1. Sarrera
Kobrezko urtze pirometalurgikoa da kobre finduaren ekoizpen primariorako bide nagusia, munduko ahalmenaren % 80 baino gehiago hartzen baitu. Prozesuak kobre sulfuro kontzentratuak (batez ere kalkopirita, CuFeS₂) katodo-kobre purutasun handiko (≥% 99,99 Cu) bihurtzen ditu tenperatura altuko eragiketa metalurgikoen serie baten bidez. Artikulu honek urtze azkarra, bihurketa, anodoen fintzea eta fintze elektrolitikoa barne hartzen dituen fluxu integratu nagusia zehazten du.
2. Kontzentratuaren prestaketa eta nahasketa
Kobre kontzentratuak (% 25-35 Cu) ontzi handietan iristen dira eta estalitako biltegietan gordetzen dira. Hezetasun edukia normalean % 8-12koa da eta % 0,3 ≤ra murriztu behar da labe birakariak edo ohe fluidizatuko lehorgailuak erabiliz, leherketak eta energia-kontsumo gehiegi saihesteko urtze-prozesuan.
Kontzentratu lehorra fluxuekin (kuartzoa, kareharria), birringarriekin eta bihurgailu-zeparekin nahasten da, proportzio zehatz kontrolatuetan. Lantegi modernoek disko-elikagailu automatizatuak eta karga-zelula sistemak erabiltzen dituzte, nahasketa-zehaztasuna ± % 0,5ean lortuz.
3. Urtze azkarra
Flash smelting-a da kobre sulfuro kontzentratuak tratatzeko teknologiarik aurreratuena, Outotec-en (gaur egun Metso) flash labeek eta Txinan garatutako oxigenozko beheko putz egiten duten labeek ordezkatuta mundu osoan.
3.1 Prozesuaren printzipioa
Kontzentratu lehorra aire-korronte bero eta oxigenoz aberastu batean injektatzen da (oxigeno-kontzentrazioa % 75-90) 850-950 °C-tan. Erreakzioak (lehortzea, oxidazioa, zepa eta mata eratzea) 3-5 segundotan amaitzen dira, erreakzio-beroak funtzionamendu autotermikoa mantentzen duelarik. Erreakzio nagusien artean daude: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Ekipamendu nagusia
- Erreakzio-ardatza: 11-14 m-ko altuera, 7-9 m-ko diametroa, magnesita-kromo adreilu kalitate handikoz eta kobrezko ur-xaflaz estalita.
- Dekantatzailea eta xurgapen-ardatza: mata (% 65-75 Cu) eta zepa grabitatearen bidezko bereizketa.
- Hondakin-beroaren galdara: ~550 °C-ko gasetatik bero sentikorra berreskuratzen du lurruna sortzeko.
- Oxigenoaren eta kontzentratuaren arteko erlazioa: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t kontzentratu lehorra
- Erreakzio-ardatzaren tenperatura: 1250-1300 °C
- Matearen tenperatura: 1180-1220 °C
- Fe/SiO₂ zepa erlazioa: 1,1-1,4, kobrea zepan ≤% 0,6
3.3 Kontrol-parametro kritikoak
Labe bakarreko flash labearen edukiera 4000-5500 t/eguneko kontzentratua da, %98tik gorako eraginkortasun termikoarekin eta ia %100eko SO₂ harrapaketarekin.
4. Bihurtzen
Matea elektrikoki berotutako garbigailu edo koilarien bidez Peirce-Smith bihurgailuetara edo etengabeko bihurketa-labeetara transferitzen da.
4.1 Zepa eratzeko etapa
Oxigenoz aberastutako airea (% 25-35 O₂) putz egiten da burdin sulfuroa oxidatzeko. % 2-8 Cu duen zepa gaingabetu eta urtze azkarrera itzultzen da.
4.2 Kobrea Egiteko Etapa
Jarraian putz egiteak Cu₂S oxidatzen du kobre blisteratu bihurtuz (% 98,5-99,3 Cu) 1180-1230 °C-tan.
5. Anodozko labearen suaren fintzea
Kobre anpulua 50-500 t-ko anodo-labe geldikor edo inklinagarrietan kargatzen da oxidazio-erredukzio bidezko fintze-lanetarako.
5.1 Oxidazio Fasea
Aire edo oxigeno lantzek hondar Fe, Ni, As, Sb eta Bi zepa flotatzaile gisa kentzen dituzte.
5.2 Murrizketa Fasea
Oxigenoa gas naturala, gasolioa edo zurezko zutoinak erabiliz murrizten da 150-300 ppm-ra. Kobre findua 300-450 kg-ko anodoetan galdatzen da (Cu ≥% 99,0).
6. Fintze elektrolitikoa
Anodoak berunezko edo titaniozko ama-hutsuneak katodo gisa dituzten zelula elektrolitikoetan jartzen dira, CuSO₄-H₂SO₄ elektrolitoan.
6.1 Funtzionamendu-baldintzak
- Korronte-dentsitatea: 220-320 A/m²
- Zelularen tentsioa: 0,22-0,32 V
- Elektrolitoen tenperatura: 60-65 °C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, H₂SO₄ librea: 150-220 g/L
6.2 Erreakzio elektrokimikoak
Anodoaren disoluzioa: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Elementu nobleagoak (Au, Ag, Se, Te) anodoaren likara iristen dira; elementu noble gutxiagoak disoluzioan sartzen dira. Katodoaren deposizioak % 99,993 ≥ Cu ematen du, LME A mailako espezifikazioak betez.
7. Gasen tratamendua eta ingurumen-kontrola
Labe azkarretik, bihurgailuetatik eta anodo-labeetatik datozen SO₂-an aberatsak diren gasak hoztu, hautsak kentzen eta kontaktu bikoitzeko azido-lantegietan prozesatzen dira, % 99,8 baino gehiagoko sufre-berreskurapena lortuz. SO₂ gasaren isats-kontzentrazioa 100 mg/Nm³-tik behera dago. Artsenikoa, merkurioa eta beste metal astun batzuk prozesu espezializatuen bidez kentzen dira.
8. Ondorioa
Gaur egungo kobrezko pirometalurgiak jarraitutasun, automatizazio eta ingurumen-errendimendu handia lortu du. Flash urtze-bihurketa jarraitu-anodo fintzea-elektrofintzea integratutako fluxu-diagramek % 98,5 baino gehiagoko kobrea berreskuratzen dute eta 280-320 kgce/t katodoko energia-kontsumo espezifikoa ematen dute, mundu mailako erreferentziak direnak. Oxigenoaren aberastean, kobrea egiteko etengabeko teknologietan eta prozesu digitalen kontrolean etengabeko garapenek eraginkortasuna eta jasangarritasuna areagotuko dituzte.
Argitaratze data: 2025eko abenduaren 22a