไปในเนื้อด้านที่หลอมเหลวเพื่อออกซิไดซ์เฟอร์รัสซัลไฟด์ให้เป็นเฟอร์รัสออกไซด์ จากนั้นจะถูกกำจัดออกโดยการก่อตัวของตะกรันด้วยฟลักซ์ควอตซ์ที่เพิ่มเข้ามา สิ่งเจือปนอื่น ๆ จะถูกกำจัดออกไปบางส่วน จากนั้นการเป่ายังคงดำเนินต่อไปเพื่อออกซิไดซ์กำมะถันใน cuprous sulfide เข้าไปในก๊าซไอเสีย ส่งผลให้ทองแดงดิบที่มีทองแดง 98 เปอร์เซ็นต์ถึง 99 เปอร์เซ็นต์ และโลหะมีค่าก็เข้าสู่ทองแดงดิบเช่นกัน
การแปลงผิวด้านทองแดงเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ซึ่งสามารถดำเนินการได้โดยการให้ความร้อนด้วยตนเอง โดยปกติจะต้องเพิ่มวัสดุเย็นเพื่อดูดซับความร้อนส่วนเกิน ตะกรันหลังจากการเป่ามีปริมาณทองแดงสูง โดยปกติจะอยู่ที่ 2 เปอร์เซ็นต์ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ และจะถูกส่งกลับไปยังเตาถลุงหรือบำบัดด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การทำให้บริสุทธิ์หรือการเจือจางเตาไฟฟ้าแบบกล่อง ความเข้มข้นของ SO2 ในก๊าซไอเสียที่เป่าออกมานั้นค่อนข้างสูง โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 8 เปอร์เซ็นต์ถึง 12 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตกรดได้ โดยทั่วไปกระบวนการเป่าจะดำเนินการโดยใช้ตัวแปลงแนวนอนที่มีการทำงานเป็นระยะ อากาศที่มีความดันมาตรวัดประมาณ 1 กก./ตร.ซม.2 จะถูกเป่าเข้าไปในเนื้อหลอมเหลวผ่านรูอากาศหนึ่งแถวที่ติดตั้งตามความยาวของคอนเวอร์เตอร์ การป้อน การปล่อยตะกรัน การปล่อยทองแดง และควันไอเสียทั้งหมดผ่านปากเตาบนตัวเตา
การกลั่นไพโรและการกลั่นไพโรด้วยไฟฟ้าของทองแดงดิบใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าสิ่งเจือปนบางชนิดมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนมากกว่าทองแดง และออกไซด์ของมันไม่ละลายในทองแดงเหลว และถูกกำจัดออกโดยปฏิกิริยาตะกรันออกซิเดชันหรือการระเหย ในระหว่างกระบวนการรีดักชัน ให้คลุมพื้นผิวของของเหลวทองแดงด้วยถ่านหรือถ่านโค้กเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน หลังจากการกลั่นแล้ว สามารถนำไปหล่อเป็นแอโนดทองแดงหรือลิ่มทองแดงเพื่อการกลั่นด้วยไฟฟ้า กระบวนการคือเติมทองแดงเหลวลงในเตาหลอมเพื่อทำให้ร้อนขึ้นหรือเติมวัสดุทองแดงที่เป็นของแข็งลงในเตาหลอมเพื่อหลอม แล้วเป่าลมเข้าไปในของเหลวทองแดงเพื่อออกซิไดซ์ ระเหยสิ่งเจือปน ขจัดตะกรัน และลดออกไซด์ของทองแดง โดยการใส่ไม้เขียวหรือฉีดน้ำมันหนัก ก๊าซปิโตรเลียม หรือแอมโมเนียลงในของเหลวทองแดง ตะกรันการกลั่นประกอบด้วยทองแดงสูง ซึ่งสามารถส่งกลับไปยังเครื่องแปลงเพื่อแปรรูปและกลั่นในเตาหลอมแบบก้องหรือเตาหลอมแบบหมุน
วัฏจักรการเป่าแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ขั้นแรกคือการออกซิไดซ์ FeS เป็น FeO กำจัดตะกรัน และได้รับทองแดงเคลือบสีขาว (Cu2S) ช่วงอุณหภูมิการหลอมตั้งแต่ 1150 องศาถึง 1250 องศา ปฏิกิริยาหลักคือ:
2FeS＋3O2→2FeO บวก 2SO2
2FeO บวก SiO2→2FeO·SiO2
อุณหภูมิในการถลุงมีตั้งแต่ 1,200 ถึง 1,280 องศา และทองแดงน้ำแข็งสีขาวจะถูกเป่าและกลั่นเป็นทองแดงหยาบตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:
2Cu2S＋3O2→2Cu2O บวก 2SO2
Cu2S บวก 2Cu2O → 6Cu บวก SO2

เนื้อหาด้านบนนี้จัดโดย Superb heater Company ซุปเปอร์ฮีตเตอร์ การผลิตระดับมืออาชีพส่วนใหญ่: องค์ประกอบความร้อนในอุตสาหกรรม, องค์ประกอบการวัดอุณหภูมิ, อุปกรณ์การผลิต, อุปกรณ์เสริม และวัตถุดิบ เช่น เครื่องทำความร้อนแบบท่อ, เครื่องทำความร้อนแบบท่อ, เครื่องทำความร้อนแบบสายพาน, เครื่องทำความร้อนแบบเซรามิก, เครื่องทำความร้อนแบบยางซิลิโคน, เทอร์โมคัปเปิล ฯลฯ

ยินดีต้อนรับพันธมิตรอุตสาหกรรมระดับโลกเพื่อหารือเกี่ยวกับความร่วมมือ!