TEMA REFERATULUI:Tehnologia de obtinere a cuprului

1

CUPRINS

INTRODUCERE..............................................................................................................3

PROCESE TEHNOLOGICE APLICATE....................................................................6

EMISIILE POLUANTE.................................................................................................19

CONCLUZII……………………………………………………………………………29

BIBLIOGRAFIE………………………………………………………… ……………30

2

INTRODUCERE

Cuprul a fost folosit de multe secole; are o conductivitate termica si electrica foarte mare si

este relativ rezistent la coroziune. Cu folosit poate fi reciclat fara pierderea calitatii. Aceste

proprietati inseamna ca Cu este folosit in diferite sectoare cum ar fi ingineria electrica, automobile,

constructii, instalatii, masini, constructii navale, avioane si instrumente de precizie. Cu este aliat

frecvent cu Zn, Sn, Ni, Al si alte metale pt a realiza o gama de sortimente de alama si bronz.

Productia de Cu se bazeaza pe catozii de Cu calitate A, respectiv 99,95% Cu. Denumirea de

calitatea A vine din vocabularul LME pt catozi si se refera la un Standard Britanic. Acesta a fost

inlocuit recent de Standardul european CEN – EN 1978, unde calitatea este desemnata drept

CuCATH1 sau in noul sistem european alfanumeric CR001A.

Impuritatile max. admise in % sunt dupa cum urmeaza:

• Ag - 0,0025; As - 0,000; Bi - 0,0010; Pb - 0,0005; S - 0,0015; Sb - 0,0004; Se - 0,00020

• Te - 0,00020 cu As+Cd+Cr+Mn+P+Sb 0,0015

• Bi+Se+Te 0,0003

• Se+Te 0,0003

• Ag+As+Bi+Cd+Co+Cr+Fe+Mn+Ni+P+Pb+S+Sb+Se+Si+Sn+Te+Zn 0,0065

Surse de materiale

Cu rafinat se produce din materii prime primare si secundare de un numar relativ mic de

rafinarii de Cu; ele produc Cu catodic. Acesta este topit, aliat si mai departe prelucrat in vergea,

profile, sarma, tabla, banda, tevi, etc. Acesta etapa poate fi integrata cu rafinarea dar in mod

frecvent este realizata in alt loc.

Cca. 55% ale furnizarilor catre rafinariile de Cu sunt cumparate pe piata internationala sub

forma de concentrate de Cu, brut, anozi sau deseuri. Restul de 45% provine din concentratele de

Cu indigene care comporta reziduuri sau deseuri.

UE poseda cateva resurse de Cu primar, dar activitatile sale metalurgice legate de Cu sunt

foarte semnificative.Productie miniera de Cu mare poate fi gasita numai in Portugalia (demararea

mineritului la Neves Corvo in 1989, 106500 t de Cu in 1997) si in Suedia (86600 t) Cu cca. 239000

t de Cu extrase din minele interne in 1997, UE reprezinta cca. 2% din totalul productiei miniere de

Cu din lume.

3

Posibilitatile de fabricare a produselor semifabricate si rafinate s-au devzoltat in acelasi mod

cu cerintele consumului mare, folosindu-se materii prime importate si de pe pietele interne precum

si deseuri importate. Accesul la livrarile cu materiale primare a devenit din ce in ce mai dificil in

ultimii cativa ani, deoarece tarile cu industrie miniera a Cu-ului au dezvoltat propriile lor facilitati

de rafinare in apropierea minelor, astfel reducandu-se disponibilitatile de materii prime pe piata

internationala.

Reciclarea constituie un component important al livrarilor de materii prime catre facilitatile

de rafinare si fabricare. Desi materiile prime secundare constituie cca.45% din utilizarea Cu-ului si

a aliajelor sale in Europa, fie prin rafinarii ca tot sau parte a alimentarii sale sau direct prin

producatorii de semifabricate.

Calitatea materiilor prime secundare variaza foarte mult si multe surse ale acestor materii nu

sunt potrivite pt utilizarea directa de catre producatorii de semifabricate. Industria deseurilor pe

care se bazeaza pt furnizarea unui material de calitate cu puritate adecvata pt industrie si desi sunt

convenite specificatii pt deseuri, se intalnesc variatii mari. Ar putea fi necesar un tratament

aditional sau sistem de reducere.

Productia anuala de catozi de Cu la data scrierii este de 959000 t din surse primare si

896000 t din surse secundare. Be nu se produce in UE si nu se crede ca se afla in cantitati

suficiente in deseuri ca sa prezinte probleme de mediu.

Trei din fabricile secundare si aproape toate fabricile de primar si-au crescut capacitatea de

productie. Aceasta crestere semnificativa a capacitatii de productie s-a facut simultan cu

imbunatatirile de mediu. Deseurile de la calculatoare si panourile de comanda devin sursele

secundare cele mai obijnuite chiar daca continutul de Cu este mic. Deseurile sunt tratate atat de

industria pt deseuri cat si de unele fabrici. Aceasta furnizeaza o sursa pentru aceste materiale.

Reciclarea este la un nivel inalt astfel incat Cu poate fi reprocesat fara pierderea

proprietatilor sale intrinsece si sunt disponibile multe materiale secundare. Activitatea de rafinare a

Cu din UE a putut sa se dezvolte prin asigurarea materiilor primepe piata internationala si

folosindu-se de deseuri de Cu sau alama si de reziduuri generate de consumatori si prelucratori.

Se foloseste piata internationala pt asigurarea volumelor de livrari adecvate pt Cu si alama,

impreuna cu materialele de aliere (mai ales Zn, Pb si Ni). Aceast domeniu al industriei este un

exportator net de cca. 500 000 t/an.

4

Fig. 1.1. Productia mondiala de Cu

Probleme de mediu

Din punct de vedere istoric principala problema de mediu asociata producerii Cu din surse

primare a fost emisia de dioxid de sulf in aer de la calcinarea si topirea concentratelor de sulfuri.

Aceasta problema a fost efectiv rezolvata de fabricile producatoare din UE care in prezent

realizeaza in medie 98% fixarea sulfului si produc acid sulfuric si dioxid de sulf lichid.

Principalele probleme de mediu asociate producerii Cu secundar se refera la gazele emise

de la diferite cuptoare in functiune. Aceste gaze sunt curatite in filtre textile si astfel se pot reduce

emisiile de praf si compusi metalici cum ar fi Pb. Exista de asemenea potentialul formarii

dioxizilor datorita prezentei cantitatilor mici de Cl in materiile prime secundare si distrugerea

dioxizilor intr-o problema care este urmarita.

Scaparile si emisiile necaptate este de asemenea o problema care devine importanta atat pt

productia de metal primar car si secundar. Proiectarea atenta a instalatiei si functionarea procesului

trebuie sa capteze gazele de proces.

Controlul emisiilor din aer si descarcarile in apa de la producerea sarmei de Cu si a

semifabricatelor de Cu este bine pus la punct. Controlul emisiilor de monoxid de la cuptoare in

special de la cele care functioneaza in conditii de reducere se realizeaza prin optimizarea

arzatorului.

