Miks on sekundaarne vask oluline?
Vask on üks kõige tõhusamalt taaskasutatud tööstuslikke metalle. Seda saab korduvalt ümber sulatada, ilma et see kaotaks oma olulisi omadusi, sellel on kõrge sisemine vanametalli väärtus, mis toetab kogumist, ja selle rafineerimistehnoloogia on hästi välja kujunenud. Tulemuseks on see, et suur osa täna valmistoodetes kasutatavast vasest pärineb pigem taaskasutatud materjalist kui äsjakaevandatud kontsentraadist ning sekundaarne tootmine on varraste, traadi, ribade, torude ja valandite tarneahela väljakujunenud osa.
Töötlemisviis sõltub täielikult toorainest. Ligikaudu kaks kolmandikku kasutusea lõpptoodetest-saadavast-vasest on puhas, kvaliteetne-materjal, nagu traat ja veskijäägid, mida saab ümber sulatada ja kasutada otse vasest või vasesulamitest toodete valmistamisel. Ülejäänud kolmandik sisaldab metallide, kattekihtide, oksiidide või plastide segusid ning see tuleb sulatada ja rafineerida, enne kui seda saab rafineeritud vasena turule viia. See jaotus on aluseks kahele allpool kirjeldatud kasutusviisile ja see selgitab, miks sekundaarne sulatusahi on korraldatud vanaraua kvaliteedi, mitte ühe kindla protsessi ümber.
Vanametalli klassifitseerimine ja kaks kasutusviisi
Esimene tee on otsene kasutamine. Puhas, sorteeritud tuntud keemiaga jäägid sulatatakse ja valatakse rafineeritud vasesse või vasesulamisse ning see jõuab kasutajani valmismaterjalina ilma elektrolüüsi läbimata. Otseseks kasutamiseks sobivate klasside hulka kuuluvad hele paljas traat, puhtad veskilõigud, siinilatt ja kasutuselt kõrvaldatud seadmete raske vask.
Teine tee on kaudne kasutamine. Saastunud, oksüdeerunud või segase koostisega jäägid sulatatakse esmalt anoodplaadiks ja seejärel rafineeritakse elektrolüütiliselt katoodvaseks, mis on enamikul järgnevatel eesmärkidel samaväärne esmase rafineeritud vasega. Rafineerimisetapp on see, mis eemaldab lisandid, mida sulatusetapp kontsentreerib, ja see on põhjus, miks kaudne tee võib vastu võtta vanaraua kvaliteeti, mis oleks ümbersulatusahjus kasutuskõlbmatu.
Kaudse marsruudi puhul klassifitseeritakse protsess veelgi vastavalt vanametalli kvaliteediklassile: kvaliteetset-materjali saab rafineerida lühikese järjestusega, samas kui madala kvaliteediga materjali{1}}kvaliteediga materjal nõuab pikemat jada, mille käigus moodustub rohkem räbu ja eemaldatakse rohkem lisandeid. Mõisted üks-etapp, kaks-etapp ja kolm{5}}etapp viitavad pürometallurgiliste etappide arvule enne elektrolüüsi.
Ühe-etapiline, kahe-etapiline ja kolme-etapiline sulatus
Need kolm teed erinevad selle poolest, kui palju tuleb enne anoodi valamist uuendada. Valik on tingitud vasesisaldusest, praagi lisandite spektrist ja saadaolevate ahjude võimsusest.
| Marsruut | Tüüpiline sööt | Protsessi järjekord |
|---|---|---|
| Üks-etapp | Kvaliteetne{0}}vask, mis sisaldab üle 98% vaske, näiteks raske vask, puhas siinilatt ja elektrolüütijäägid | Laaditakse otse anoodi rafineerimisahju, rafineeritakse tulega anoodiks, seejärel elektrolüütiliselt katoodiks |
| Kaks{0}}etapp | Keskmise{0}}kvaliteediga jäägid, mis vajavad sulatamist ja väävli või lisandite eemaldamist | Sulatusahi töötlemata vaseks, seejärel anoodrafineerimisahi, seejärel elektrolüütiline rafineerimine |
| Kolm{0}}etapp | Madala kvaliteediga-segajäätmed ja vaske-kandvad jäätmed, mis sisaldavad vaske alates mõnest protsendist | Sulatusahi matt- või toorvaseks, konverterpuhumine, anoodrafineerimine, elektrolüütiline rafineerimine |
Üheetapiline{0}}tee on kõige lühem ja energiatõhusam, kuid see nõuab puhast toiteallikat, kuna puudub vaheetapp, mille käigus saaks lisandeid räbuks tõrjuda. Kaheetapiline meetod lisab sulatamise ja puhumise etapi, mis võimaldab töödelda oksüdeeritud ja osaliselt saastunud materjali ning toodab toorvaske, mis seejärel rafineeritakse. Kolmeastmeline tee on kõige paindlikum ja suudab vastu võtta väga madala vasesisaldusega tooraineid, kuna sulatusahi eraldab vase matt- või toormetallifaasiks, lükates samal ajal raua, ränidioksiidi ja osa muudest lisanditest räbuks.
