Zakaj je sekundarni baker pomemben
Baker je ena najučinkoviteje recikliranih industrijskih kovin. Lahko se večkrat pretali, ne da bi izgubil svoje bistvene lastnosti, ima visoko notranjo vrednost odpadkov, ki podpira zbiranje, in njegova tehnologija rafiniranja je dobro uveljavljena. Posledica tega je, da velik delež bakra, ki se danes uporablja v končnih izdelkih, prihaja iz recikliranega materiala in ne iz na novo pridobljenega koncentrata, sekundarna proizvodnja pa je uveljavljen del dobavne verige za palice, žice, trakove, cevi in ulitke.
Način obdelave je v celoti odvisen od surovine. Približno dve tretjini bakra, pridobljenega iz --izdelkov na koncu življenjske dobe, je čist, visokokakovosten-material, kot sta žica in odpadki iz mlinarjev, ki se lahko pretalita in neposredno uporabita v proizvodnji izdelkov iz bakra ali bakrovih zlitin. Preostala tretjina vsebuje mešanice kovin, premazov, oksidov ali plastike in jo je treba pretopiti in prečistiti, preden se lahko vrne na trg kot rafiniran baker. Ta delitev je osnova za dve poti uporabe, opisani spodaj, in pojasnjuje, zakaj je sekundarna talilnica organizirana okoli kakovosti odpadkov in ne okoli enega samega fiksnega procesa.
Klasifikacija odpadkov in dve poti uporabe
Prva pot je neposredna uporaba. Čisti, razvrščeni odpadki znane kemije se stopijo in vlijejo v rafiniran baker ali v bakrovo zlitino in pridejo do uporabnika kot končni material brez elektrolize. Vrste, primerne za neposredno uporabo, vključujejo svetlo golo žico, čiste odrezke iz mlina, vodila in težki baker iz razgrajene opreme.
Druga pot je posredna uporaba. Ostanki, ki so onesnaženi, oksidirani ali imajo mešano sestavo, se najprej pretalijo v anodno ploščo in nato elektrolitsko rafinirajo v katodni baker, ki je enakovreden primarno rafiniranemu bakru za večino nadaljnjih namenov. Korak rafiniranja je tisto, kar odstrani nečistoče, ki se koncentrirajo v koraku taljenja, in to je razlog, da posredna pot lahko sprejme kakovost odpadkov, ki bi bili neuporabni v peči za ponovno taljenje.
Znotraj posredne poti je postopek nadalje razvrščen glede na stopnjo odpadkov: material visoke-stopnje je mogoče prečistiti v kratkem zaporedju, medtem ko material nizke-stopnje zahteva daljše zaporedje z večjo tvorbo žlindre in večjim odstranjevanjem nečistoč. Izrazi ena-stopnja, dvo-stopnja in tri-stopnja se nanašajo na število pirometalurških korakov pred elektrolizo.
Eno{0}}, dvo{1}} in tri{2}}stopenjske poti taljenja
Tri poti se razlikujejo glede na to, koliko nadgradnje je treba izvesti, preden je anoda ulita. Izbira je odvisna od vsebnosti bakra, spektra nečistoč v odpadku in zmogljivosti razpoložljivih peči.
| Pot | Tipična krma | Zaporedje postopka |
|---|---|---|
| Ena-stopnja | Visok{0}}baker, nad približno 98 % bakra, kot je težki baker, čisti zbiralnik in elektrolitski ostanek | Polnjenje neposredno v peč za rafiniranje anode, rafiniranje z ognjem do anode, nato elektrolitsko rafiniranje do katode |
| Dve-stopenjski | Srednje{0}}ostanki, ki zahtevajo taljenje in odstranitev žvepla ali nečistoč | Talilna peč do surovega bakra, nato peč za rafiniranje anode, nato elektrolitsko rafiniranje |
| Tri-stopnje | Nizko{0}}mešani odpadki in odpadki-vsebujoči baker, ki vsebujejo od nekaj odstotkov bakra navzgor | Talilna peč za mat ali surov baker, vpihovanje pretvornika, rafiniranje anode, elektrolitsko rafiniranje |
Eno{0}}stopenjska pot je najkrajša in najbolj energetsko učinkovita, vendar zahteva čisto krmo, ker ni vmesnega koraka, v katerem bi lahko nečistoče zavrnili v žlindro. Dvo-stopenjska pot doda korak taljenja in pihanja, ki omogoča obdelavo oksidiranega in delno onesnaženega materiala ter proizvodnjo surovega bakra, ki se nato rafinira. Tri-stopenjska pot je najbolj prilagodljiva in lahko sprejme surovine z zelo nizko vsebnostjo bakra, ker talilna peč loči baker v mat ali surovo kovinsko fazo, medtem ko železo, silicijev dioksid in del drugih nečistoč zavrne v žlindro.