5

Reciclarea constituie o compomenta importanta a livrarilor de materie prima pt facilitatile

de rafinare si fabricare a Cu. Cu poate fi recuperat din cea mai mare parte a aplicatiilor sale si

returnat in procesul de productie fara pierderea calitatii la reciclare. Avand un acces foarte limitat

la sursele primare de Cu de pe pietele interne, industria UE in mod traditional a dat multa atentie

asa numitelor “mine de suprafata” bazandu-se in mare masura pe alimentarea cu deseuri pt

reducerea deficitului diferentei comerciale mari de materii prime pt Cu.

Aproape 100% a deseurilor noi sau din procesul de fabricatie sunt reciclate si conform unor

studii s-a estimat ca 95% din vechile deseuri de Cu care sunt disponibile de asemenea sunt

reciclate.

In general, materiile prime secundare reprezinta din productia UE de Cu cca. 45% , dar in

unele cazuri, cum ar fi vergelele de alama, produsul este realizat in intregime din Cu si alama

reciclate, doar cu o cantitate mica de Zn primar.Industria de Cu a UE a pus la punct tehnologii

avansate si a facut investitii considerabile ca sa poata prelucra o gama larga de deseuri de Cu,

inclusiv reziduri complexe si de calitate inferioara, si sa se conformeze in acelasi timp

constangerilor de mediu tot mai mari.

Abilitatea industriei de a creste aceasta rata ridicata de reciclare depinde de un numar de

factori complecşi.

PROCESE TEHNOLOGICE APLICATE

PRODUCEREA PRIMARA A CUPRULUI

Cuprul primar poate fi produs din concentrate primare şi alte materiale prin procese

tehnologice pirometalurgice şi hidrometalurgice. Concentratele conţin cantităţi variabile de alte

metale pe lângă cupru, iar etapele procesului de producere sunt utilizate pentru a le separa pe

acestea şi a le recupera pe cât este posibil. Procesele de fabricaţie sunt discutate mai jos.

Procesul de pirometalu rgie

Acesta cuprinde un număr de etape depinzând de concentartul utilizat. Majoritatea

concentratelor sunt sulfuri iar etapele implicate sunt prăjirea, topirea, convertirea, afinarea şi

afinarea electrică.

6

Concentrate pentru topirea matei

Prăjirea parţială transformă sulfurile complexe de fier şi cupru din concentrat în sulfuri

simple prin încălzirea minereului sau concentratului în condiţii de oxidare. Gazele provenite din

sulfuri, provenite din acest proces, sunt dirijate spre instalaţiile de acid pentru a fi folosite ca

materie primă în producerea acidului sulfuric şi producerea SO2 lichid.

Etapa de topire este după aceea folosită pentru a separa sulfura de cupru de alţi solizi

prezenţi în minereu prin formarea de silicaţi, în particular silicaţi de fier. Această reacţie depinde

de marea afinitate a cuprului faţă de sulf în comparaţie cu alte impurităţi metalice. Prăjirea parţială

nu se utilizează în mod normal.

Prăjirea şi topirea se execută de obicei, simultan într-un singur cuptor, la temperatură înaltă

pentru producerea topiturii care poate fi separat într-o mată (sulfură de cupru cu ceva sulfură de

fier) şi o zgură bogată în fier şi silice. Un agent fondant care conţine silice şi dacă se cere, calcar

(oxid de calciu), se adaugă de obicei, la topitură pentru a ajuta la formarea zgurii.

Sunt două procese de topire uzuale:

- topirea în vatră

- topirea prin scânteie.

Procesul de topire prin scântei utilizează îmbogăţirea în oxigen pentru a asigura o

funcţionare autotermală (autogenă) sau aproape autotermală. Topirea prin scântei se

efectuează în topitoare cu scântei Outokumpu sau tip INCO sau în cuptoare cu flacără

turbionară (Contop). Procesele Outokumpu şi prin cicloane utilizează îmbogăţire cu oxigen

iar procesul INCO foloseşte oxigen tehnic. Topirea prin scântei se bazează pe prăjirea şi

topirea concentratelor uscate din particulele purtate de aer. Particulele reacţionate cad într-o

cameră de sedimentare unde are loc separarea matei şi a zgurii, câteodată utilizându-se

combustibil adiţional în separator pentru menţinerea temperaturii.

Procesele de topire în vatră folosesc în general, un grad mai coborât de îmbogăţire cu

oxigen. Utilizarea oxigenului realizează , de asemenea, o concentraţie de dioxid de sulf mai

mare, care face colectarea gazului mult mai eficace, utilizând un sistem de recuperare a

sulfului (de obicei, producerea acidului sulfuric sau producerea dioxidului de sulf lichid).

Topirea în vatră se execută într-o serie de cuptoare cu particularităţi cum sunt cuptoarele cu

reverberaţie, electrice, topitori ISA, Noranda, Mitsubishi, Teniente, Baiyin, Vanyucov.

7

Toate aceste procese se bazează pe procesele de prăjire şi topire care au loc într-o vatră

topită cu separare de zgură şi mată, iar evacuarea are loc pe căi diferite. Unele cuptoare pot

să funcţioneze fără preuscarea concentratelor dar vaporii de apă supraîncâlziţi măresc

volumul de gaze.

Diferenţele dintre aceste procese pot fi mari, de ex. în punctele de introducere aer/oxigen şi

a combustibilului, unele procese funcţionează pe principii discontinue. Topitorii cu funcţionare

discontinuu funcţionează, de obicei, cu un cuptor pentru menţinerea metalului topit la temperatura

necesară sau ca decantoare separate.

Mata şi zgura sunt evacuate consecutiv şi procesate în continuare iar gazele trec de la cuptor

printr-o cameră verticală la un schimbător de căldură.

În plus la tehnicile prezentate mai sus, se pot întâlni alte tehnici în toată lumea, ca procese

de topire în vatră sau cu scântei.

Convertoare rotative cu purjare din vârf (TBRCs) au fost utilizate în trecut, de asemenea, în

topirea primară a cuprului. Nu mai este utilizat, în mare parte datorită costurilor înalte de

funcţionare.

Cuptorul cu reverberaţie easte, de asemenea utilizat pentru topirea matei, dar nu în cadrul

UE. El nu foloseşte conţinutul de energie al sulfului şi fierului din concentrat, şi se bazează pe

combustibili fosili pentru a topi concentratul prin gazele de combustie fierbinţi plutind deasupra

vetrei. Procesul, de aceea, nu este atât de eficient, ca celelalte procese descrise. Gazele de

combustie se adaugă la volumul de gaze generate şi rezultă un conţinut de dioxid de sulf scăzut,

care este foarte dificil de îndepărtat eficient. Utilizarea cuptoarelor cu reverberaţie a scăzut

semnificativ după 1970. Conţinutul de SO2 al gazelor reziduale în mod normal este foarte scăzut,

astfel ele nu pot fi tratate într-o instalaţie de acid.

Convertirea

Se utilizează două tipuri de convertizoare:

- procesul discontinuu convenţional care este mult mai larg utilizat

- procesul de convertire continuu.

