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Numerical Simulation and “Post-mortem” Studies: The Holistic Approach for Optimized Lining Concepts in the Copper Smelting Furnaces

Dean Gregurek, Ulrich Marschall, Thomas Prietl, Jürgen Schmidl

Dieses Kapitel befasst sich mit den kritischen Verschleißphänomenen, die Magnesia-Chromit-Ziegel in Kupferanodenöfen betreffen, wobei der Schwerpunkt auf Schlackenkorrosion und Kupferinfiltration liegt. Durch detaillierte mikrostrukturelle Analysen wird untersucht, wie diese Prozesse die Mikrostruktur des Ziegels abbauen, was zu einer geringeren Lebensdauer der Auskleidung führt. Die Studie verwendet Finite-Elemente-Analysen (FEA), um das thermische und thermomechanische Verhalten von Ofenauskleidungen unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich jungfräulicher, verschlissener und infiltrierter Zustände, zu modellieren. Schlüsselergebnisse zeigen, dass infiltrierte Materialien eine signifikant höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, Temperaturfelder und mechanische Stabilität beeinflussen. Die Forschungsergebnisse kommen zu dem Schluss, dass numerische Simulationen wie FEA die Auskleidungsleistung in Betrieb realistisch beschreiben können und so den Weg für optimierte Lösungen ebnen, die auf spezifische Prozesssituationen zugeschnitten sind. Fachleute erhalten Einblicke in das komplizierte Zusammenspiel zwischen Materialeigenschaften, Verschleißmechanismen und Ofenleistung und unterstreichen die Bedeutung fortschrittlicher Modellierungstechniken für die Verbesserung industrieller Prozesse.

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Robotic Application to Olympic Dam Tapping Practices

Michael Hill, Rodrigo Madariaga, John Barbante, John O’Sullivan, Randall Fernando, Jared Hoog, Ian Fellows

Dieses Kapitel untersucht die Integration der Robotertechnologie in die Schmelzprozesse am Olympic Dam und konzentriert sich auf die Steuerung der Schädelbildung während des Blasenbohrens. Das Projekt, eine Zusammenarbeit zwischen der Olympic Dam-Schmelze, dem Innovationsteam von BHP, MIRS Robotics und dem Vesuv, zielt darauf ab, die Risiken des Betreibers zu verringern und die Effizienz zu verbessern. Der Text beschreibt den Einsatz von Hochtemperatur-3D-Scantechnologie, um ein Tonmodell eines Kupferschädels zu erstellen, mit dem dann ein Roboter für präzises Stechen und Aufbauentfernung programmiert wird. Hervorgehoben wird die erfolgreiche Erprobung des Vesuv Anteris 360 Scanners, der in der Lage ist, Temperaturen bis 1300 ° C zu scannen. Zukünftige Arbeiten umfassen Tests im Labormaßstab mit einem eingefrorenen Kupferschädel und das letztendliche Ziel, den Roboter an einem lebenden Blasenloch zu implementieren. Das Kapitel schließt mit dem Potenzial dieser Roboterlösung, die Schmelzvorgänge zu revolutionieren, indem sie die manuelle Handhabung reduziert und die Langlebigkeit der Verschlusslöcher verbessert.

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Copper, the Energy Transition and Sustainability-Processing Opportunities

