2. Klassifizierung pyrometallurgischer Prozesse
(1) Schwebeschmelzen
Es gibt drei Arten von Schwebeschmelzen: Inco-Schwebeofen, Outokumpu-Schwebeofen und ConTop. Schwebeschmelzen ist ein Schmelzverfahren, das die große aktive Oberfläche fein gemahlener Materialien voll ausnutzt, um den Schmelzreaktionsprozess zu verstärken. Nachdem das Konzentrat tief getrocknet wurde, wird es zusammen mit dem getrockneten Flussmittel in den Reaktionsturm mit sauerstoffangereicherter Luft gesprüht. Die Konzentratpartikel schweben 1-3 Sekunden lang in der Luft, und die Sulfidmineralien werden durch den oxidierenden Luftstrom mit hoher Temperatur schnell oxidiert, wobei eine große Menge Wärme freigesetzt wird, um die Schmelzreaktion, d. h. den Steinherstellungsprozess, abzuschließen. Die Reaktionsprodukte fallen zur Sedimentation in den Sedimentationstank des Schwebeofens, sodass Kupferstein und Schlacke weiter getrennt werden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich zum Steinschmelzen von Sulfiderzen wie Kupfer und Nickel verwendet.
Die Produktion des Schwebeschmelzens begann Ende der 1950er Jahre und wurde in mehr als 40 Unternehmen gefördert und angewendet. Durch kontinuierliche Verbesserungen wurden bemerkenswerte Erfolge bei der Energieeinsparung und beim Umweltschutz erzielt. Diese Prozesstechnologie bietet die Vorteile einer großen Produktionskapazität, eines geringen Energieverbrauchs und einer geringeren Umweltverschmutzung. Die maximale Kupferproduktionskapazität eines einzelnen Systems kann mehr als 400.000 t/a erreichen, was für Fabriken mit einer Größenordnung von mehr als 200.000 t/a geeignet ist. Die Rohstoffe müssen jedoch tiefgetrocknet werden, sodass ihr Feuchtigkeitsgehalt weniger als 0,3 % beträgt, die Konzentratpartikelgröße weniger als 1 mm beträgt und die Verunreinigung durch Blei und Zink in den Rohstoffen nicht höher als 6 % sein darf. Die Nachteile des Verfahrens sind komplexe Geräte, hohe Rauchrate, hoher Kupfergehalt in der Schlacke und die Notwendigkeit der Erschöpfung.
Das wettbewerbsfähigste, am schnellsten wachsende und am häufigsten industriell angewandte Schwebeschmelzverfahren ist das Schwebeschmelzverfahren von Outokumpu. Die mit dieser Methode produzierte Kupfermenge macht mehr als ein Drittel der weltweiten Kupferproduktion aus. Das Schwebeschmelzen bietet die Vorteile einer ausgereiften und zuverlässigen Technologie, eines hohen Automatisierungsgrads, einer hohen Produktionsintensität, niedriger Betriebskosten und eines guten Umweltschutzes. Es wird als Standardverfahren für sauberes Kupferschmelzen bezeichnet.
Outokumpu-Flash-Ofen: Diese Technologie ist die weltweit fortschrittlichste Kupferschmelztechnologie und zeichnet sich durch Energieeinsparung, Umweltschutz und hohe Effizienz aus. Die „Double Flash“-Kupferschmelztechnologie mit einem computergestützten Online-Optimierungskontrollsystem nimmt im Bereich der Kupferschmelze weltweit eine führende Position ein. Da die Umweltanforderungen immer strenger werden, werden die PS-Konverter alter Schmelzöfen obsolet und können die Umweltanforderungen nicht erfüllen. Aus Sicht des Wärmehaushalts und der Schlackenbildung ist es unwahrscheinlich, dass der Grad der vom PS-Konverter geschmolzenen Matte 65 % übersteigt. Da jedoch beim Flash-Blasen hochkonzentriertes sauerstoffreiches Blasen verwendet werden kann, kann der Wärmehaushalt gewährleistet werden, sodass der Grad der durch Flash-Schmelzen geschmolzenen Matte 70 % erreichen oder sogar überschreiten kann, wodurch die Schmelzeffizienz sehr hoch ist, was dem Entwicklungstrend der Technologie der „vier Höhen“ des Kupfer-Flash-Schmelzens entspricht – hohe Zufuhr, hoher Grad, hohe Sauerstoffkonzentration und hohe Wärmebelastung.