• Convertire discontinuă

Procesul de convertire discontinuă cuprinde două etape. Se produce prin suflarea unei

mixturi de aer/oxigen prin mată, recuperată de la procesul de topire. Un cuptor cu vatră cilindrică

8

se utilizează de obicei şi se adaugă fondanţi. În prima etapă fierul şi o parte din sulf se oxidează şi

se formează zgura şi dioxid de sulf; zgura este îndepărtată periodic şi este procesată mai departe

pentru recuperarea cuprului. În mod normal, purjarea din prima etapă este efectuată în câteva trepte

cu adăugiri dozate de mată. În etapa a doua cuprul evacuat, sulfura de cupru este oxidat la cupru

brut (98,5 % Cu) şi se formează mai mult dioxid de sulf. Cuprul brut este evacuat la sfârşitul

purjării de cupru. În funcţionarea procesului se controlează sulful şi oxigenul rezidual în cuprul

brut. Dioxidul de sulf format este tratat mai departe pentru recuperarea sulfului în mod normal,

într-o instalaţie de acid sulfuric.

Reacţia este puternic exotermă iar impurităţile metalice, ca plumbul şi zincul, sunt

volatilizate, care sunt capturate într-o instalaţie de reducere şi recuperate. Căldura din proces poate

fi utilizată pentru topirea deşeurilor de anod şi alte deşeuri de cupru, fără adăugarea căldurii

primare. Pot să aibă loc variaţii ale concentraţiei de dioxid de sulf pe timpul diferitelor etape de

conversie depinzând de tipul cuptorului folosit.

Convertoarele de tip Peirce-Smith (PS) şi Hoboken funcţionează în mod discontinuu. Ele

sunt cuptoare cu vatră cilindrice, cu guri de aer dispuse lateral pentru insuflarea aer/oxigen.

Cuptorul de topire ISA a fost, de asemenea, utilizat în convertire discontinuă a matei în cupru brut.

Convertizorii TBRC au fost utilizaţi în trecut pentru convertirea în mod discontinuu a materialului

primar de cupru în cupru brut, dar nu mai sunt utilizaţi.

• Convertire continuă

Procesele de convertire continuă care sunt în folosinţă industrială sunt: cuptorul de

convertire cu scântei Kennecott/Outokumpu, cuptorul Mitsubishi (care face parte din procesul

Mitsubishi integrat) şi – foarte curând – convertorul Noranda.

Convertizorii Mitsubishi şi Noranda se alimentează direct cu topitură provenita de la

cuptorul de topire pentru conversie. În contrast, procesul Kennecott/Outokumpu are următoarele

caracteristici:- Mata de la cuptorul de topire este mai întâi granulată în apă, concasată şi uscată.

Materialul după aceea este tratat cu agenţi pentru formarea zgurii şi alimentat într-un arzător de

concentrat a unui cuptor cu scântei special, folosind o atmosferă bogată în oxigen; conversia având

loc în particulele aeropurtate. Procesul produce o concentraţie înaltă şi constantă de dioxid de sulf

care este recuperat. Zgura şi cuprul brut sunt evacuaţi pentru o procesare ulterioară. Utilizarea

matei măcinate permite ca, calitate de mată să fie echilibrată cu rata de alimentare şi gradul de

9

îmbogăţire în oxigen pentru a realiza o eficienţă de conversie optimă şi de asemenea, permite ca

etapele de producţie a matei şi conversia să fie decuplate.

Sunt diferenţe semnificative între conceptele de conversie discontinuă şi continuă, în

operarea variaţiei de dioxid de sulf rezultat din ciclul de conversie. Sunt , de asemenea, variaţii în

uşurinţa colectării fumului pe timpul încărcării şi în abilitatea de a topi anozii deşeu. Unele

cuptoare se bazează pe cuve pentru transferarea matei, a zgurii şi a cuprului brut, şi pot să rezulte

emisiuni fugace. Într-un caz, gazele de ventilaţie de la conducta convertorului sunt colectate şi

tratate , în alt caz este folosit un sistem de colectare inteligent de fum.

10

Linie tehnologică pentru producerea cuprului primar

Afinare cu foc

Acesta este un pas pentru purificare ulterioară aplicat metalului brut (cupru brut) produs

prin etapa de conversie. Etapa de afinare implică adăugarea aerului şi pe urmă a reducătorului (de

ex. hidrocarburi) pentru a reduce orice oxid prezent.

11

Afinarea cu foc se realizează prin suflarea mai întâi a aerului prin metalul topit pentru

oxidarea impurităţilor şi pentru înlăturarea urmelor de sulf producând o mică cantitate de zgură. Se

adaugă pe urmă un agent reducător ca gaz natural sau propan pentru a reduce orice oxid de cupru

format. Amoniul poate fi de asemenea folosit ca reducător dar s-a raportat că creşte nivelul de NOx.

Mai de mult au fost utilizate prăjin sau butuci de lemn ca o sursă de reducător (şi încă se mai

folosesc într-un număr mic de cazuri) şi procedura de aceea este folosită “persaj”. Câteva instalaţii

utilizează un arzător final pentru a trata gazele pe durata etapei de persaj. Se utilizează pentru

afinare prin foc, pentru topirea primară şi secundară cuptoare rotative cilindrice (cuptoare cu

anozi). Aceste cuptoare sunt asemănătoare cu convertoarele Peirce-Smith şi utilizează guri de aer

pentru adăugarea gazelor. Ele sunt încărcate cu cupru topit. Câteva procese secundare folosesc

cuptoare cu reverberaţie, cu lănci pentru adăugare de aer fiind alimentate cu cupru de convertor şi

deşeu de cupru. Câteva cuptoare cu reverberaţie sunt basculabile şi sunt prevăzute cu guri de aer.

Sistemul Contimelt este de asemenea folosit pentru afinare atunci, când alimentarea este

solidă şi trebuie să fie topită mai întâi. Pe timpul producerii semifabricatelor se practică câteodată,

de asemenea, afinarea cu foc. Se utilizează combinarea cuptoarelor cu cuvă (pentru topire

discontinuă) şi a cuptoarelor rotative (pentru reducere discontinuă). Aceste sisteme pot fi aplicate

pentru amteriale primare (cupru brut) şi secundare (deşeuri).

Metalul de la cuptorul cu anod este turnat după aceea în anozi. Cea mai mult utilizată

metodă este roata de turnare care se compune dintr-o serie de forme cu dimensiunile anodului pe

circumferinţa unei mese rotative. Metalul topit este dozat în aceste forme pentru a obţine o

greosime de anod consistentă iar roata prin rotire poartă aceşti anozi printr-o serie de jeturi de apă

pentru a-i răci.

Ca o metodă alternativă pentru modul de turnare în forme prin sistemul de roată, anozii de

cupru se produc, de asemenea, în mod continuu folosind un aparat de turnare cu două benzi

Hazelett. Se produce o fâşie de cupru cu grosimea dorită pentru anozi. Din fâşie anozii pot fi

obţinuţi prin tăiere cu foarfecă într-o formă de anod tradiţională sau prin sistemul “Contilanod”

prin turnarea pieselor polare anodice în blocuri de forme speciale îndepărtate la intervale definite în

aparatul de turnare. Plăcile anodice preformate vor fi tăiate un jet de plasmă sau foarfeci speciale.