P. J. Mackey, A. Vahed, A. E. M. Warner

Dieses Kapitel geht der entscheidenden Rolle von Kupfer bei der globalen Energiewende und den Nachhaltigkeitsbemühungen nach. Zunächst wird die historische Bedeutung von Kupfer und seine gegenwärtigen Anwendungen in den Bereichen Elektrogeräte, Bauwesen und erneuerbare Energietechnologien untersucht. Anschließend untersucht der Text die weltweite Dynamik von Angebot und Nachfrage und hebt dabei den prognostizierten Anstieg der Kupfernachfrage hervor, der durch traditionelles Wirtschaftswachstum und die Energiewende angetrieben wird. Herausforderungen bei der nachhaltigen Kupferproduktion, wie sinkende Erzgehalte und der Bedarf an CO2-armem Kupfer, werden eingehend diskutiert. In diesem Kapitel werden auch innovative Technologien und Lösungen untersucht, die darauf abzielen, die zukünftige Kupfernachfrage zu decken, einschließlich des Einsatzes von Wasserstoff in der Kupferschmelze und des Potenzials von Technologien zur CO2-Abscheidung und -Speicherung. Darüber hinaus befasst er sich mit den ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der Kupferproduktion und bietet einen umfassenden Überblick über den aktuellen Zustand und die Zukunftsaussichten der Kupferindustrie. Das Kapitel schließt mit einer zukunftsorientierten Perspektive darüber, wie sich die Kupferindustrie den Anforderungen einer nachhaltigen Zukunft anpassen kann.

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Alternative MA Spinel-Based Lining Concept for Tuyere Zone in Pierce-Smith-Converter

A. Stachel, J. Kreyca, D. Gregurek, J. Schmidl

Dieses Kapitel geht der Bewertung von Magnesia-Aluminiumoxid (MA) -Spinellsteinen als mögliche Alternative zu traditionellen Magnesia-Chromit (MgCr) -Steinen in Peirce-Smith-Konvertern (PSC) nach. Die Studie konzentriert sich auf die Leistungsfähigkeit dieser Steine in der Tuyere-Zone, wo erheblicher Verschleiß auftritt. Durch umfangreiche Feldversuche und Post-Mortem-Analysen bietet das Kapitel einen detaillierten Vergleich der Reststeindicke, Infiltrationsbeständigkeit und chemischen Zusammensetzung von MA-Spinell- und MgCr-Steinen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MA-Spinellsteine eine bessere Infiltrationsfestigkeit aufweisen und in einigen Fällen eine geringere Verschleißrate aufweisen als MgCr-Steine. In diesem Kapitel wird auch die Bedeutung der Auswahl geeigneter Ziegelstärken für Bereiche mit erheblichem Verschleiß diskutiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MA-Spinellsteine eine praktikable Alternative zu herkömmlichen MgCr-Steinen sein könnten, die eine verbesserte Leistung bieten und potenziell die Umweltauswirkungen des Verarbeitungsprozesses verringern.

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Projects in Asia and Americas: Flash and TSL Furnace Pneumatic Handling Supplied Since ‘Copper 2022’

Mark Coleman, Angie Quinn

Qlar, ein umbenannter Schenck-Prozess, ist auf nachhaltige und kreisförmige Lösungen für die Schwerindustrie, insbesondere Nichteisenmetalle, spezialisiert. Das Unternehmen bietet fortschrittliche pneumatische Förder- und Einspritztechnologien zur Optimierung von Produktionsprozessen und zur Reduzierung von Emissionen. Qlars Lösungen sind darauf ausgelegt, hochabrasive, potenziell explosive und toxische Materialien zuverlässig, sicher und wirtschaftlich zu behandeln. Der Text diskutiert verschiedene Fallstudien, darunter Projekte in Asien und Amerika, wo Qlar seine Technologien erfolgreich umgesetzt hat. Diese Fallstudien unterstreichen die Fähigkeit des Unternehmens, transformative Lösungen anzubieten, die die laufenden Kosten senken, die Verfügbarkeit verbessern und Wartungseingriffe verringern. Qlars ProPhase-Technologie und ProDV-Ventil sind besonders bemerkenswert, da sie außergewöhnliche Leistung und Zuverlässigkeit bieten. Der Text betont auch Qlars Engagement für Nachhaltigkeit und Kreislauflösungen, die in der heutigen Industrielandschaft zunehmend an Bedeutung gewinnen. Durch die Lektüre des vollständigen Textes werden Fachleute ein tieferes Verständnis der innovativen Technologien von Qlar und ihrer Anwendungen in der Nichteisenmetallindustrie erlangen. Außerdem erfahren sie mehr über die umfassende Erfahrung des Unternehmens und seine Fähigkeit, qualitativ hochwertige Lösungen zu liefern, die den einzigartigen Herausforderungen der Branche gerecht werden.

