Imechukuliwa kutoka EPA 1995.

Copper

Shaba inachimbwa katika mashimo ya wazi na chini ya ardhi, kulingana na daraja la madini na asili ya amana ya madini. Ore ya shaba kawaida huwa na chini ya 1% ya shaba katika mfumo wa madini ya sulfidi. Mara tu madini yanapotolewa juu ya ardhi, hupondwa na kusagwa hadi kuwa unga na kisha kukazwa kwa usindikaji zaidi. Katika mchakato wa mkusanyiko, ore ya ardhi hutiwa maji, vitendanishi vya kemikali huongezwa na hewa hupigwa kupitia slurry. Viputo vya hewa hujiambatanisha na madini ya shaba na kisha huchuruliwa kutoka juu ya seli za kuelea. Mkusanyiko una kati ya 20 na 30% ya shaba. Mikia, au madini ya gangue, kutoka kwenye ore huanguka hadi chini ya seli na huondolewa, na kumwagiliwa na maji mazito na kusafirishwa kama tope hadi kwenye kidimbwi cha mikia kwa ajili ya kutupwa. Maji yote yaliyotumiwa katika operesheni hii, kutoka kwa viboreshaji vya kuyeyusha maji na kidimbwi cha kuwekea mkia, yanatolewa na kurejeshwa kwenye mchakato.

Shaba inaweza kuzalishwa kwa njia ya pyrometallurgically au hydrometallurgically kutegemea aina ya madini inayotumika kama chaji. Ore huzingatia, ambayo ina sulfidi ya shaba na madini ya sulfidi ya chuma, inatibiwa na michakato ya pyrometallurgical ili kutoa bidhaa za shaba za usafi wa juu. Madini ya oksidi, ambayo yana madini ya oksidi ya shaba ambayo yanaweza kutokea katika sehemu zingine za mgodi, pamoja na taka zingine zilizooksidishwa, hutibiwa na michakato ya hydrometallurgiska ili kutoa bidhaa za shaba safi.

Ubadilishaji wa shaba kutoka ore hadi chuma unakamilishwa kwa kuyeyushwa. Wakati wa kuyeyusha mkusanyiko hukaushwa na kulishwa katika moja ya aina tofauti za tanuu. Huko madini ya sulfidi hutiwa oksidi kwa sehemu na kuyeyuka ili kutoa safu ya matte, sulfidi ya shaba-chuma iliyochanganywa na slag, safu ya juu ya taka.

Matte inasindika zaidi kwa kubadilisha. Slag hupigwa kutoka kwenye tanuru na kuhifadhiwa au kutupwa kwenye mirundo ya slag kwenye tovuti. Kiasi kidogo cha slag kinauzwa kwa ballast ya reli na kwa grit ya kulipua mchanga. Bidhaa ya tatu ya mchakato wa kuyeyusha ni dioksidi ya sulfuri, gesi ambayo hukusanywa, kusafishwa na kufanywa kuwa asidi ya sulfuriki kwa ajili ya kuuza au kwa ajili ya matumizi katika uendeshaji wa hydrometallurgical leaching.

Kufuatia kuyeyuka, matte ya shaba hulishwa kwenye kibadilishaji. Wakati wa mchakato huu matte ya shaba hutiwa ndani ya chombo cha cylindrical cha usawa (takriban 10ґ4 m) kilichowekwa na safu ya mabomba. Mabomba hayo, yanayojulikana kama tuyères, yanaingia kwenye silinda na hutumiwa kuingiza hewa kwenye kigeuzi. Chokaa na silika huongezwa kwenye matte ya shaba ili kukabiliana na oksidi ya chuma inayozalishwa katika mchakato wa kuunda slag. Shaba chakavu pia inaweza kuongezwa kwa kigeuzi. Tanuru huzungushwa ili tuyères iingizwe, na hewa inapulizwa kwenye matte iliyoyeyuka na kusababisha salio la salfa ya chuma kuitikia pamoja na oksijeni kuunda oksidi ya chuma na dioksidi ya sulfuri. Kisha kibadilishaji kinazungushwa ili kumwaga slag ya silicate ya chuma.