Avantajul metodei este uniformitatea anozilor produşi; totuşi sistemul cere o întreţinere grijulie iar

costurile de funcţionare sunt relativ mari.

Afinare electrolitică

12

Se utilizează o celulă de electroliză constând dintr-un anod de cupru turnat şi un catod

plasat într-un electrolit constând din sulfat de cupru şi acid sulfuric. Catodul este sau un material

subţire de cupru pur (placa de începere) sau o placă din oţel inoxidabil - o placă catodică

permanentă. La densitate de curent mare şi tensiune scăzută, ionii de cupru sunt dizolvaţi din

anodul impur şi trec în soluţie de unde ei sunt depuşi pe catod. Cuprul este îndepărtat din anod în

măsura în care anodul rămas este încă suficient de solid din punct de vedere mecanic pentru a

preveni colapsul. Anodul rămas este reciclat pe urmă în procesul de producţie de obicei în

converter pentru a răci reacţia şi a recupera cuprul. Atunci când se utilizează plăci de catod

permanenţi, depunerile de cupru pur se stripează şi vor fi topite şi turnate în forme dorite ca plăci

catodice de cupru solide. Pe durata afinării electrice sunt separate alte metale conţinute în anod,

metale solubile ca nichel, se dizolvă în electrolit iar metalele insolubile, cum sunt metalele

preţioase, seleniul şi telurul, formează un nămol la anod care se depune în celula de electroliză.

Nămolul de pe anozi se îndepărtează periodic din celulă iar metalele valoroase sunt recuperate.

O parte din electrolit se pierde din sistem. Cuprul este eliminat prin extracţie electrolitică

sau în instalaţii, o parte este recuperat ca sulfat de cupru. Prin evaporare, cristalizare şi afinare

ulterioară se recuperează nichelul ca sulfat de nichel. Se utilizează următoarele tehnici pentru

tratarea şi eliminarea arsenului: extracţie prin solvenţi; precipitare pe durata extracţiei finale prin

electroliză; precipitare din “acidul negru”. În unele cazuri se produce arseniat care este convertit în

arseniat cromo-cupric pentru a fi folosit ca substanţă conservantă pentru lemn.

Îndepărtarea impurităţilor prin afinare electrică are ca scop produecrea cuprului catodic de o

calitate cel puţin egală sau mai bună decât “sortul A” de calitate la Bursa de Metal din Londra.

Trebuie notat că nivelul impuritîţilor din anod afectează calitatea catodului; nivelul impurităţilor

din anod depinde de asemenea, de sursa concentratului sau a materialului secundar.

Tendinţa actuală este utilizarea celulelor mai mari cu număr mai mare de electrozi în

tancuri, iar pentru formatori de catozi să se utilizeze oţel inoxidabil. Este considerat un câştig de

eficienţă când aceşti factori se cuplează cu controlul bun de calitate ai anozilor. Controlul de

calitate este necesar pentru a se asigura că anozii sunt drepţi, plaţi, au un contact electric bun şi au

fost afinaţi potrivit prin foc. În mod similar o îmbunătăţire în calitatea catodului este folosirea

blocurilor din oţel inoxidabil pentru că se transportă mecanic mai puţine impurităţi şi prin urmare,

se încorporează mai puţine în catod. Aceste blocuri de catozi asigură o creştere până la 97 % sau

13

chiar mai mult în eficienţa curentului. Rezervoare moderne utilizează un grad înalt de automatizare

pentru schimbarea anozilor şi catozilor şi striparea depunerilor de pe catod, de pe plăcile catodice

permanente. Plăci de cupru de început confecţionate mecanic se pot utiliza, de asemenea, în locul

blocurilor de oţel inoxidabil.

Tratarea zgurii

Zgurile produse din topirea primară cu înaltă calitate de mată şi etape de convertire sunt

bogate în cupru şi sunt supuse unui număr de procese de tratare a zgurii. Una dintre proceduri este

utilizarea cuptorului electric pentru reacţia dintre zgură şi cocsul mărunţit sau electrozii însăşi, şi

pentru sedimentarea matei de cupru format pentrzu a produce o zgură inertă. Cuptorul electric

poate să funcţioneze în mod continuu sau discontinuu. Zgura de la convertor poate fi de asemenea,

returnat direct la cuptorul electric de purificare a zgurii sau la cuptorul de topire. În mod alternativ

se utilizează şi procese de flotare după ce zgura a fost răcită lent, concasată şi măcinată,

concentratul de flotaţie obţinut este un fragment bogat în cupru şi este returnat spre topitor.

Această metodă este utilizată numai acolo unde este disponibil spaţiu suficient şi unde reziduurile

pot fi tratate şi evacuate în mod adecvat.

Se practică, de asemenea tratarea în cuptorul electric a zgurii de cuptor de topire şi

manipularea separată a zgurii de convertizor prin răcire lentă şi flotare. Zgurile de la procesul de

tratare a zgurii se folosesc în proiecte de inginerie civilă, construcţii de drumuri, diguirea râurilor şi

aplicaţii similare ca şi pentru curăţirea cu jeturi de alice având adesea proprietăţi superioare faţă de

materialele alternative.

Alte zguri bogate în cupru, cum este zgura de la afinare, în mod normal sunt recirculate la

etapa precedentă a procesului, în principal la convertire sau în topitoare secundare în etapa de

topire.

Procedura hidrometalurgică

Acest proces tehnologic se aplică în mod obişnuit pentru minereuri de oxizi sau mixturi de

oxizi-sulfuri în apropierea minei unde este loc suficient pentru amenajarea leşierii şi a tratării.

Procesul este folosit în particular pentru minereuri a căror concentrare este dificilă prin metode

convenţionale şi care nu conţin metale preţioase. Câteva procese brevetate sunt în stadiu de

dezvoltare şi acestea se vor prezenta mai târziu printre tehnicile înaintate.

14

Procedura hidrometalurgică implică concasarea minereului urmată de leşiere folosind acid

sulfuric, câteodată în prezenţa speciilor biologice folosind tratarea în vrac, în cadă sau procese de

agitare. Lichidul produs de la leşiere, după aceea, este clarificat, purificat şi concentrat, prin

extracţie cu solvenţi. Schema tehnologică a procesului hidrometalurgic este schiţat mai jos.

Schema tehnologică a procesului de leşiere în vrac

Cuprul după aceea, este îndepărtat prin extracţie electrolitică. Procesul de extracţie

electrolitică diferă de procesul de afinare electrolitică în forma anodului. Extracţia electrolitică

utilizează un anod inert cum sunt plumbul sau titanul, iar ionii metalici sunt depărtaţi din soluţie şi

depuşi pe catod în acelaşi mod ca şi în afinarea electrolitică. Catozii sunt stripaţi după aceea, în

acelaşi fel, dacă se utilizează blocuri de catozi permanenţi. Electrolitul este circulat printr-o serie

de celule şi în final este sărăcit în cupru. Electrolitul este returnat după aceea spre circuitul de

15

extracţie cu solvenţi. O cantitate de electrolit scapă de controlul impurităţilor care poate fi realizat

prin extracţie cu solvenţi.