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Abstract

Qlar the new name of the Schenck Process Group is an established customer-driven solutions provider, utilising its knowledge, expertise, and technologies to transform production processes. Qlar has developed many quality solutions and are well-respected for applying Pneumatic Conveying and Injection to solve problems in non-ferrous smelters. Handling concentrates, mattes, fuels, additives, and metallurgical dusts. Our solutions have always been long lasting, low maintenance, high performance, easily refurbished as new, helping to deliver low pneumatic handling costs throughout our 50-year history. Now we also provide condition monitoring to maintain performance and lower carbon footprint throughout the life of the equipment. We can benchmark our own and competitor systems or deliver condition monitoring on a continuous basis. Working with flash copper smelters around the world we have references at New Boliden, Codelco, Aurubis, PASAR, Manyar and others working with Metso Outotec Direct with end Users. Working with TSL furnaces we have delivered several fuel handling systems and some dust handling with both Glencore and Metso Outotec Ausmelt and direct with Users. Delivering with high accuracy and low maintenance, carbon, green-carbon, or e-scrap to the lance to control the melt temperature and viscosity. Qlar can handle materials up to 600 ºC and can convey over a 1 km in a single drop. Conveying to remote location for disposal, injecting directly into a furnace through lances, return to furnace burner feed, deliver, and dose. Qlar are a great partner. Enabling cirQlar solutions: to get your vision enabled. This paper looks to introduce our solutions with examples recently installed in Asia and the Americas since the last Copper Conference. The paper seeks to show how working in partnership with Qlar delivers not only the best equipment but can maintain performance and deliver maximum value both commercially and environmentally.

Benchmarking and Refining of Pneumatic Handling Systems in Smelters

Mark Coleman, Angie Quinn

Dieses Kapitel befasst sich mit den Anwendungen von Big Data und künstlicher Intelligenz zur Steigerung der Effizienz pneumatischer Handlingsysteme in Schmelzereien. Es hebt Qlars Expertise bei der Entwicklung von cloudbasierten Steuerungs- und Überwachungssystemen hervor, die Echtzeit-Leistungsmessungen und ferngesteuerte Fehlerbehebung ermöglichen. Der Text präsentiert mehrere Fallstudien, die deutliche Verbesserungen des Energieverbrauchs und der Systemleistung durch den Einsatz von Qlars CONiQ Cloud e-Dense Meter und anderer innovativer Lösungen aufzeigen. Durch die Nutzung von Datenanalyse und künstlicher Intelligenz zielt Qlar darauf ab, branchenführende Kontrollsysteme bereitzustellen, die die Betriebskosten optimieren und Wartungseingriffe reduzieren. Das Kapitel schließt mit einer Vision für die Zukunft, in der das Potenzial für kontinuierliche Verbesserungen und die Entwicklung besserer Werkzeuge Jahr für Jahr hervorgehoben wird. Die Leser erhalten Einblicke, wie fortschrittliche Technologien eingesetzt werden können, um nachhaltige wirtschaftliche Vorteile zu erzielen und eine hohe Anlagenverfügbarkeit in der Schwerindustrie aufrechtzuerhalten.

