Tematyką niniejszej pracy jest optymalizacja procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego pochodzącego z jednostadialnego procesu zawiesinowego stosowanego w KGHM Polska Miedź S.A. Przeprowadzone w tym celu badania koncentrują się na parametrach kinetyki redukcji tlenków miedzi w żużlu zawiesinowym.
Praca składa się z trzech zasadniczych części.
W pierwszej części znajduje się szeroki przegląd literatury poświęconej analizowanemu zagadnieniu. Przedstawiono w niej szczegółowy opis dotychczas stosowanej technologii. Przeanalizowano też szereg zjawisk fizykochemicznych towarzyszących procesowi odmiedziowania żużla zawiesinowego w piecu elektrycznym.
W drugiej części pracy dokonano podsumowania istniejącego stanu wiedzy z badanego zakresu w oparciu o dostępną literaturę światową. Na tej podstawie sformułowano cele jak i zakres realizowanych badań eksperymentalnych.
Ostatnia, trzecia część zawiera opis metodyki badawczej wraz z wynikami eksperymentów, ich analizą oraz wnioskami. W badaniach tych do redukcji żużla zawiesinowego wykorzystano laboratoryjny, rurowy piec oporowy. Analiza kinetyki szybkości procesu redukcji tlenków miedzi realizowana była w oparciu o pomiar zmian składu fazy gazowej z czasem. Rejestrowano stężenie tlenku węgla (II) oraz tlenku węgla (IV) będącymi gazowymi produktami procesu redukcji. Przy wykorzystaniu tak otrzymanych danych eksperymentalnych wyznaczano parametry równania kinetycznego opisującego szybkość procesu.
Na zakończenie przeprowadzono wyczerpującą analizę wpływu temperatury, dodatku tlenku żelaza (III), wielkości powierzchni redukcji oraz formy stosowanego reduktora na całkowitą szybkość procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego.
The effect of temperature, Fe2O3 addition and the reaction surface on the kinetics of copper recovery from direct-to-blister copper slag
The subject of this work is to optimise the copper recovery process from the slag produced in the single stage flash smelting process used in KGHM Polska Miedź S.A. The study was focused on the kinetic parameters of copper oxide reduction in the direct-to-blister copper slag.
The study consists of three main parts.
The first part includes a broad review of the literature focused on the analysed problem. It presents a detailed description of the existing technology as well as analysis of many physicochemical phenomena associated with the recovery of copper from the direct-to-blister copper slag in the electric furnace.
The second part summarises the current state of knowledge according to the global literature. It is the basis for the formulation of the objectives and the scope of the experimental research.
The final part consists of the description of the technology, along with the experimental results, their analysis and conclusions. The slag reduction process was carried out in a laboratory scale electric furnace with Kanthal heating elements. The analysis of the kinetics of the copper oxide reduction was based on measurements of the gas composition changes over time. The concentrations of the gaseous reduction products, carbon monoxide and carbon dioxide, were measured. Such experimental data were used to determine the kinetic equation parameters required to establish the process speed.
The influence of the temperature, Fe2O3 addition, size of the reaction
surface and the reducer shape on the total copper recovery process speed was analysed.