PRODUCEREA SECUNDARA A CUPRULUI

Cuprul secundar este produs prin procese pirometalurgice. Etapele procesului utilizat

depind de conţinutul de cupru al materiei prime secundare, de distribuţia sa în spaţiu şi de alţi

constituenţi. Ca şi în cazul cuprului primar, diferitele etape ale procesului sunt utilizate pentru a

îndepărta aceşti constituenţi şi pentru a recupera metalele pe cât de mult posibil din reziduurile care

se produc.

Materialele de alimentare secundare pot conţine materiale organice ca învelişuri, sau să fie

de natură uleioasă iar instalaţiile ţin cont de acestea prin utilizarea metodelor de deuleiere sau de

dezvelire sau prin proiectarea corectă a cuptorului şi a sistemului de reducere. Scopul este de a se

potrivi creşterea în volum a gazelor de combustie, distrugerea COV-urilor, minimalizarea formării

dioxinelor şi distrugerea lor. Tipul de pretratare aplicat sau cuptorul folosit depinde de prezenţa

materialelor organice, de tipul alimentării adică de conţinutul de cupru şi de alte materiale

conţinute atât oxizi cât şi metale.

Dacă un cuptor cum este un converter, este utilizat pentru a topi deşeuri de alamă impure,

pentru a separa metalele conţinute ca elemente de aliere, sunt evaporate din cupru pentru aproduce

cupru negru şi un praf de pe filtru bogat în zinc.

Se utilizează o gamă largă de materii prime secundare şi unele din ele sunt descrise în

tabelul următor.

16

Etapele folosite pentru producerea cuprului secundar sunt în general, asemănătoare cu cele

pentru producţia primară, dar materia primă, de obicei, este de oxizi sau de metale şi de aceea

condiţiile proceselor variază. Topirea materiilor prime secundare, de aceea, utilizează condiţii de

reducere.

Etapa de topire secundară

Un număr de cuptoare cum sunt cel cu cuvă, Mini-Smelter, TBRC, cuptor cu arc electric

acoperit etanş, ISA-Smelt, de reverberaţie şi rotativ, sunt utilizate cu material de calitate slabă şi

medie. Tipul cuptorului şi etapele procesului utilizat depind de conţinutul de cupru al materiei

prime secundare, de volum şi de alţi constituenţi. De aceea, topirea şi afinarea cuprului secundar

este complex, iar tipul materialului secundar, care poate fi prelucrat, depinde de facilităţile

particulare şi de cuptoarele disponibile.

17

Se adaugă fier (în forma cuprului feric, deşeuri de fier normale, etc), carbon (în forma

cocsului sau a gazului natural) şi agenţi fondanţi pentru a reduce oxizii metalici dacă este necesar,

iar funcţionarea se asigură ţinând cont de materialul de alimentare. Fumul de la cuptoare conţine

metale volatile şi oxizi metalici ca acela al zincului, plumbului şi staniului, care pot fi recuperaţi ca

metale afinate, aliaje sau oxizi, de asemenea conţine pulberi , dioxid de sulf, dioxine şi COV-uri,

depinzând de materia primă.

Mini-Smelterul este, de asemenea utilizat pentru producerea cuprului secundar, folosind

deşeuri care conţin fier şi staniu. În această aplicaţie, fierul este reducător în prima traptă de

producere a cuprului metalic iar oxigenul este suflat în topitură pentru a oxida fierul şi alte metale

(Pb, Sn) prezente care sunt recuperate în zgură. Oxidarea conţinutului de fier utilizează căldura

pentru conducerea procesului.

Convertirea, afinarea cu foc, tratarea zgurii şi electro-afinarea, procesarea

deşeurilor de aliaje pure

Cuptoarele de convertire şi afinare sunt foarte asemănătoare cu cele utilizate pentru

producţia primară şi sistemele de tratare a zgurii, iar procesele de electro-afinare sunt aceleaşi.

Diferenţa principală este că convertizoarele utilizate pentru producţia secundară tratează metale şi

nu mată. Ele utilizează cocsul ca combustibil pentru topire şi pentru a compensa deficitul de

căldură pentru proces în timp ce în convertizoare primare mata furnizează căldura necesară

procesului. Convertizoarele secundare oxidează, de asemenea, elementele minore din zgură, ca

fierul şi separă alte metale, ca zincul sau staniul, prin volatilizare. Ei produc un cupru de

convertizor cu calitatea potrivită pentru afinare prin foc. Căldura de reacţie produsă prin

introducerea aerului în converter este utilizată pentru volatilizarea componentelor metalice iar

agenţii de zgurificare sunt folosiţi pentru a îndepărta fierul şi ceva plumb. Cuptoarele cu afinare

prin foc sunt utilizate, de asemenea, pentru topirea deşeurilor de calitate mai înaltă. Comentariile

făcute despre emisiunile potenţial fugace se aplică de asemenea, şi pentru procesele secundare.

Nămolurile de la afinarea electrolitică şi soluţiile uzate sunt de asemenea, surse de metale

preţioase şi alte metale, ca nichelul. Acestea sunt recuperate în acelaşi mod ca cele din producţia

primară.

18

Aliajele de cupru, cum sunt bronzul şi alama, sunt de asemenea utilizate ca materii prime

secundare într-un număr de procese. Dacă sunt impure sau în amestec cu alte diferite aliaje, ele

sunt procesate în circuite de topire şi afinare secundară, aşa cum s-a descris mai sus.

Aliajul pur este utilizat direct pentru semifabricate. Cuptoarele cu inducţie se folosesc

pentru topirea materialului curat urmat de turnarea în forme potrivite pentru treapta de fabricaţie

următoare. Analiza şi controlul şarjei se practică pentru a produce aliajul dorit fără adaosuri majore

de metal nativ. Oxidul de zinc poate fi colectat de pe filtrele de praf.

Schemă tehnologică generală pentru producţia de cupru secundar

19

Depinzând de tipul materialului de alimentare, în câteva instalaţii preful din fumul de ardere

se produce în prima etapă, şi este bogat în zinc şi plumb, de ex. pe timpul topirii în cuptorul cu

cuvă din materiale de calitate inferioară. Acest praf conţine până la 65 % zinc combinat cu plumb

şi este un material de alimentare foarte potrivit pentru a fi prelucrat în Imperial Smelting Furnace

pentru producerea plumbului şi zincului.

EMISIILE POLUANTE

Emisii le în aer

Pot fi emişi în aer praf, compuşi metalici, carbon organic (care poate să rezulte din formarea

dioxinelor) şi dioxid de sulf. Oxizii de azot sunt relativ nesemnificativi, dar ei pot fi absorbiţi în

acidul sulfuric produs în procesul primar; folosirea îmbogăţirii în oxigen poate să reducă câteodată

formarea oxizilor de azot pe traseul termic. Acesta depinde de punctul unde este adăugat oxigenul,

câteodată se produce o concentraţie mai înaltă de oxizi de azot datorită creşterii temperaturii cu

toate că volumul de gaz este mai mic în cantitate totală. Se pot utiliza arzătoare cu NOx scăzut.

