BAKIR

DEMIR DIŞI METAL ÜRETIMI

KAVURMA

Kavurma fırınlarında

kalsine ve sülfür dioksit (SO2) gazı üretmek için

bakır konsantresi kısmen okside edilir.

Günümüzde bakır konsantreleri için kavurma işlemi çok yaygın olmayıp, Flaş ergitme tipi gibi fırınlarda doğrudan ergitme işlemleri gerçekleştirilmektedir.�

Çok katlı kavurma fırınları

Flash kavurma fırınları

Akışkan yataklı kavurma fırınları

KAVURMA FIRINLARI

KAVURMA FIRINLARI

Soğutma, şaftın ve karıştırma kollarının içinden hava geçirmek suretiyle temin edilir.

Yedi katlı bir fırın, genellikle çapı 7-8 m ve yüksekliği 9 m olan bir boyuta sahiptir.

KAVURMA FIRINLARI YAPISI

Wedge tipi çok katlı kavurma fırını, tuğladan imal edilmiş ve üst üste yerleştirilmiş daire kesitli haznelerden (7-12 adet) ibarettir ; sistemin tümü tuğla astarlı çelikten imal edilmiş bir muhafaza içine yerleştirilmiştir . Kollara bağlı mekanik döner karıştırıcılar her bir haznenin (her bir haznede iki tane olmak üzere) yüzeyinde hareket eder.

Karıştırma kolları , fırının merkezinden geçen demir bir şafta bağlıdır . Bu şaft, fırın dışında mevcut bir dişli sisteminden faydalanarak bir motor yardımıyla hareket ettirilir. Şaftın hareketi, kavurma fırınını içindeki fazla yükleme veya meydana gelecek sıkışmalar neticesi kolların kırılmasına mani olmak için bir ayırma mili ile emniyete alınmıştır.

Bu suretle cevher taban haznesine gelinceye kadar fırın içinde münavebeli bir şekilde yer değiştirir, ve oradan oluklara ve reverber fırınına aktarılmak üzere , kalsine arabalarına boşaltılır.

KAVURMA (KARIŞTIRMA - CEVHERİN HAREKETİ

Cevher, kurutma vazifesini gören fırının en üst haznesine otomatik olarak beslenir. Haznenin üzerinde mevcut kollar döndükçe, şarj malzemesi karıştırma kolları yardımıyla hazne merkezinde bulunan bir açıklığa doğru tedrici olarak hareket eder ve oradan bir alttaki hazneye akar.

İkinci hazne üzerindeki karıştırıcılar, cevheri aksi yönde hareket ettirecek şekilde (yani merkezden kenara doğru) tespit edilmiştir ; cevher, fırın kenarında bulunan açıklıklardan üçüncü hazneye akar.

Zira, ince flotasyon konsantrelerinin (pratik olarak 200 meş’lik elek altına geçen) kavrulması, büyük miktarda tozun teşekkülüne yol açar.

KAVURMA (GAZ ÇIKIŞI)

İşlem sırasında meydana gelen gazlar boşalma delikleri arasından yukarı doğru birinci hazne seviyesine kadar çıkarlar ve tali bacalar yardımıyla ana gaz bacasına geçerler.

Ana gaz bacası, genel olarak, geniş bir kesite sahip çelikten imal edilmiş bir balondan ibarettir.

Söz konusu bacanın geniş bir kesite sahip olmasındaki amaç mümkün olduğu kadar fazla miktarda tozun toplanmasına imkan vermesidir.

Fırında meydana gelen gazlar,

ana bacadan % 95 oranında bakır tozlarının elde edildiği toz çökelticilerine geçer.

Buradan elde edilen bakır tozları reverber fırınına sevk edilir .

Zira oksijen, üst seviyelerdeki haznelere erişince seyreltik bir hale gelip kükürt dioksite dönüşür .

​

Oluşan toz miktarının düşük tutulması amacı ile

fırın içinden geçen gaz hacmi,

her bir hazne üzerindeki hava dağıtım kapaklarını,

kavurma işlemi için gerekli hava miktarını

temin edecek şekilde

ayarlamak suretiyle asgaride tutulur.

KAVURMA (HAVA AKIŞI)

Havanın büyük bir kısmı alt seviyedeki hazneler üzerine alınır;

bu suretle en fazla gerekli olan kısma fazla miktarda oksijen verilmiş olur

Gazın hızı azaldığı için taşıyabileceği toz parçacıklarının ağırlığı da azalır.