V tri-stopenjski poti se nizko-ostanki in ostanki, ki vsebujejo-baker, talijo v talilni peči, običajno v jaški ali plavžni talilni peči ali potopljeni-peči za taljenje s kopeljo za večje pretoke. Staljeni mat ali surovi baker prehaja v pretvornik, kjer zrak ali kisik-obogateni piš oksidira žveplo in železo, preostale nečistoče pa se delno pretvorijo v žlindro in delno v dimni prah. Predelani baker se nato prečisti v anodni peči, vlije v anode in pošlje v rezervoar. Tri{8}}stopenjska pot doseže visoko pridobitev bakra in dragocenih stranskih-proizvodov, sestava dimnega prahu pa je razmeroma enostavna in zato lažja za obdelavo, vendar vključuje več opreme, več goriva in bolj zapleteno operacijo kot krajše poti. V praksi večina sekundarnih obratov za baker združuje dvo{11}} in tri-stopenjski koncept, tako da se poraba energije na tono zmanjša, medtem ko je predelava dragocenih kovin čim večja.
Rafiniranje, nadzor nečistoč in stranski-proizvodi
Ognjeno rafiniranje v anodni peči ima dva cilja: oksidacijo, ki odstrani elemente, ki so bolj reaktivni kot baker, in redukcijo, ki odstrani presežek kisika, ki ostane po koraku oksidacije, tako da je anoda zdrava in čista. Stopnja oksidacije se izvaja z vpihavanjem zraka ali kisika v talino, stopnja redukcije pa tradicionalno uporablja redukcijski plin ali ogljikov material, ki se vbrizga v kopel. Temperatura in končna točka vsake stopnje sta natančno nadzorovani, ker prekomerna-oksidacija proizvede porozno, slabo ulito anodo, medtem ko pod-oksidacija pusti ostanke nečistoč.
Z elektrolitsko rafinacijo nato proizvedemo katodni baker visoke čistosti. Anode so suspendirane v elektrolitu bakrovega sulfata in žveplove kisline, enosmerni tok pa prenaša baker z anode na katodo iz nerjavečega jekla ali bakra, medtem ko nečistoče ostanejo v raztopini ali se usedejo kot anodna sluz. Sluz je dragocen stranski-produkt, ker koncentrira plemenite kovine, izpustni tok iz elektrolita pa je obdelan za nadzor kopičenja-niklja, arzena in antimona. Nadzor nečistoč v rezervoarju je korak, ki določa, ali katoda ustreza pričakovani čistosti rafiniranega bakra.
Nečistoče, ki povzročajo največ težav pri sekundarnem taljenju, so svinec, kositer, cink, nikelj, antimon in bizmut. Cink in svinec sta do različnih stopenj hlapna in se deloma oddajata v dimni prah. Kositer, antimon in bizmut je težko odstraniti pri rafiniranju z ognjem in jih je treba upravljati s previdnim mešanjem polnila, tako da kemija anode ostane znotraj okna, ki ga rezervoar lahko prenese. Zato je izračun mešanice ena najpomembnejših kontrolnih nalog v sekundarnem obratu za baker: cilj je ohraniti vsebnost bakra dovolj visoko in kazenske elemente dovolj nizke, da anoda izpolnjuje specifikacije brez pretiranih stroškov rafiniranja.