Este posibilă formarea dioxinelor în zona de ardere şi a părţii de răcire a sistemului de tratare a

gazelor reziduale (sinteza de-novo). Emisiunile care pot scăpa din proces sau ca emisiuni prin coş,

sau ca emisiuni fugace, depind de sistemul de reducere folosit şi de calitatea întreţinerii instalaţiei.

Emisiunile prin coş, în mod normal, sunt monitorizate în mod continuu sau periodic şi sunt

raportate de personalul propriu sau consultanţi din afară către autorităţile competente.

Monoxidul de carbon

În afară de emisiunile enumerate mai sus, procesele de topire care folosesc cuptoare,

necesitând menţinerea unei atmosfere reducătoare, pot produce monoxid de carbon de concentraţie

semnificativă. Acesta este cazul particular pentru topirea cuprului de calitate înaltă în cuptoarele cu

cuvă, în combinaţie cu turnarea în formă sau producerea sârmelor-barelor având în vedere că

produsele necesită un nivel de oxigen controlat pentru a obţine conductivitate mare. Procesul, de

aceea, este operat în condiţii de reducere şi conţinutul de monoxid de carbon poate să crească,

nivele specifice sunt ∼ 5000 mg/Nm3. Sistemul de control al arzătoarelor care este utilizat, poate

să minimalizeze conţinutul de CO şi să menţină calitatea produsului. Pot fi încorporate în proces

sisteme de alarmă pentru CO. Se ating în producerea sârmelor sau semifabricatelor, la un cuptor cu

cuvă, valori de CO de la 2000-11000 g/t de cupru. În câteva instalaţii se utilizează arderea finală

20

pentru a îndepărta hidrocarburile din gaze atunci când sunt procesate deşeuri învelite cu materiale

organice. CO este de asemenea, distrus în acelaşi timp iar emisiunile raportate sunt ∼ 45 g/t.

Este posibil să se prevadă un nivel de bază pentru concentraţia CO iar acesta poate fi utilizat

pentru determinarea efectului CO asupra calităţii locale a aerului (există un EU AQS propus pentru

CO) aşa că necesitatea reducerii ulterioare poate fi evaluată local. Eliminarea CO prin arderea

gazelor de la cuptorul cu cuvă, cu aceste niveluri de CO, va necesita combustibil adiţional aşa că

emisiunea de CO2 va creşte exponenţial.

Monoxidul de carbon este, de asemenea, produs şi pe timpul funcţionării cuptoarelor de

purificare a zgurii şi a cuptoarelor cu cuvă şi în unele împrejurări poate fi emis în gazele reziduale.

Se poate folosi arderea finală pentru a elimina CO dând concentraţii specifice în domeniul 10-200

mg/Nm3. Acesta este cel puţin un exemplu, unde oxigenul este însuflat în partea superioară a

cuptorului cu cuvă deasupra zonei de reacţie, pentru a crea o zonă de ardere finală în corpul

cuptorului. Această măsură distruge, de asemenea, şi compuşii organici, cum este dioxina.

Cuptoarele electrice utilizate pentru curăţirea zgurii şi procesele de reducere funcţionează în mod

normal cu arzătoare finele sau în cuptor sau într-o cameră de reacţie specială.

Praf şi compuşi metalici

Aceştia pot fi emişi din cele mai multe etape ale procesului. Emisiile de praf directe sau

fugace din etapele de topire, convertire sau rafinare sunt potenţial mari. Semnificaţia emisiilor este,

de asemenea, mare, atunci când aceste etape de proces sunt utilizate pentru îndepărtarea metalelor

volatile cum sunt Zn şi Pb, ceva As şi Cd din cupru şi aceste metale sunt prezente în gaz şi în parte

în praf.

Topitorii primari, de obicei, conţin praf de-a binelea şi sunt etanşaţi eficient pentru a

minimaliza emisiunile fugace, se utilizează arzătoare concentrate sau suflante şi de aceea sunt mai

uşor de etanşat. Se practică buna întreţinere a cuptoarelor şi a conductelor pentru a minimaliza

scăpările fugace iar gazele colectate sunt tratate în sisteme de îndepărtare a prafului înainte de

procesul de recuperare a sulfului.

Topitorii secundari sunt mult mai expuşi scăpărilor fugace pe timpul ciclurilor de încărcare

şi evacuare. Aceste cuptoare au uşi de încărcare mari şi deformarea şi lipsa de etanşare a acestor

uşi este un factor semnificativ. Gazele colectate, în mod obişnuit, sunt răcite iar praful este

îndepărtat din curentul de gaz prin precipitatoare electrostatice sau prin filtre cu saci. Se atinge, în

21

mod obişnuit, o eficienţă de filtrare înaltă iar concentraţiile de praf după reducere sunt în domeniul

< 1-10 mg/Nm3.

Datorită caracterului discontinuu al etapelor de conversie şi rafinare, acestea nu pot fi

etanşate atât de bine ca etapa de topire. Alimentarea şi transferul matei, a zgurii şi metalului este o

sursă potenţială semnificativă a vaporilor fugace. Mult mai importanta utilizare a unei cuve de

turnare sau unui sistem de transfer cu navetă poate să compromită eficienţa hotelor de colectare a

vaporilor în particular, la convertorii Peirce-Smith sau de tip similar. Se utilizează sisteme variate

de colectare secundară a vaporilor pentru a minimaliza aceste emisiuni fugace pentru o funcţionare

cu succes. Adăugarea fondantului şi a altor materiale “prin hotă” pot minimaliza aceste durate de

scăpări. Producerea matei de înaltă calitate reduce numărul transferurilor cu cuvă şi de aceea se

reduce potenţialul de evaporare. De aceea, emisiunile fugace sau necolectate sunt foarte

importante. Aceste probleme sunt dependente de o colectare primară şi în câteva cazuri secundară,

de colectare efectivă şi eficientă de fum.

Etapele de topire şi de turnare pe durata producerii sârmelor, a semifabricatelor, etc. sunt, de

asemenea, surse potenţiale de praf şi de metale. La producerea aliajelor de cupru, cum este alama,

rezultă vapori semnificativ (ZnO) în etapa de turnare, iar aceştia necesită o colectare eficientă.

Încărcătura de praf este, în general, redusă dar poate fi utilizată dacă este posibil, recuperarea

căldurii/energiei. Se utilizează colectarea eficientă a vaporilor şi filtre din ţesături. Emisiunile

metalelor sunt puternic dependente de compoziţia prafului produs în proces. Compoziţia variază

larg şi este influenţată de:

a) prin procesul care este sursa prafului

b) prin materia primă care este procesată.

De ex. praful produs de la un convertor de deşeuri este complet diferit de cel produs de un

convertor de mată.

Pentru eliminarea prafului din fluxurile de gaze se pot utiliza mai multe procedee in functie

de necesitati.Se folosesc:

- filtre electrostatice

- filtre electrostatice umede

- cicloane

- filtre cu saci

- filtre ceramice

22

- scrubere umede

Tabelul următor indică domeniile de măsurare a metalelor din praf de la un număr de procese

tehnologice pentru cupru.