KAVURMA (TOZ OLUŞUMU)

Günümüzde yapılan kavurma işlemlerinin büyük bir kısmı,

cevherin hazneden hazneye aktığı anda oluşur ve

cevherin bu düşüşü büyük miktarda toz teşekkülüne yol açar.

Bacadaki Toz miktarının azaltılması..??

haznelerdeki

boşaltma delikleri, geniş tutularak azaltılır;

böylece cevherin hazneden hazneye akması sırasında yukarı doğru çıkan gazların hızı azalmış olur.

Böyle bir işlem için normal olarak pulverize kömür veya azot ve karbon monoksit karışımından ibaret bir gaz kullanılır.

KAVURMA (ISI TEMİNİ)

• İyi bir şekilde tecrit edilmiş olan kavurma fırını söz konusu olduğunda, sisteme dışarıdan ısı temini gerekmez.

• Fakat şarj malzemesi içindeki kükürt miktarının düşük olması halinde kavurma fırınına ilave ısının temini gerekir.

Maksimum sıcaklık oksitlenme işlemini en kuvvetli olduğu yerde görülür;

bu durum genellikle üçüncü veya dördüncü haznenin üzerinde gerçekleşir

(yedi hazneli bir fırın söz konusu olduğunda)

sıcaklık mertebesi 750-800 °C civarında bulunur.

KAVURMA (FIRIN SICAKLIĞI)

Kavurma fırını içindeki sıcaklık derecesi

hazneden hazneye değişir.

Bu sıcaklık,

cevher parçacıklarının ergiyip

hazne üzerine

sinterlenmelerine

sebebiyet verecek kadar yüksek olmamalıdır.

Ergiyip katılaşmış bölgeler karıştırıcılara zarar vereceği gibi, işlemin verimli olmasına da engel olur.

KAVURMA (REFRAKTERLER)

Bakırın pirometalurjik işlemlerinde refrakterlerin önemli bir rol oynamasına rağmen , kavurma sırasında karşılaşılan refrakter malzeme problemleri özel tedbirlerin alınmasını gerektirmez.

Çok katlı kavurma fırınının haznesi ve astarları ateş tuğlasından imal edilmiştir. Haznenin aşınması, cevherin karıştırılması sırasında meydana gelir.

KAVURMA (REFRAKTER HASARI)

İşlem sırasında şartlar, don teşekkülünü teşvik eder ve bu kabukları demir çubuklarla sıyırmak suretiyle sistemden uzaklaştırmak tuğlaların parçalanmasına sebebiyet verir.

En büyük aşınma, karıştırma kanatlarında meydana gelir. Bu kanatlar genel olarak demir, beyaz dökme demir veya krom-nikel çeliğinden imal edilmiştir.

Yüksek sıcaklıklarda yumuşayan ve refrakter bir karbür olan «Carbofrax» bu gaye için kullanılır zira sıcaklığa karşı yüksek mukavemeti, malzemenin herhangi bir çatlama eğilimine engel olur.

Ortalama olarak % 25 oranında kükürt ihtiva eden bir şarj malzemesi ile çalışan ve %9 nispetinde kükürt ihtiva eden bir kalsine üreten yedi hazneli (katlı) bir kavurma fırını günde 200 ile 250 ton’luk bir kapasiteye sahip olacaktır .

KAVURMA (KAPASİTE)

Bir kavurma fırınının kapasitesi;

• şarj malzemesi cinsi,

• kükürdün giderilme işlemi,

• şaftın dönme hızı ,

• sıcaklık vs. ile tayin edilir.

KAVURMA (FLOTASYON TEKNİĞİNDEKİ GELİŞMELER)

​

Kavurma, izabe işleminde uzun seneler önemli bir rol oynamıştır.

Fakat gittikçe daha yüksek tenörlü konsantrelerin elde edilmesine yol açan

flotasyon tekniğindeki gelişmeler,

kavurma işleminin

önemini azaltmış

ve hatta ortadan kaldırmak eğilimini göstermiştir.

İnşa edilmiş birçok yeni tesiste yaş konsantre doğrudan doğruya reverber fırına şarj edilmektedir.

Böyle bir durumda ise, izabenin nasıl mümkün olduğu sorununu ortaya çıkarmaktadır, zira kavurma işlemi, işlemin ayrılmaz bir kısmı olarak kabul edilir.

KAVURMA (CEVHER TENÖRÜ VE KAVURMA İLİŞKİSİ)

Bu şartlar altında, söz konusu konsantreye kavurma işlemini tatbik etmek, mat tenörünü yükseltmeye yarar.

