התכת נחושת וסיווג
התכת נחושת
עפרות הנחושת שנכרות ממכרה הנחושת הופכות לאחר ההטבה לתרכיז נחושת או לחול עפרות נחושת עם תכולת נחושת גבוהה. יש להתיך ולחלץ את רכז הנחושת לפני שהוא יכול להפוך לנחושת ולמוצרי נחושת מזוקקים.
א נחושת אלקטרוליטית ונחושת מזוקקת
הנחושת המשמשת בתעשייה כוללת נחושת אלקטרוליטית (המכילה 99.9% עד 99.95% נחושת) ונחושת מזוקקת (המכילה 99.0% עד 99.7% נחושת). הראשון משמש בתעשיית החשמל לייצור סגסוגות מיוחדות, חוטי מתכת וחוטים. האחרון משמש לייצור סגסוגות אחרות, צינורות נחושת, לוחות נחושת, פירים וכו '.
ב. תהליך התכת נחושת
פיתוח הטכנולוגיה המתכתית של נחושת עבר תהליך ארוך, אך התכת הנחושת עדיין מבוססת בעיקר על פירו-מטלורגיה, והתפוקה שלה מהווה כ-85% מתפוקת הנחושת בעולם. טכנולוגיה הידרומטלורגית מודרנית מקודמת בהדרגה, והחדרה של הידרומטלורגיה הפחיתה מאוד את עלות ההיתוך של נחושת.
בואו נסתכל מקרוב על שתי שיטות התכת הנחושת של פירו-מטלורגיה והידרו-מטלורגיה (SX-EX).
א. התכת נחושת פירומטלורגית:
נחושת קתודית, הידועה גם בשם נחושת אלקטרוליטית, מיוצרת באמצעות התכה וזיקוק אלקטרוליטי, אשר מתאימה בדרך כלל לעפרות גופרתי נחושת בדרגה גבוהה. פירומטלורגיה כוללת בדרך כלל תחילה הגדלת תכולת הנחושת של כמה אחוזים או אלפיות בודדות מהעפרה המקורית ל-20-30% באמצעות עיבוד עפרות, ולאחר מכן שימוש בה כרכז נחושת להתכת מט בכבשן פיצוץ סגור, תנור הדהוד, תנור חשמלי או תנור הבזק. לאחר מכן, המט המתקבל (מט) נשלח לממיר לצורך ניפוח לנחושת גולמית, ולאחר מכן מחומצן ומזוקק בכבשן הדהוד אחר להסרת זיהומים, או יציקה לתוך לוחות אנודה לאלקטרוליזה, לקבלת נחושת אלקטרוליטית בדרגה של עד 99.9 %. תהליך זה קצר וניתן להתאמה, ושיעור החזרת הנחושת יכול להגיע ל-95%, אך מכיוון שהגופרית בעפרה נשפכת כגז פסולת גופרית דו חמצנית בשני השלבים של ייצור וניפוח מט, לא קל לשחזרו ונוטה לזיהום. בשנים האחרונות התפתחה הפירומטלורגיה בהדרגה לקראת התכה רציפה ואוטומטית, כמו שיטת הכסף, שיטת נורנדה ושיטת מיצובישי ביפן.
בנוסף לרכז נחושת, גרוטאות נחושת היא גם חומר הגלם העיקרי לנחושת מזוקקת, לרבות גרוטאות נחושת ישנה וגרוטאות נחושת חדשה. גרוטאות נחושת ישנות מגיעות מציוד ישן ומכונות ישנות, מבניינים נטושים ומצינורות תת-קרקעיים; גרוטאות נחושת חדשות מגיעות משאריות נחושת שהושלכו על ידי מפעלי עיבוד (יחס התפוקה של חומרי נחושת הוא כ-50%). בדרך כלל, אספקת גרוטאות הנחושת היא יציבה יחסית. ניתן לחלק גרוטאות נחושת ל: גרוטאות נחושת חשופה (דרגה מעל 90%); גרוטאות נחושת צהובה (חוטים); חומרים המכילים נחושת (מנועים ישנים, מעגלים); נחושת המופקת מגרוטאות נחושת וחומרים דומים אחרים, המכונה גם נחושת ממוחזרת.
ב. התכת נחושת רטובה:
ספינה מתאימה לתחמוצת נחושת בדרגה נמוכה, והנחושת המעודנת המיוצרת היא נחושת אלקטרוליטית. התכה רטובה מודרנית כוללת שטיפת חומצה גופרתית קלייה-שטיפה-אלקטרוליטית, שטיפה-מיצוי-אלקטרוליטית, שטיפת חיידקים ושיטות נוספות, המתאימות לשטיפה של ערמות, שטיפת מיכלים או שטיפה במקום של עפרות מורכבות בדרגה נמוכה, עפרות תחמוצת נחושת, וכן עפרות פסולת המכילות נחושת. טכנולוגיית התכה רטובה מקודמת בהדרגה, והיא צפויה להגיע ל-20% מסך התפוקה עד סוף המאה הזו. כניסתה של התכה רטובה הפחיתה מאוד את עלות ההיתוך של נחושת.
תרשים זרימת התהליך הוא כדלקמן: ביניהם, מיצוי נחושת (תהליך כניסת הנחושת לשכבה האורגנית משכבת המים) והשאיבה חזרה (תהליך כניסת הנחושת לשכבת המים מהשכבה האורגנית) הם אמצעים טכנולוגיים חשובים של המודרנית הידרומטלורגיה.
לשני התהליכים של פירומטלורגיה והידרומטלורגיה יש את המאפיינים הבאים:
(1) ציוד ההיתוך של האחרונים הוא פשוט יותר, אבל תכולת הטומאה גבוהה יותר, וזה תוספת מועילה לראשונים.
(2) לאחרון יש מגבלות והוא כפוף לדרגה ולסוג העפרה.
(3) עלות הראשונה גבוהה מהאחרונה.
ניתן לראות שלטכנולוגיית הידרומטלורגיה יש יתרונות ניכרים, אך היקף היישום שלה מוגבל. לא כל מכרות הנחושת ניתנים להיתוך בתהליך זה. עם זאת, באמצעות שיפורים טכנולוגיים, בשנים האחרונות, יותר ויותר מדינות, כולל ארה"ב, צ'ילה, קנדה, אוסטרליה, מקסיקו ופרו, יישמו תהליך זה על יותר מכרות נחושת. השיפור של טכנולוגיית ההידרו-מטלורגיה וקידום היישום שלה הפחיתו את עלות הייצור של הנחושת, הגדילו את כושר הייצור של מכרות הנחושת, הגדילו את היצע המשאבים החברתיים בטווח הקצר, גרמו לעודף יחסי של כלל ההיצע החברתי, והיה להם השפעה מושכת על המחירים.