Mara tu chuma chote kitakapoondolewa, kibadilishaji fedha huzungushwa nyuma na kupewa pigo la pili la hewa wakati ambapo salio la sulfuri hutiwa oksidi na kuondolewa kutoka kwa sulfidi ya shaba. Kisha kibadilishaji fedha huzungushwa ili kumwaga shaba iliyoyeyushwa, ambayo kwa wakati huu inaitwa shaba ya malengelenge (iliyopewa jina hilo kwa sababu ikiwa inaruhusiwa kugandisha katika hatua hii, itakuwa na uso wa matuta kwa sababu ya uwepo wa oksijeni ya gesi na salfa). Dioksidi ya sulfuri kutoka kwa vigeuzi hukusanywa na kulishwa kwenye mfumo wa utakaso wa gesi pamoja na ile kutoka kwenye tanuru ya kuyeyusha na kufanywa kuwa asidi ya sulfuriki. Kwa sababu ya mabaki ya shaba, slag hurejeshwa kwenye tanuru ya kuyeyusha.

Shaba ya malengelenge, iliyo na kiwango cha chini cha 98.5% ya shaba, husafishwa hadi shaba ya usafi wa juu katika hatua mbili. Hatua ya kwanza ni kusafisha moto, ambayo shaba ya malengelenge iliyoyeyuka hutiwa ndani ya tanuru ya silinda, inayofanana na kibadilishaji fedha, ambapo hewa ya kwanza na kisha gesi asilia au propani hupulizwa kupitia kuyeyuka ili kuondoa mwisho wa sulfuri na yoyote. oksijeni iliyobaki kutoka kwa shaba. Kisha shaba iliyoyeyushwa hutiwa ndani ya gurudumu la kutupwa ili kuunda anodi safi ya kutosha kwa ajili ya kusafisha umeme.

Katika kusafisha electrorefining, anode za shaba hupakiwa ndani ya seli za electrolytic na kuingiliana na karatasi za kuanzia za shaba, au cathodes, katika umwagaji wa ufumbuzi wa sulphate ya shaba. Wakati mkondo wa moja kwa moja unapitishwa kupitia kiini shaba hupasuka kutoka kwa anode, husafirishwa kwa njia ya electrolyte na kuwekwa tena kwenye karatasi za kuanzia za cathode. Wakati cathodes imejenga kwa unene wa kutosha huondolewa kwenye kiini cha electrolytic na seti mpya ya karatasi za kuanzia huwekwa mahali pao. Uchafu mgumu kwenye anodi huanguka chini ya seli kama tope ambapo hatimaye hukusanywa na kusindika ili kurejesha madini ya thamani kama vile dhahabu na fedha. Nyenzo hii inajulikana kama anode slime.

Cathodes zilizoondolewa kwenye seli ya electrolytic ni bidhaa ya msingi ya mtayarishaji wa shaba na ina 99.99% ya shaba. Hizi zinaweza kuuzwa kwa vinu vya waya kama kathodi au kusindika zaidi kwa bidhaa inayoitwa rod. Katika fimbo ya utengenezaji, cathodi huyeyushwa kwenye tanuru ya shimoni na shaba iliyoyeyuka hutiwa kwenye gurudumu la kutupwa ili kuunda upau unaofaa kuviringishwa kwenye fimbo inayoendelea ya kipenyo cha 3/8. Bidhaa hii ya fimbo husafirishwa hadi kwenye vinu vya waya ambapo hutolewa katika saizi mbalimbali za waya wa shaba.