Kolme-etapilise marsruudi puhul sulatatakse madala-kvaliteediga jäägid ja vask-kandvad jäägid sulatusahjus, tavaliselt šahti- või kõrgsulatusahjus või sukeldatud-lantsvannsulatusahjus suurema tootlikkuse saavutamiseks. Sulanud matt või toorvask liigub konverterisse, kus õhu või hapnikuga rikastatud -puhastus oksüdeerib väävli ja rauda ning ülejäänud lisandid muutuvad osaliselt räbu ja osaliselt suitsutoru tolmuks. Teisendatud vask rafineeritakse seejärel anoodahjus, valatakse anoodideks ja saadetakse tankimajja. Kolme-etapilise marsruudiga saavutatakse vase ja väärtuslike kõrvalsaaduste suur-tagastus ning suitsulõõritolmu koostis on suhteliselt lihtne ja seetõttu kergemini töödeldav, kuid see hõlmab rohkem seadmeid, rohkem kütust ja keerukamat tööd kui lühemad teed. Praktikas kombineerivad enamik sekundaarseid vasetehaseid kahe{11}}etapilise ja kolme-etapilise kontseptsiooni, nii et energiatarbimine tonni kohta väheneb ja väärtuslike metallide taaskasutamine on maksimaalne.
Rafineerimine, lisandite kontroll ja kõrvaltooted
Anoodahjus tulega rafineerimisel on kaks eesmärki: oksüdatsioon, mis eemaldab vasest reaktiivsemad elemendid, ja redutseerimine, mis eemaldab oksüdatsioonietapist järelejäänud liigse hapniku, nii et anood on terve ja valab puhtalt. Oksüdatsioonietapp viiakse läbi õhu või hapniku sulatisse puhumisega ning redutseerimisetapis kasutatakse traditsiooniliselt redutseerivat gaasi või süsinikku sisaldavat materjali, mis süstitakse vanni. Iga etapi temperatuuri ja lõpp-punkti kontrollitakse hoolikalt, kuna üle-oksüdatsioon tekitab poorse, halvasti valuva anood, samas kui -oksüdatsioon jätab järelejäänud lisandid.
Seejärel saadakse elektrolüütilise rafineerimisega kõrge puhtusastmega katoodvask. Anoodid suspendeeritakse vasksulfaadist ja väävelhappest koosnevas elektrolüüdis ning alalisvool kannab anoodilt vase roostevabast terasest või vaskatoodile, samal ajal kui lisandid jäävad lahusesse või settivad anoodilimana. Lima on väärtuslik kõrvalsaadus, kuna see kontsentreerib väärismetalle ja elektrolüüdist väljuvat voolu töödeldakse, et kontrollida nikli, arseeni ja antimoni kogunemist-. Lisandite kontroll paagihoones on samm, mis määrab, kas katood vastab rafineeritud vase eeldatavale puhtusele.
Sekundaarsel sulatamisel kõige rohkem raskusi põhjustavad lisandid on plii, tina, tsink, nikkel, antimon ja vismut. Tsink ja plii on erineval määral lenduvad ja annavad osaliselt lõõri tolmu. Tina, antimoni ja vismutit on tulega rafineerimisel raske eemaldada ning neid tuleb juhtida laengu hoolika segamisega, et anoodi keemia jääks paagimaja talutavasse aknasse. Seetõttu on segu arvutamine sekundaarses vasetehases üks olulisemaid juhtimisülesandeid: eesmärk on hoida vasesisaldus piisavalt kõrge ja trahvielemendid piisavalt madalad, et anood vastaks spetsifikatsioonile ilma liigsete rafineerimiskuludeta.