Nadzor energije, emisij in kakovosti
Energetski argument za sekundarni baker je močan in je eden od razlogov za obstoj industrije. Proizvodnja bakra iz recikliranega materiala zahteva majhen del energije, porabljene pri rudarjenju in taljenju primarnega koncentrata, pogosto citirane številke pa prihranijo veliko večino povpraševanja po primarni energiji, z ustreznim zmanjšanjem emisij žveplovega dioksida in količine ustvarjene jalovine. Korist je največja pri neposredni uporabi, kjer se kovina preprosto pretali, najmanjša pa pri tri-stopenjski poti, ki še vedno vključuje visoko-temperaturno taljenje in pretvorbo.
Nadzor okolja v sodobni sekundarni tovarni bakra zajema več tokov:
Dimni plin iz talilnih in konvertirnih peči se ohladi, očisti v zbiralnikih prahu in obdela pred izpustom, pri čemer se zbrani prah vrne v proces za pridobivanje kovin.
Vsebnost plastike in organskih snovi v odpadkih je nadzorovana, saj lahko nepopolno zgorevanje organskega materiala povzroči emisije, ki jih sistem za čiščenje plinov ni zasnovan za odstranjevanje.
Žlindra je granulirana in bodisi prodana za uporabo v gradbeništvu bodisi nadalje obdelana za pridobivanje ostankov bakra.
Procesna voda kroži, pri čemer je odvodni tok pred izpustom obdelan za odstranitev težkih kovin.
Nadzor kakovosti sledi izdelku in ne procesu. Anode se vzorčijo in analizirajo za baker in za kazenske elemente, teža in geometrija anode pa se nadzorujeta, tako da rezervoar deluje s stabilnim tokovnim izkoristkom. Katodo se vzorči v celotnem ciklu nanašanja in pregleda stanje površine, končna katoda pa se analizira, da se potrdi, ali čistost izpolnjuje zahteve za rafiniran baker. Dokumentacija za izvozne stranke običajno vključuje analizo vsake serije katod skupaj z identiteto serije, tako da je material mogoče izslediti nazaj do šarže anode in do mešanice odpadkov, ki je proizvedla.
pogosta vprašanja
V: Kakšna je razlika med neposredno in posredno uporabo odpadnega bakra?
Neposredna uporaba pretali čiste, visoko{0}}ostanke in jih ulije naravnost v rafiniran baker ali bakrovo zlitino. Pri posredni uporabi se kontaminirani ali mešani odpadki pretalijo v anodo in nato elektrolitsko rafinirajo v katodni baker.
V: Na kaj se nanaša eno{0}}stopenjsko, dvo- in tri-stopenjsko taljenje?
Nanašajo se na število pirometalurških korakov pred elektrolitsko rafinacijo. Ena-stopnja napolni visoko{2}}baker neposredno v anodno peč, dve-stopnji dodata stopnjo taljenja in vpihovanja, tri-stopnje pa dodajo talilno peč in pretvornik pred anodno rafinacijo.
V: Kateri ostanki so primerni za-enostopenjsko obdelavo?
Material z vsebnostjo bakra približno 98 % ali več, kot je čisti težki baker, vodila in visoko{1}}ostanki z nizkimi stopnjami kazenskih elementov, ker kratka pot ponuja malo možnosti za zavrnitev nečistoč.
V: Zakaj je pred elektrolizo potrebno prečiščevanje anode?
Oksidacija odstrani elemente, ki so bolj reaktivni kot baker, redukcija pa odstrani presežek kisika, ki ostane v tem koraku, tako da je anoda zdrava, se čisto uliva in se v posodi raztopi s stabilno hitrostjo. Prav tako zmanjša obremenitev z nečistočami, ki dosežejo elektrolit.
V: Kako se ravna s svincem, kositrom in antimonom?
Upravljajo se predvsem z mešanjem polnila, tako da kemija anode ostane v območju, ki ga lahko čisti rezervoar, in delno z oksidacijo v anodni peči, kjer se nekateri od teh elementov pretvorijo v žlindro in dimni prah.
V: Ali je reciklirani baker enake kakovosti kot primarni baker?
Katoda, proizvedena z elektrolitskim rafiniranjem sekundarnih anod, izpolnjuje enako zahtevo glede čistosti kot rafinirani baker iz primarnega koncentrata in je zamenljiva v nadaljnjih izdelkih. Kakovost je odvisna od nadzora zaporedja taljenja in rafiniranja, ne pa od izvora surovine.