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Abstract

Qlar (formerly the Schenck Process Group) is an established customer-driven solutions provider, utilising its knowledge, expertise, and technologies to transform production processes. Qlar has developed many quality solutions and is well-respected for applying pneumatic conveying and injection to solve problems in non-ferrous smelters, for over 50 years, handling concentrates, mattes, fuels, additives, and metallurgical dusts. During 2024 Schenck Process rebranded Qlar, to show our commitment, to sustainable and cirQlar solutions. Our solutions have always been long lasting, low maintenance, high performance, easily refurbished, helping to deliver low pneumatic handling costs throughout our 50-year history. But now we are adding condition monitoring to maintain performance and lower carbon footprint throughout the life of the equipment. We now have added benchmarking and maintenance aids to our portfolio ensuring our systems continue to offer the same low environmental footprint they were designed and commissioned to deliver. Unfortunately, pneumatic handling systems are often maintained poorly or by teams who do not understand the changes they make to solve a one-off problem then cost the company much more in power going forward. We now have a flow and pressure monitor which allows us to harvest data and investigate the system performance. This works not only for our systems, but any pneumatic handling system. If you have dense phase conveying systems, there is more than likely some improvements we can make to save energy and therefore give a quick return on investment. Our simple CONiQ Cloud e-Dense meter is mounted in the clean side air supply and harvests data either to the on-board storage, or direct to the cloud, then full remote interrogation and support is available from Qlar. Basic parameters are displayed on the units HMI. Already installed in your challenging environment the systems are suitable for smelter use. Data is always interesting but once uploaded to the cloud and analysed with AI ‘Intelligent Review’ can indicate improvements to performance for the maintenance team to carry out. Our UK test centre can characterise materials, design flow angles, minimum valve sizes, hopper design, pick up velocities, delivery methodologies using our vast array of pneumatic conveying equipment to demonstrate possible improvements or complete solutions where you have a desire to introduce or a need to eliminate inconsistent performance in your smelter handling. Our team of experienced service engineers can attend site and work with your team to improve systems or with the aid of the CONiQ Cloud e-Dense meter we can use that analysis and support on a daily ongoing basis, remotely. This paper discusses the Qlar approach to reliable pneumatic handling for a more sustainable solution with examples from recent installations. Minimising energy and carbon usage is vital, this equipment can reduce your waste in dense phase conveying. Enabling cirQlar solutions! Working in partnership with Qlar delivers not only the equipment that makes processes work but provides data, maintains performance, and delivers value both commercially and environmentally.

Selecting the Best ISASMELT™ Flowsheet for Your Copper Project

S. Nicol, B. Hogg, O. Mendoza, S. Nikolic

Dieses Kapitel befasst sich mit der ISASMELT-Technologie, einer führenden Methode zum Schmelzen von Primär- und Sekundärkupfer. Es werden verschiedene Möglichkeiten untersucht, um die Betriebskosten, die Umweltauswirkungen und die Gesamtleistung der Anlage zu optimieren. Der Text vergleicht verschiedene Konfigurationen und betont die Bedeutung der Auswahl des richtigen Flowsheets für bestimmte Projektziele. Außerdem werden die Vorteile der Technologie wie geringe Emissionen, hohe Metallrückgewinnung und Flexibilität diskutiert. Das Kapitel kommt zu dem Schluss, dass die ISASMELT ™ Flowsheets die wettbewerbsfähigste Schmelzökonomie bieten, wobei jeder Standort auf Grundlage lokaler Anforderungen und Projektziele optimiert ist. Fachleute erhalten Einblicke in die Vorteile des Jameson Concentrator ™ für die Kupfergewinnung aus Schmelzerschlacken und die Bedeutung einer separaten Bewertung ähnlicher Technologien. Der Text bietet einen umfassenden Überblick über die ISASMELT ™ -Technologie und macht sie zu einer wertvollen Ressource für diejenigen, die an Kupferschmelzprojekten beteiligt sind.