Energia, heitkogused ja kvaliteedikontroll
Sekundaarse vase energiaargument on tugev ja see on üks tööstuse olemasolu põhjusi. Ringlussevõetud materjalist vase tootmine nõuab väikese osa primaarkontsentraadi kaevandamisel ja sulatamisel kulutatavast energiast ning tavaliselt viidatud arvud näitavad, et kokkuhoid saavutatakse suurel osal primaarenergia nõudlusest, millega kaasneb vääveldioksiidi heitkoguste ja tekkivate jäätmete mahu vähenemine. Kasu on suurim otsesel kasutusel, kus metall lihtsalt sulatatakse ümber, ja väikseim kolmeetapilisel-etapilisel marsruudil, mis hõlmab endiselt kõrgel-temperatuuri sulatamist ja muundamist.
Kaasaegse sekundaarse vasetehase keskkonnakontroll hõlmab mitut voolu:
Sulatus- ja töötlemisahjude suitsugaasid jahutatakse, puhastatakse tolmukollektorites ja töödeldakse enne vabastamist, kogutud tolm suunatakse tagasi protsessi metallide taaskasutamiseks.
Plasti ja orgaanilise sisalduse jäätmetes kontrollitakse, sest orgaanilise materjali mittetäielik põlemine võib tekitada heitmeid, mida gaasipuhastussüsteem ei ole ette nähtud eemaldama.
Räbu granuleeritakse ja müüakse kas ehituses kasutamiseks või töödeldakse edasi vase jääkide saamiseks.
Protsessi vesi tsirkuleeritakse ja seda töödeldakse äravooluga, et eemaldada raskmetallid enne väljalaskmist.
Kvaliteedikontroll järgib pigem toodet kui protsessi. Anoodidest võetakse proovid ja analüüsitakse vase ja trahvielementide suhtes ning anoodi kaalu ja geomeetriat kontrollitakse nii, et paak töötab stabiilse voolutõhususega. Katoodist võetakse proove kogu plaadistustsükli jooksul ja kontrollitakse pinna seisukorda ning valmis katoodi analüüsitakse, et kinnitada, et puhtus vastab rafineeritud vase nõuetele. Ekspordiklientide dokumentatsioon sisaldab tavaliselt iga katoodipartii analüüsi koos partii identiteediga, nii et materjali saab jälgida anoodipartii ja selle tootnud jääkide seguni.
KKK
K: Mis vahe on vasejäätmete otsesel ja kaudsel kasutamisel?
Otsene kasutamine sulatab ümber puhtad kõrgekvaliteedilised{0}}jäägid ja valab need otse rafineeritud vaseks või vasesulamiks. Kaudsel kasutamisel sulatatakse saastunud või segatud jäägid anoodiks ja seejärel puhastatakse see elektrolüütiliselt katoodvaseks.
K: Millele viitab ühe-etapiline, kahe-etapiline ja kolme-astmeline sulatus?
Need viitavad pürometallurgiliste etappide arvule enne elektrolüütilist rafineerimist. Üks-aste laadib kõrgekvaliteetse-vaske otse anoodahju, kaks-astet lisab sulatus- ja puhumisastme ning kolm-astet lisab sulatusahju ja muunduri enne anoodi rafineerimist.
K: Milline jääk sobib üheetapilise{0}}töötluse jaoks?
Materjalid, mille vasesisaldus on ligikaudu 98% või rohkem, nagu puhas raske vask, siinilatt ja kõrgekvaliteedilised jäägid, millel on vähe karistuselemente, kuna lühike tee annab vähe võimalusi lisandite eemaldamiseks.
K: Miks on anoodi tulega rafineerimine vajalik enne elektrolüüsi?
Oksüdeerimine eemaldab vasest reaktiivsemad elemendid ja redutseerimine eemaldab sellest etapist järelejäänud liigse hapniku, nii et anood on terve, valab puhtalt ja lahustub paagikambris stabiilse kiirusega. Samuti vähendab see elektrolüüti jõudvat lisandite koormust.
K: Kuidas käideldakse pliid, tina ja antimoni?
Neid juhitakse peamiselt laengu segamise teel, nii et anoodi keemia jääb paagimaja töödeldavasse vahemikku, ja osaliselt oksüdatsiooniga anoodahjus, kus mõned neist elementidest moodustavad räbu ja suitsulõõri.
K: Kas ringlussevõetud vask on sama kvaliteediga kui esmane vask?
Sekundaarsete anoodide elektrolüütilise rafineerimise teel toodetud katood vastab samadele puhtusnõuetele kui primaarsest kontsentraadist rafineeritud vask ja see on järglaste toodetega asendatav. Kvaliteet sõltub sulatus- ja rafineerimisjärjestuse kontrollist, mitte tooraine päritolust.