Katika mchakato wa hydrometallurgiska, ores iliyooksidishwa na vifaa vya taka hupigwa na asidi ya sulfuriki kutoka kwa mchakato wa kuyeyusha. Leaching inafanywa on-site, au kwenye mirundo iliyotayarishwa mahususi kwa kusambaza asidi juu na kuiruhusu kupenyeza chini kupitia nyenzo ambako inakusanywa. Udongo chini ya pedi za leach umewekwa na nyenzo ya plastiki isiyoweza kupenyeza asidi, ili kuzuia kileo cha leach kuchafua maji ya ardhini. Pindi miyeyusho yenye madini mengi ya shaba yanapokusanywa inaweza kuchakatwa na mojawapo ya michakato miwili—mchakato wa uwekaji saruji au uchimbaji wa viyeyusho/ushindi wa umeme (SXEW). Katika mchakato wa saruji (ambayo haitumiki sana leo), shaba katika suluhisho la tindikali huwekwa kwenye uso wa chuma chakavu badala ya chuma. Wakati shaba ya kutosha imetolewa kwa saruji, chuma chenye shaba huwekwa kwenye kiyeyusho pamoja na madini hayo hujilimbikizia ili kurejesha shaba kupitia njia ya pyrometallurgiska.

Katika mchakato wa SXEW, suluhisho la leach ya mimba (PLS) hujilimbikizia na uchimbaji wa kutengenezea, ambayo hutoa shaba lakini sio metali ya uchafu (chuma na uchafu mwingine). Suluhisho la kikaboni lililojaa shaba basi hutenganishwa na leachate kwenye tank ya kutulia. Asidi ya sulfuriki huongezwa kwa mchanganyiko wa kikaboni wa mimba, ambayo huondoa shaba katika suluhisho la electrolytic. Lechate, iliyo na chuma na uchafu mwingine, inarudishwa kwa operesheni ya kusafisha ambapo asidi yake hutumiwa kwa uondoaji zaidi. Suluhisho la ukanda wa shaba hupitishwa kwenye seli ya elektroliti inayojulikana kama seli inayoshinda umeme. Seli inayoshinda kielektroniki inatofautiana na seli ya kusafisha kielektroniki kwa kuwa inatumia anodi ya kudumu, isiyoyeyuka. Shaba iliyo katika mmumunyo kisha huwekwa kwenye kathodi ya karatasi ya kuanzia kwa namna sawa na ilivyo kwenye kathodi katika seli ya kusafisha umeme. Electroliti iliyopungua shaba inarejeshwa kwa mchakato wa uchimbaji wa kutengenezea ambapo hutumika kuondoa shaba zaidi kutoka kwa myeyusho wa kikaboni. Cathodes zinazozalishwa kutoka kwa mchakato wa electrowinning zinauzwa au kufanywa kuwa vijiti kwa namna sawa na zile zinazozalishwa kutoka kwa mchakato wa electrorefining.

Seli zinazoshinda umeme hutumika pia kwa ajili ya utayarishaji wa karatasi za kuanzia kwa mchakato wa kusafisha kielektroniki na ushindaji wa kielektroniki kwa kuweka shaba kwenye chuma cha pua au cathodi za titani na kisha kuvua shaba iliyobanwa.

Hatari na kuzuia kwao

Hatari kuu ni kufichuliwa na vumbi vya madini wakati wa usindikaji na kuyeyusha madini, mafusho ya chuma (pamoja na shaba, risasi na arseniki) wakati wa kuyeyusha, dioksidi ya sulfuri na monoksidi ya kaboni wakati wa shughuli nyingi za kuyeyusha, kelele kutoka kwa shughuli za kusagwa na kusaga na kutoka kwa tanuru, shinikizo la joto kutoka. tanuu na asidi ya sulfuriki na hatari za umeme wakati wa michakato ya electrolytic.

Tahadhari ni pamoja na: LEV kwa vumbi wakati wa shughuli za uhamisho; kutolea nje kwa ndani na uingizaji hewa wa dilution kwa dioksidi ya sulfuri na monoxide ya kaboni; mpango wa kudhibiti kelele na ulinzi wa kusikia; nguo za kinga na ngao, mapumziko ya kupumzika na maji kwa ajili ya dhiki ya joto; na LEV, PPE na tahadhari za umeme kwa michakato ya kielektroniki. Kinga ya kupumua kwa kawaida huvaliwa ili kulinda dhidi ya vumbi, mafusho na dioksidi ya sulfuri.

Jedwali la 1 linaorodhesha uchafuzi wa mazingira kwa hatua mbalimbali za kuyeyusha na kusafisha shaba.