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Improvements in the Performance of Copper ISASMELT™ Furnaces with Operational Rigour

S. Nicol, M. Prince, J. Edwards, B. Hogg

Das Kapitel befasst sich mit den Fortschritten in der ISASMELT ™ -Ofentechnologie, mit besonderem Schwerpunkt auf der Leistung und Betriebssicherheit der ISASMELT ™ -Lanze. Sie untersucht das Design und die Funktionalität der Lanze und betont ihre Rolle beim Rühren des geschmolzenen Bades und beim Antrieb chemischer Reaktionen. Der Text diskutiert auch die Bedeutung präziser Überwachungs- und Wartungspraktiken, um die Langlebigkeit und Effizienz der Ofenkomponenten zu gewährleisten. Zu den zentralen Themen gehören die operativen Aufgaben der ISASMELT ™ -Lanze, wie die optimale Spritzwasserversorgung, die symmetrische Bewegung des Bades und der effiziente Sauerstofftransport in die Schlacke. Das Kapitel beleuchtet auch die Entwicklungen in der Lanzenkonstruktion und -wartung, einschließlich des Einsatzes von Gusswirbeln und fortschrittlichen Überwachungssensoren. Die Schlussfolgerung unterstreicht die signifikanten Verbesserungen bei der Lebensdauer der Lanzen und der operativen Effizienz, die durch diese Fortschritte erreicht wurden, und zeigt die laufende Weiterentwicklung der ISASMELT ™ -Technologie.

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Direct-to-Blister to Flash Converting and Transition of Slag Systems: Proposed Future for Olympic Dam Smelter

David Bott, Yan-Hui Yang, Paul Fitzgerald

Das Kapitel befasst sich mit dem aktuellen Betrieb der Olympic Dam-Schmelze, die einen Blister-Schmelzofen (DBF) nutzt, um Blisterkupfer und hochwertige Schlacke zu produzieren. Da die Schmelzerei eine Erweiterung zur Verarbeitung größerer Konzentratmengen in Erwägung zieht, untersucht der Artikel die Realisierbarkeit des Übergangs zu einer konventionellen Mattschmelze und der Umwandlung von Ofenflowsheet. Dieser Übergang wird durch die zu erwartenden Änderungen in der Futtermittelzusammensetzung erforderlich, die die wirtschaftliche Lebensfähigkeit des aktuellen Flowsheets in Frage stellen werden. Das vorgeschlagene zukünftige Flowsheet beinhaltet neue Anlagen zum Handling von Konzentrat und einen Primärschmelzofen zur Herstellung von Kupfermatt, der dann von dem bestehenden DBF verarbeitet wird, der als Umwandlungsofen fungiert. Der Artikel diskutiert die Herausforderungen bei der Umstellung des bestehenden DBF auf einen Double-Flash-Prozess, einschließlich der für den Ofen erforderlichen Modifikationen und des Hinzufügens neuer Anodenöfen. Es untersucht auch das Potenzial für den weiteren Betrieb des Elektroschlafofens (ESF) und die wirtschaftlichen Auswirkungen dieser Entscheidung. Das Kapitel enthält eine detaillierte Analyse der Schlackensysteme, einschließlich des Phasendiagramms für das FeO x -CaO-SiO 2 -Cu 2 O-System und der Auswirkungen des SiO 2 -Gehalts auf die Kalziumferrit-Flüssigkeitstemperatur. Es stellt drei mögliche Wege für den Übergang von Silikatschlacke zu Calciumferritschlacke vor, von denen jede ihre eigenen Vorteile und Herausforderungen hat. Der Artikel schließt mit Empfehlungen für zukünftige Studienarbeiten und den potenziellen Vorteilen einer Verzögerung des Übergangs bis zu einem anschließenden größeren Ausfall, um Risiken und betriebliche Ineffizienzen zu minimieren.