Componenţi organici ai carbonului

Aceştia pot fi emişi pe timpul producerii primare de la etapa de uscare depinzând de

materialul folosit pentru tratarea minereului şi de combustibilul utilizat pentru uscare. Pentru

producţia secundară sursele cele mai importante sunt de la etapele de tratarea deşeurilor, topirea şi

rafinarea. Etapa de conversie pentru cupru secundar este, de asemenea, o sursă potenţială dacă se

adaugă în convertor deşeuri contaminate cu materiale organice şi nu se realizează arderea

completă, acesta este cazul pentru emisiile fugace în particular. COV pot fi emişi la producerea

sârmei şi a semifabricatelor de cupru dacă se utilizează la alimentare materiale uleioase şi ele pot fi

între 5-100 g/t cupru. COV-uri pot fi emişi, de asemenea, de la degresarea cu solvenţi sau procese

de extracţie cu solvenţi.

Dioxine

Compuşii organici ai carbonului care pot fi emişi include dioxinele rezultate din arderea

slabă a uleiului şi a materialelor plastice din materialul de alimentare şi din sinteza “de-novo” dacă

gazele nu sunt răcite îndeajuns de repede. Poate fi practicată tratarea deşeurilor pentru a îndepărta

contaminarea organică, dar în mod obişnuit se folosesc arzătoare finale pentru a trata gazele

produse în urma răcirii rapide. În cazurile în care nu este posibilă tratarea gazelor de la cuptoare

într-un arzător final, ele pot fi oxidate prin adăugarea oxigenului deasupra zonei de topire. Este de

asemenea posibilă identificarea contaminării organice a materiilor prime secundare în aşa fel ca să

se folosească combinarea cuptorului şi a reducerii potrivite pentru a preveni emisiunile de fum şi

vapori şi a dioxinelor asociate.23

S-au raportat la Grupul de Lucru Tehnic că în cazul topirii primare şi a conversiei

temperaturile de funcţionare înalte distrug componenţii organici iar prezenţa dioxidului de sulf

împiedică sinteza de-novo a dioxinelor. Deşeurile topite care sunt contaminate cu materiale

organice sunt, de asemenea, o sursă potenţială de dioxine în industria semifabricatelor. Tehnicile

utilizate pentru reducerea dioxinelor din acest sector include arderea finală, manipularea controlată

a gazelor şi răcirea şi îndepărtarea eficace a prafului; se utilizează şi absorbţia pe cărbune activ.

Dioxid de sulf

Sursele cele mai semnificative de dioxid de sulf sunt etapele de prăjire, topire şi conversie a

producţiei primare de cupru, utilizând concentrate de sulfuri. Sunt de aşteptat emisiuni fugace, dar

pot fi colectate pe câteva căi. Dioxidul de sulf poate fi emis, de asemenea, şi din etapa de uscare a

concentratului (în principal din combustibilul folosit la arzător), şi din etapele de rafinare primară

acolo unde cuprul brut conţine 0,03-0,1 % sulf dizolvat. Concentraţia în gaz este, în mod obişnuit,

foarte scăzută şi se utilizează o epurare simplă a gazelor, dacă este necesară.

Dacă nu se aplică o prăjire parţială şi o topire de calcinare la mată, în unităţi separate, din

cauza materialului de alimentare specific, prăjirea concentratelor de cupru se execută simultan cu

topirea. Utilizarea cuptoarelor etanşe pentru topire permite colectarea eficientă a dioxidului de sulf.

Toate topitoriile în UE utilizează îmbogăţirea în oxigen care produce o concentraţie înaltă de

dioxid de sulf. Acesta permite de aceea, minimalizarea volumului gazelor reziduale şi sistemul de

manipulare a gazelor, incluzând instalaţia de acid sulfuric, pot fi reduse ca volum. Nivele foarte

mari de îmbogăţire cu oxigen pot să crească concentraţia trioxidului de sulf în gazele care trec spre

instalaţia de acid. Această cantitate crescută de trioxid de sulf în gazul de la cuptor este absorbită

de epuratoare şi creşte cantitatea acidului slab tratat, are alte utilizări sau este la dispoziţie.

Instalaţiile de acid sulfuric de contact cu 4 sau 5 treceri sunt utilizate pentru conversia gazelor. În

câteva cazuri se utilizează instalaţii cu un singur contact, dacă conţinutul de dioxid de sulf este

scăzut (<6%), altfel se utilizează instalaţii cu dublu contact. Dacă este necesar, se poate fabrica

dioxid de sulf lichid dintr-o parte a dioxidului de sulf conţinut în gaze.

Etapa de conversie a matei produce, de asemenea, o concentraţie semnificativă a dioxidului

de sulf. Există două probleme potenţiale când se utilizează convertori cu alimentare discontinuă

cum este Peirce-Smith sau convertoare de stil similar. În primul rând, colectarea gazelor nu este

total eficientă şi aceeaşi remarcă se aplică la procedura pentru praf. În al doilea rând, concentraţia

dioxidului de sulf în gaze variază semnificativ depinzând de etapa de conversie şi poate cauza

24

probleme la sistemele de îndepărtare a dioxidului de sulf dacă ele nu sunt destinate în mod special

pentru a ţine cont de aceste variaţii. Aceste gaze sunt amestecate cu gaze staţionare mult mai

concentrate provenite de la topitorul primar pentru a menţine o funcţionare autotermă a instalaţiei

de acid sulfuric. Folosind câteva convertoare în funcţionare secvenţională în fază, combinând

gazele reziduale se poate reduce, de asemenea, acest efect.

Procesele continui, cum sunt procesele Mitsubishi şi topire prin scânteie/conversie prin

scânteie Kennecott-Outokumpu, menţin o concentraţioe înaltă şi constantă a concentraţiei de

dioxid de sulf şi nu necesită transferul cu oală de turnare. Volumele de gaz care sunt produse, sunt

în consecinţă, mai scăzute. Această înseamnă o concentraţie mai mare de dioxid de sulf în efluent

dar masa este mult mai mică, cel puţin pe durata manipulării, purificării şi răcirii. În instalaţia cu

contact raportul SO2/O2 este ajustat şi concentraţia de SO2 se diluează până la o concentraţie

maximă tolerabilă.

După recuperarea căldurii şi purificarea în PE dioxidul de sulf din gazul de la etapele de topire

easte convertit în trioxid de sulf (SO3). Instalaţiile de acid sulfuric din Industria Europeană a

Cuprului au o eficienţă de conversie raportată de 99,5-99,8 % (excluzând pornirea, etc). O

cantitate foarte mică de SO3 nu este absorbită şi este emisă împreună cu SO2 rezidual. Pe durata

pornirii şi închiderii pot fi ocazii când gaze slabe sunt emise. Aceste evenimente trebuie să fie

identificate pentru fiecare instalaţie în parte, multe companii au făcut îmbunătăţiri semnificative în

controlul procesului pentru a reduce aceste emisii. Înălţimea coşului folosit pentru gazele de la

instalaţia de acid iau în considerare aceşti factori pentru a reduce impactul local.

Dioxidul de sulf poate fi prezent, de asemenea, şi în gazele produse pe durata etapelor de

topire secundară, datorită conţinutului de sulf al combustibilului sau al materiilor prime. În câteva

cazuri se utilizează epuratoare pentru îndepărtarea SO2 şi într-un caz gazele de la cuptorul electric

(şi un convertor Cu/Pb) sunt dirijate la instalaţia de acid sulfuric a topitorului de primar cupru

atunci când anumite materii prime sunt prezente.