Jedwali 1. Vifaa vya usindikaji wa pembejeo na matokeo ya uchafuzi wa shaba ya kuyeyusha na kusafisha

Kuongoza

Mchakato wa msingi wa uzalishaji wa risasi una hatua nne: sintering, smelting, drossing na kusafisha pyrometallurgical. Kuanza, malisho inayojumuisha hasa madini ya risasi katika mfumo wa salfaidi ya risasi hulishwa kwenye mashine ya kunyonya. Malighafi nyingine zinaweza kuongezwa ikiwa ni pamoja na chuma, silika, flux ya chokaa, coke, soda, majivu, pyrite, zinki, caustic na chembe zilizokusanywa kutoka kwa vifaa vya kudhibiti uchafuzi wa mazingira. Katika mashine ya kuchungia malisho ya risasi hukabiliwa na milipuko ya hewa moto ambayo huchoma sulphur, na kutengeneza dioksidi ya sulfuri. Nyenzo ya oksidi ya risasi iliyopo baada ya mchakato huu ina karibu 9% ya uzito wake katika kaboni. Sinter kisha hulishwa pamoja na koki, vifaa mbalimbali vilivyosindikwa na kusafisha, chokaa na mawakala wengine wa kuelea ndani ya tanuru ya mlipuko kwa ajili ya kupunguza, ambapo kaboni hufanya kama mafuta na kuyeyusha au kuyeyusha nyenzo ya risasi. risasi iliyoyeyuka inapita chini ya tanuru ambapo tabaka nne huunda: "speiss" (nyenzo nyepesi zaidi, kimsingi arseniki na antimoni); "matte" (sulfidi ya shaba na sulfidi nyingine za chuma); mlipuko wa slag ya tanuru (hasa silicates); na risasi dume (asilimia 98 ya risasi, kwa uzani). Kisha tabaka zote hutolewa nje. Spishi na matte huuzwa kwa viyeyusho vya shaba ili kurejesha shaba na madini ya thamani. Slagi ya tanuru ya mlipuko ambayo ina zinki, chuma, silika na chokaa huhifadhiwa kwenye mirundo na kuchakatwa kwa kiasi. Uzalishaji wa oksidi ya sulfuri huzalishwa katika vinu vya mlipuko kutoka kwa kiasi kidogo cha salfaidi ya risasi iliyobaki na salfa za risasi kwenye malisho ya sinter.

Risasi mbaya kutoka kwa tanuru ya mlipuko kwa kawaida huhitaji matibabu ya awali kwenye kettle kabla ya kufanyiwa shughuli za usafishaji. Wakati wa kumwaga maji, ng'ombe huyo huchochewa kwenye aaaa ya kuyeyusha na kupozwa hadi juu kidogo ya kiwango chake cha kuganda (370 hadi 425°C). Takataka, ambayo inaundwa na oksidi ya risasi, pamoja na shaba, antimoni na vipengele vingine, huelea juu na kuganda juu ya risasi iliyoyeyuka.

Takataka huondolewa na kulishwa ndani ya tanuru ya uchafu ili kurejesha metali muhimu zisizo na risasi. Ili kuimarisha urejeshaji wa shaba, madini ya risasi yanatibiwa kwa kuongeza nyenzo zenye salfa, zinki, na/au alumini, na hivyo kupunguza kiwango cha shaba hadi takriban 0.01%.

Wakati wa hatua ya nne, ng'ombe wa risasi husafishwa kwa kutumia mbinu za pyrometallurgiska kuondoa nyenzo zozote zinazosalia zisizoweza kuuzwa (kwa mfano, dhahabu, fedha, bismuth, zinki, na oksidi za chuma kama vile antimoni, arseniki, bati na oksidi ya shaba). Risasi husafishwa katika kettle ya chuma cha kutupwa kwa hatua tano. Antimoni, bati na arseniki huondolewa kwanza. Kisha zinki huongezwa na dhahabu na fedha huondolewa kwenye slag ya zinki. Ifuatayo, risasi husafishwa kwa kuondolewa kwa utupu ( kunereka) ya zinki. Kusafisha kunaendelea na kuongeza ya kalsiamu na magnesiamu. Nyenzo hizi mbili huchanganyika na bismuth kuunda kiwanja kisichoyeyushwa ambacho hutolewa kutoka kwa kettle. Katika hatua ya mwisho soda caustic na/au nitrati inaweza kuongezwa kwa risasi ili kuondoa athari yoyote iliyobaki ya uchafu wa chuma. Risasi iliyosafishwa itakuwa na usafi wa 99.90 hadi 99.99% na inaweza kuchanganywa na metali zingine kuunda aloi au inaweza kutupwa moja kwa moja katika maumbo.