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Renovation and Expansion of the Bor Smelter of Serbia Zijin Copper

Shi Cong Lan, Xian Jian Guo, Xi Ming Jian

Das Kapitel befasst sich mit dem umfangreichen Renovierungs- und Erweiterungsprojekt der Bor Smelter in Serbien, das von Zijin Copper durchgeführt wurde. Das Projekt zielte darauf ab, die veralteten Anlagen der Schmelzerei, den hohen Energieverbrauch und Umweltverschmutzungsprobleme in Angriff zu nehmen. Schwerpunkte waren die Schmelzanlage, die Elektrolyse-Raffinerie, die Schwefelsäureanlage und die Anlage für seltene und Edelmetalle. Die Renovierung umfasste die Modernisierung des Blitzofens, die Umrüstung der Anlage, der Anodenöfen und der Gießanlage sowie die Umsetzung fortschrittlicher Umweltschutzmaßnahmen wie einer Entschwefelungsanlage und Abwasserbehandlungsanlagen. Das Projekt führte zu einer deutlichen Erhöhung der Produktionskapazität, wobei die Schmelzerei inzwischen über 180.000 Tonnen Kupferkathode jährlich produziert. Durch den Umstieg von Schweröl auf Erdgas wurde der Energieverbrauch reduziert, und die Betriebsrate des Blitzofens erreichte über 98,35%. Zu den ökologischen Verbesserungen gehörten eine Verringerung der Schwefeldioxidemissionen und die Umsetzung von Strategien zur Wasserableitung ohne Abfluss. Das Kapitel beleuchtet auch die Umwandlung der Schmelzerei in ein Modell grüner Fertigung, bei der alle wertvollen Metalle in Zwischenmaterialien recycelt und gefährliche Abfälle in harmlosen festen Abfall umgewandelt werden.

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Abstract

The Bor smelter of Serbia Zijin Copper Company is the former RTB Bor smelter of Serbia, which was started up on June 7, 1961. The original process is “Reverberatory furnace smelting + P.S. converter + anode furnace + electrolytic refining”. The smelter was renovated in 2013 to change the reverberatory furnace to flash furnace for smelting and build new sulfuric acid plant, but original four P.S. converters, three anode furnaces and the two sets of electrolytic refining were still retained. The original converter had the capacity of 160 ton of matte per cycle operation, and the inserted wood was used for reduction in the original anode furnaces and the furnace handled 220 ton of copper each cycle operation. The small anode plate was adopted in electrolytic refining. The production capacity of the smelter was 80,000 tons of copper cathode per year after the renovation, the problems of old and backward equipment, high energy consumption and serious environmental pollution of the smelter have not been solved. After Serbia Zijin Copper Company took over the Bor smelter in December 2018, the plan of expansion and renovation was made for increasing production, reducing energy consumption and improving environmental protection. The expansion and renovation project consists of 63 sub-projects in various systems such as smelting, electrolysis, offgas, and fugitive gas handling, sulfuric acid plant and precious metal plant, etc., the smelter was shut down in April 2022 for the renovation and started up in April 2023. Through expansion and renovation, the production of the smelter is increased to 180 kt/a copper cathode, 900 kt/a sulfuric acid, and 2.5 t/a gold, and the energy consumption per ton copper is decreased from 8 kg of heavy oil to 1.1 Nm³ of natural gas for flash furnace, and from 52 kg of heavy oil to 23 Nm³ of natural gas for anode furnace. The operation rate of the flash furnace reached more than 98.35% and the copper content of the flash slag is reduced from 1.8 to 1.05%. The conversion rate of the sulfuric acid system increases from 98.5 to ≥99.92%. The de-sulfur efficiency of the desulfurization system is more than 99%. The comprehensive power consumption per ton cathode in electrolytic refining is reduced from 450 to 400 kWh and the current efficiency is increased from 93 to ≥97%. The copper recovery of smelter increases from 97 to 98.5%. The quality product rate reached 100%. The effluent, residue, and fugitive gas of the smelter are well treated and recycled, and the environmental protection emission indicators are better than the Serbia national and EU standard, which completely changed the ecological environment of Bor city in Serbia. The smelter became a model of green factory.