Düşük tenörlü bir konsantre

(mesela, bakır bakımından fakir, demir ve kükürt bakımından zengin olan bir konsantre)

doğrudan doğruya

reberver fırına şarj edilirse

düşük tenörlü bir mat

elde edilmiş olur.

KAVURMA (CEVHER TENÖRÜ VE KAVURMA İLİŞKİSİ)

Bu taktirde kavurma işleminden vaz geçip yaş konsantre doğrudan doğruya reverber fırınına şarj edilebilir.

Yüksek tenörlü bir konsantre (mesela; bakır bakımından zengin kükürt bakımından fakir olan bir konsantre)

kavurma işlemine tabi tutulursa,

istenilen saflıkta mat istihsali için sistemde yeterli derecede kükürdün mevcut olacağı aşikardır.

Böyle bir durumda reverber fırınındaki yakıt sarfiyatı tabiatiyle daha fazla olur; fakat bu husus, toz probleminden doğan zararların az olması ve kavurma masraflarından tasarruf edilmesiyle telafi edilir.

Yeni bir tesisin kurulması tasarlandığı ve

uygun bir şarj malzemesinin mevcut olduğu yerde,

kavurma işleminden

vaz geçilmesi

ve bu suretle

malzeme fiyatında sağlanacak tasarruf gibi avantajlar,

göz önüne alınan diğer hususlardan çok daha ağır basacaktır .

Oluşan Manyetiti çözme yöntemleri :

​

MANYETİT mat ergitme fırını için çok tehlikelidir ???

Curuf ve mat tabakalarını geçip fırının tabanına oturur (Ergime sıcaklığı 1594^oC).

• Pirit ilavesi,
• Ferrosilis ilavesi

KELLOG DİYAGRAMLARI

Metal MeS2, Me2O3, Me2(SO4)3, MeSO4 ve MeSO4.xMeO gibi çeşitli sülfürler, oksitler, sülfatlar ve temel sülfatlar oluşturabilir. Bu kavurma reaksiyonlarının her birinin denge sabitinin incelenmesi ile sabit bir sıcaklıkta metal sülfür ile dengede bulunan kavurma ürünlerinin (kalsine) her biri için PO2 ve PSO2 değerlerinin belirlenmesi olasıdır. Sıcaklığın bu dengelere olan etkisi kararlılık alanlarının konumlarını öteler ve bu şekilde, istenen son ürünü elde etmek üzere bu avantajdan yararlanılır.

Belirli sıcaklıkta, ortamın O₂ ve SO₂ koşullarına göre metal hangi kimyasal formda kararlı olur?

527^oC

627^oC

727^oC

827^oC

627^oC

727^oC

527^oC

827^oC

İZABE (YÜKSEK FIRIN YÖNTEMI)

• Cevherin, yüksek fırın yöntemi ile izabe edilmesi bir zamanlar bakır metalürjisinden en önemli bir yeri işgal etmiştir.
• Yüksek tenörlü ve iri parçalı bir cevher mevcut olduğu müddetçe yüksek fırının üstün esnekliği ve düşük bakım masrafları ile reverber fırınının ciddi bir rakibi olmuştur.
• Kok veya uygun flux ile karıştırılmış olan oksitlenmiş cevher, metal ve cüruf haline redüklenir.
• Karbon tarafından etkin bir şekilde metalik bakır haline redüklenemeyen sülfür cevherinin ise öncelikle kavrulması veya sinterlenmesi veyahut her iki işleme birden tabi tutulması gerekir.
• Her iki halde de cüruftaki bakır kayıpları yüksek olur.

İZABE (YÜKSEK FIRIN YÖNTEMI)

• Piritik izabe metodu da denilen bu yöntem ile bakırlı pirit cevheri kireçtaşı ve SiO₂’li flux ile birlikte, dışardan herhangi bir yakıt ilave edilmeksizin bir yüksek fırında izabe edilir;
• Demir sülfürün tazyikli hava içindeki oksijen tarafından oksitlenmesi (2FeS₂+5O₂=2FeO+4SO₂+340 kcal) reaksiyon için gerekli ısıyı temin eder. Oksitlenmiş demir flux ile birleşerek cüruf oluşturur;
• Bir değişikliğe uğramayan bakır sülfür, oksitlenmemiş demir ile birleşerek fırın haznesinde mat oluşumuna yol açar.
• Bu şekilde oluşmuş olan mat, diğer işlemlere tabi tutulmak üzere konvertere nakledilir.