Hatari na kuzuia kwao

Hatari kuu ni kufichuliwa na vumbi vya madini wakati wa usindikaji na kuyeyusha madini, mafusho ya chuma (pamoja na risasi, arseniki na antimoni) wakati wa kuyeyusha, dioksidi ya sulfuri na monoksidi ya kaboni wakati wa shughuli nyingi za kuyeyusha, kelele kutoka kwa shughuli za kusaga na kusagwa na kutoka kwa tanuru, na shinikizo la joto. kutoka kwa tanuu.

Tahadhari ni pamoja na: LEV kwa vumbi wakati wa shughuli za uhamisho; kutolea nje kwa ndani na uingizaji hewa wa dilution kwa dioksidi ya sulfuri na monoxide ya kaboni; mpango wa kudhibiti kelele na ulinzi wa kusikia; na mavazi ya kinga na ngao, mapumziko na viowevu kwa mkazo wa joto. Kinga ya kupumua kwa kawaida huvaliwa ili kulinda dhidi ya vumbi, mafusho na dioksidi ya sulfuri. Ufuatiliaji wa kibayolojia kwa risasi ni muhimu.

Jedwali la 2 linaorodhesha uchafuzi wa mazingira kwa hatua mbalimbali za kuyeyusha na kusafisha madini ya risasi.

Jedwali 2. Vifaa vya usindikaji wa pembejeo na matokeo ya uchafuzi wa madini ya risasi na kusafisha

zinki

Mkusanyiko wa zinki hutolewa kwa kutenganisha ore, ambayo inaweza kuwa na zinki kidogo kama 2%, kutoka kwa mawe taka kwa kusagwa na kuelea, mchakato unaofanywa kwa kawaida kwenye tovuti ya uchimbaji. Kisha mkusanyiko wa zinki hupunguzwa hadi chuma cha zinki kwa njia moja ya mbili: ama pyrometallurgiska kwa kunereka (kurudisha nyuma kwenye tanuru) au hydrometallurgiska kwa kushinda umeme. Mwisho huchangia takriban 80% ya jumla ya usafishaji wa zinki.

Hatua nne za usindikaji kwa ujumla hutumiwa katika usafishaji wa zinki wa hydrometallurgic: calcining, leaching, purification na electrowinning. Kukausha, au kuchoma, ni mchakato wa halijoto ya juu (700 hadi 1000 °C) ambao hubadilisha sulfidi ya zinki kuwa oksidi chafu ya zinki inayoitwa calcine. Aina za choma ni pamoja na sehemu nyingi za kukaa, kusimamishwa au kitanda kilicho na maji. Kwa ujumla, calcining huanza na kuchanganya vifaa vyenye zinki na makaa ya mawe. Kisha mchanganyiko huu hupashwa moto, au kuchomwa, ili kuyeyusha oksidi ya zinki ambayo hutolewa nje ya chumba cha athari na mkondo wa gesi unaotokana. Mkondo wa gesi unaelekezwa kwenye eneo la baghouse (chujio) ambapo oksidi ya zinki inachukuliwa kwenye vumbi la baghouse.

Michakato yote ya ukaushaji huzalisha dioksidi ya sulfuri, ambayo inadhibitiwa na kubadilishwa kuwa asidi ya salfa kama mchakato unaoweza kuuzwa.