Oxizi de azot

Etapele de producere ale cuprului în mod obişnuit, au loc la temperaturi înalte, dar sunt

însoţite şi de utilizarea oxigenului. Acesta reduce presiunea parţială a azotului din flacără şi reduce

formarea oxidului de azot presupunând că azotul nu este prezent în cantităţi mari în zonele foarte

fierbinţi. Nivele tipice pentru emisiuni de oxizi de azot pentru cupru secundar sau raportat a fi în

25

domeniul 50-500 mg/Nm3 depinzând de cuptor şi de tipul funcţionării. Pentru NOx utilizarea

proceselor de eficienţă înaltă (de ex. Contimelt) cere să se stabilească un echilibru local între

consumul de energie şi valorile atinse.

Oxizii de azot din procesul primar sunt absorbiţi în principal în acidul sulfuric produs. De

aceea oxizii de azot nu sunt o problemă majoră de mediu la o instalaţie.

Emisii le în apă

Procesele pirometalurgice folosesc o cantiatate importantă de apă de răcire. Alte surse de

apă de proces sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Pot fi emise în apă particule solide, compuşi metalici şi uleiuri din aceste surse. Toate apele

uzate sunt tratate pentru a îndepărta metalele solubile şi particule solide. Într-un număr de instalaţii

apa de răcire şi apa uzată tratată, incluzând şi apa de ploaie, este reutilizată sau reciclată în cadrul

procesului.

Particule în suspensie şi componenţi metalici

26

Acestea pot fi emise din câteva etape ale procesului, cele mai semnificative pot să fie apele

uzate şi apele de clătire de la operaţiile de decapare. Apele de suprafaţă pot să provină sau de la

ploaie sau de la umectarea materialului depozitat pentru a preveni formarea prafului.

Surse potenţiale de particule în suspensie şi compuşi metalici sunt sistemele de răcire,

granulare şi macerare. În general, aceste sisteme sunt închise etanş, şi apa este recirculată sau nu

intră în contact.

Apele de spălare, electrolitul uzat şi efluenţii din proces sunt produse, de asemenea, în vane,

linii de decapare şi de la epuratoare. Aceşti efluenţi conţin cantităţi semnificative de compuşi

metalici în soluţie şi sunt tratate împreună cu lichidul scurs de la sistemele de răcire etanşă şi

sistemele de granulare înainte de a fi descărcate în apă. Poate să aibă loc fisurarea sistemului şi

sunt necesare instrumente de monitorizare pentru sistemul de conducte şi recipienţii de depozitare,

în special pentru conductele din afara instalaţiei şi atunci când ele se află în zone fără sisteme de

colectare. Procesele de tratare ale apelor uzate sunt:precipitarea chimica, sedimentare, filtrarea,

electroliza, osmoza inversa, schimbul ionic, adsordtia pe carbune activ, iar metodele folosite

depind de contaminanţii care sunt prezenţi, de destinaţia apelor tratate şi de calitatea mediului

local.

Exemple de conţinuturi metale în diferite ape uzate după tratare

Încărcări anuale evacuate în apă de la o fabrică de producere a semifabricatelor din cupru

27

Nămolurile sunt produse în toate procesele şi acestea sunt trimise, în mod obişnuit, în

depozite controlate, în unele cazuri ele sunt retrimise la topitor pentru a recupera fracţiunea

metalică.

Ulei

Acesta poate fi prezent în materiile prime secundare şi poate fi spălat din zonele de

depozitare. Ceara şi uleiurile sunt utilizate în procesele de învelire şi tragere asociate de procesele

de producere a barelor şi a altor profile iar prezenţa lor este luată în calcul pentru a preveni

contaminarea apei.

Produse auxiliare, reziduuri din procese şi deşeuri

Câteva produse intermediare generate în cursul producerii cuprului pot fi conţinute în lista

deşeurilor periculoase (Decizia Consiliului 94/904/EEC). Multe din aceste materiale conţin totuşi

cantităţi recuperabile de cupru şi alte metale neferoase şi de aceea, sunt utilizate ca materii prime

ca atare, de ex. zgura de la producerea staniului din casiterit este sursa principală pentru tantal şi

niobiu. Pulberile din coş de la toate sursele pot fi reutilizate în procesele de topire, pentru a preveni

formarea pulberilor pe timpul manipulării, manipularea se produce cu grijă în mod curent, în

sisteme proiectate special sau deja pretratate pentru cerinţe de proces ulterioare. Câteva căptuşeli

din cuptoare pot fi, de asemenea, reutilizate ca pentru închiderea gurii de evacuare sau în proces şi

pot fi încorporate în zgură, în alte cazuri, căptuşeala este disponibilizată.

28

Deşeurile destinate pentru depozitare se păstrează în cantităţi minime şi în mare parte

constau din nămoluri acide de la instalaţiile de acid sulfuric care sunt tratate şi sunt trimise pentru

depozitare sau căptuşeli de cuptor din care câteva nu pot fi recuperate în proces. În câteva cazuri se

produc reziduuri de la procesarea zgurii de la retopire sau de la convertor prin flotaţie, aceste

reziduuri sunt depozitate într-un loc sau chiar la mină, dacă acestea sunt închise. Alte deşeuri sunt

sau menajere, sau de la demolare.

Tabelul următor arată exemple de cantităţi de reziduuri şi produse intermediare şi auxiliare

generate în procesele primare şi secundare.

29

Zgurile conţin cantităţi variabile de cupru şi multe sunt reutilizate sau tratate pentru a

recupera conţinutul de metal. Tratarea zgurilor se execută adesea în procese termice pentru a

produce zgură inertă. Multe dintre zguri, produse prin procesele de tratare ale zgurii, conţin

cantităţi mici de metale solubile şi sunt stabile. Ele sunt vândute frecvent pentru industria

construcţiilor şi a materialelor abrazive şi au proprietăţi mecanice excelente care sunt câteodată

superioare celor minerale naturale, competitive. Uleiurile din sursele diferite din cadrul procesului

pot fi recuperate.

CONCLUZII

Marea problemă, cu privire la protecţia mediului, pe care o întâmpină industria

producătoare de cupru este emisia de poluanti. Emisiile cele mai periculoase, in special datorita

volumelor lor, sunt emisiile de SO2 şi de apă de răcire.

Cercetările din ultimii ani au gasit solutii fiabile pentru controlul acestor emisii şi chiar

reducerea lor până la eliminare. Astfel SO2-ul este captat şi transferat instalaţiei de producere a

acidului sulfuric iar apa rezultată din proces este trarată şi recirculată.

Deci aplicarea de tehnologii noi şi foarte performante, deşi costisitoare, în controlul

emisiilor de poluanţi va duce cu siguranţă la o exploatare eficientă şi la o reducere a poluării

mediului, lucru dorit de toată lumea.

30

BIBLIOGRAFIE

http://www.anpm.ro/doc/BREF/BREF_Non_Ferrous_Metals_Industries_EN.pdf

31