1. Pambuka
Peleburan tembaga pirometalurgi tetep dadi rute dominan kanggo produksi tembaga olahan primer, sing nyumbang luwih saka 80% saka kapasitas global. Proses iki ngowahi konsentrat tembaga sulfida (utamane kalkopirit, CuFeS₂) dadi tembaga katoda kanthi kemurnian dhuwur (≥99,99% Cu) liwat serangkaian operasi metalurgi suhu dhuwur. Artikel iki njlentrehake lembar alir terpadu utama sing kasusun saka peleburan kilat, konversi, pemurnian anoda, lan pemurnian elektrolitik.
2. Persiapan lan Pencampuran Konsentrat
Konsentrat tembaga (25-35% Cu) teka nganggo wadhah curah lan disimpen ing gudang sing ditutup. Kadar banyu biasane 8-12% lan kudu dikurangi dadi ≤0,3% nggunakake kiln putar utawa pengering unggun terfluidisasi kanggo nyegah bledosan lan konsumsi energi sing berlebihan ing peleburan hilir.
Konsentrat garing dicampur karo fluks (kuarsa, watu gamping), revert, lan terak konverter kanthi proporsi sing dikontrol kanthi tepat. Pabrik modern nggunakake pengumpan cakram otomatis lan sistem sel beban sing entuk akurasi pencampuran ing ±0,5%.
3. Peleburan Cepet
Peleburan kilat (flash smelting) minangka teknologi paling canggih kanggo ngolah konsentrat tembaga sulfida, sing diwakili sacara global dening tungku kilat Outotec (saiki Metso) lan tungku oksigen ngisor sing dikembangake dening Tiongkok.
3.1 Prinsip Proses
Konsentrat garing diinjeksi menyang aliran udara panas sing diperkaya oksigen (konsentrasi oksigen 75-90%) ing suhu 850-950°C. Reaksi (pangatusan, oksidasi, slag lan pembentukan matte) rampung sajrone 3-5 detik, kanthi panas reaksi sing njaga operasi autotermal. Reaksi utama kalebu: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Piranti Kunci
- Poros reaksi: dhuwuré 11-14 m, diameteré 7-9 m, dilapisi bata magnesit-krom kualitas dhuwur lan lapisan banyu tembaga.
- Poros pemendap lan serapan: pamisahan matte (65-75% Cu) lan terak kanthi gravitasi.
- Boiler panas buangan: ngolah panas sensibel saka ~550°C saka gas kanggo ngasilake uap.
- Rasio oksigen-kanggo-konsentrat: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t konsentrat garing
- Suhu poros reaksi: 1250-1300°C
- Suhu matte: 1180-1220°C
- Rasio terak Fe/SiO₂: 1,1-1,4, tembaga ing terak ≤0,6%
3.3 Parameter Kontrol Kritis
Kapasitas tungku flash tunggal tekan konsentrat 4000-5500 t/d kanthi efisiensi termal >98% lan panangkapan SO₂ meh 100%.
4. Ngonversi
Matte ditransfer liwat mesin cuci utawa sendok sing dipanasake kanthi listrik menyang konverter Peirce-Smith utawa tungku konversi terus-terusan.
4.1 Tahap Pembentukan Terak
Udara sing sugih oksigen (25-35% O₂) ditiup kanggo ngoksidasi wesi sulfida. Terak sing ngandhut 2-8% Cu diolah kanthi skim lan dibalekake menyang proses peleburan kilat.
4.2 Tahap Pembuatan Tembaga
Semburan terus-terusan bakal ngoksidasi Cu₂S dadi tembaga blester (98,5-99,3% Cu) ing suhu 1180-1230°C.
5. Pemurnian Api Tungku Anoda
Tembaga blister diisi daya menyang tungku anoda stasioner utawa miring 50-500 ton kanggo panyulingan reduksi oksidasi.
5.1 Tahap Oksidasi
Tumbak udara utawa oksigen mbusak sisa Fe, Ni, As, Sb, lan Bi minangka terak sing ngambang.
5.2 Tahap Reduksi
Oksigen direduksi nganggo gas alam, solar, utawa cagak kayu nganti 150-300 ppm. Tembaga sing wis dimurnèkaké dicor dadi anoda 300-450 kg (Cu ≥99,0%).
6. Pemurnian Elektrolitik
Anoda diselehake ing sel elektrolitik nganggo bahan induk timbal utawa titanium minangka katoda ing elektrolit CuSO₄-H₂SO₄.
6.1 Kahanan Operasi
- Kapadhetan arus: 220-320 A/m²
- Tegangan sel: 0.22-0.32 V
- Suhu elektrolit: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, bebas H₂SO₄: 150-220 g/L
6.2 Reaksi Elektrokimia
Pembubaran anoda: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Unsur mulia sing luwih akeh (Au, Ag, Se, Te) mlebu ing lendir anoda; unsur mulia sing luwih sithik mlebu ing larutan. Deposisi katoda ngasilake ≥99,993% Cu sing memenuhi spesifikasi LME Grade A.
7. Pangolahan Tanpa Gas lan Kontrol Lingkungan
Gas-gas sing sugih SO₂ saka tungku flash, konverter, lan tungku anoda didinginkan, diilangi awu, lan diproses ing pabrik asam kontak ganda sing entuk pemulihan belerang >99,8%. Gas buntut SO₂ adoh ing ngisor 100 mg/Nm³. Arsenik, merkuri, lan logam abot liyane diilangi liwat proses khusus.
8. Dudutan
Pirometalurgi tembaga kontemporer wis entuk kinerja kontinuitas, otomatisasi, lan lingkungan sing dhuwur. Lembar aliran peleburan kilat-konversi terus-menerus-pemurnian anoda-elektrorefining terpadu ngasilake pemulihan tembaga sakabèhé >98,5% lan konsumsi energi spesifik katoda 280-320 kgce/t, sing makili tolok ukur kelas dunia. Perkembangan sing terus-terusan ing pengayaan oksigen, teknologi pembuatan tembaga terus-terusan, lan kontrol proses digital bakal luwih ningkatake efisiensi lan keberlanjutan.
Wektu kiriman: 22 Desember 2025