Usindikaji wa electrolytic wa calcine iliyoharibiwa ina hatua tatu za msingi: leaching, utakaso na electrolysis. Leaching inahusu kuyeyusha kalsini iliyokamatwa katika suluhisho la asidi ya sulfuriki ili kuunda suluhisho la sulphate ya zinki. Calcine inaweza kuchujwa mara moja au mbili. Kwa njia ya leach mbili, calcine hupasuka katika suluhisho la asidi kidogo ili kuondoa sulphates. Kisha kalsini huchujwa mara ya pili katika suluhu yenye nguvu zaidi ambayo huyeyusha zinki. Hatua hii ya pili ya leaching kwa kweli ni mwanzo wa hatua ya tatu ya utakaso kwa sababu uchafu mwingi wa chuma hutoka kwenye suluhisho pamoja na zinki.

Baada ya leaching, suluhisho hutakaswa katika hatua mbili au zaidi kwa kuongeza vumbi vya zinki. Suluhisho hilo husafishwa kwani vumbi hulazimisha vitu vyenye madhara kunyesha ili viweze kuchujwa. Utakaso kawaida hufanywa katika mizinga mikubwa ya fadhaa. Mchakato huo unafanyika kwa joto la kuanzia 40 hadi 85 ° C na shinikizo kutoka anga hadi angahewa 2.4. Vipengele vilivyopatikana wakati wa utakaso ni pamoja na shaba kama keki na kadiamu kama chuma. Baada ya utakaso suluhisho ni tayari kwa hatua ya mwisho, electrowinning.

Ushindani wa kielektroniki wa zinki hufanyika katika seli ya elektroliti na huhusisha kuendesha mkondo wa umeme kutoka kwa anodi ya aloi ya risasi-fedha kupitia mmumunyo wa zinki wa maji. Mchakato huu huchaji zinki iliyoahirishwa na kuilazimisha kuweka kwenye kathodi ya alumini ambayo inatumbukizwa kwenye myeyusho. Kila baada ya saa 24 hadi 48, kila seli huzimwa, kathodi zilizofunikwa na zinki huondolewa na kuoshwa, na zinki huvuliwa kimitambo kutoka kwa bamba za alumini. Mchanganyiko wa zinki huyeyushwa na kutupwa kwenye ingo na mara nyingi huwa juu hadi 99.995%.

Viyeyusho vya zinki vya elektroliti huwa na seli nyingi kama mia kadhaa. Sehemu ya nishati ya umeme inabadilishwa kuwa joto, ambayo huongeza joto la electrolyte. Seli za elektroliti hufanya kazi kwa viwango vya joto kutoka 30 hadi 35 ° C kwa shinikizo la anga. Wakati wa kushinda umeme, sehemu ya elektroliti hupitia minara ya kupoeza ili kupunguza halijoto yake na kuyeyusha maji inayokusanya wakati wa mchakato.

Hatari na kuzuia kwao

Hatari kuu ni kufichuliwa na vumbi vya ore wakati wa usindikaji na kuyeyusha madini, mafusho ya chuma (pamoja na zinki na risasi) wakati wa kusafisha na kuchoma, dioksidi ya sulfuri na monoksidi ya kaboni wakati wa shughuli nyingi za kuyeyusha, kelele kutoka kwa shughuli za kusagwa na kusaga na kutoka kwa tanuru, shinikizo la joto kutoka. tanuu na asidi ya sulfuriki na hatari za umeme wakati wa michakato ya electrolytic.

Tahadhari ni pamoja na: LEV kwa vumbi wakati wa shughuli za uhamisho; kutolea nje kwa ndani na uingizaji hewa wa dilution kwa dioksidi ya sulfuri na monoxide ya kaboni; mpango wa kudhibiti kelele na ulinzi wa kusikia; nguo za kinga na ngao, mapumziko ya kupumzika na maji kwa ajili ya dhiki ya joto; na LEV, PPE, na tahadhari za umeme kwa michakato ya kielektroniki. Kinga ya kupumua kwa kawaida huvaliwa ili kulinda dhidi ya vumbi, mafusho na dioksidi ya sulfuri.

Jedwali la 3 linaorodhesha uchafuzi wa mazingira kwa hatua mbalimbali za kuyeyusha na kusafisha zinki.

Jedwali 3. Vifaa vya usindikaji wa pembejeo na matokeo ya uchafuzi wa zinki kuyeyusha na kusafisha

Back