Injection of Dry Copper Concentrates in the Ausmelt Top-Submerged Lance (TSL) Furnace

Stefanie Creedy, Ross Andrews, David Bott, Paul Fitzgerald

Dieses Kapitel befasst sich mit dem innovativen Ansatz, trockene Kupferkonzentrate in den Ofen Ausmelt Top-Submerged Lance (TSL) zu injizieren, einer Methode, die darauf abzielt, die Energieeffizienz zu steigern und die CO2-Emissionen in der Kupferschmelze zu reduzieren. Die Studie, die im Rahmen der Betriebserweiterung des Olympic Dam von BHP durchgeführt wurde, untersucht die potenziellen Vorteile der Trockenfuttereinspritzung, insbesondere für Kraftfutter mit höheren Cu-S-Verhältnissen. Das Kapitel beschreibt die Testarbeiten der Pilotanlage, die im Vergleich zur konventionellen Dachspeisung einen stabilen Betrieb und geringere Futterübertragungsraten nachwiesen. Außerdem werden die Ergebnisse im kommerziellen Maßstab diskutiert und das Potenzial für eine 50% ige Verringerung des Gasvolumens und eine 90% ige Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der damit verbundenen CO2-Emissionen hervorgehoben. Das Kapitel kommt zu dem Schluss, dass die Injektion von Trockenfutter eine praktikable Verfahrensoption ist, die mit traditioneller Dachfütterung kombiniert werden kann, auf spezifische Kupferkonzentratzusammensetzungen zugeschnitten ist und Potenzial für Engpässe und Erweiterungspfade bei Neubauten bietet.

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Southern Peru Ilo Copper Smelter—Operational Improvements After Its Modernization

Enrique Herrera, Manuel Munguía

Das Kapitel befasst sich mit den betrieblichen Verbesserungen und ökologischen Fortschritten in der Kupferschmelze Ilo im Süden Perus nach ihrer Modernisierung im Jahr 2007. Zu den zentralen Themen zählen die Umsetzung der Isasmelt-Ofentechnologie, die Reduzierung der Schwefelemissionen und die deutliche Verringerung des Heizölverbrauchs. Der Text diskutiert auch die Herausforderungen und Lösungen zur Verbesserung der Schlackenchemie und zur Kontrolle der Akkretionsbildung im Abwärmekessel. Darüber hinaus werden die Modernisierung der Schwefelsäureanlage und die Produktivitätsleistung der Schmelzerei hervorgehoben. Das Kapitel schließt mit den Plänen der Schmelzerei für zukünftige Nachhaltigkeit und Expansion und betont ihr Bekenntnis zu hoher Produktivität, wettbewerbsfähigen Betriebskosten und strengen Sicherheitsstandards.

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Properties and Copper Reduction Kinetics of Three Types of Converting Slags

Chunlin Chen, Tao Kan, Yan-Hui Yang, David Bott, Paul Fitzgerald, Robert West

Dieses Kapitel geht den Eigenschaften und der Kupferreduktionskinetik dreier Arten von Umwandlungsschlacken nach: Calciumferrit, Eisensilikat und Eisensilikat (FCS). Die Studie untersucht kommerzielle kontinuierliche Kupferverarbeitungsprozesse und beleuchtet die Betriebsbedingungen und verwendeten Schlackensysteme. Es vergleicht die thermodynamischen und physikalischen Eigenschaften der Schlacken, einschließlich Viskosität, elektrischer Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Oberflächenspannung, und ihre Auswirkungen auf den Konvertierungsprozess. Das Kapitel präsentiert auch experimentelle Daten zur Reduktionskinetik von Kupfer aus diesen Schlacken, die zeigen, dass Calciumferrit- und Eisensilikatschlacken ähnliche Reduktionsraten aufweisen, während FCS-Schlacke eine langsamere Reduktionsrate aufweist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reduktionskinetik wahrscheinlich durch den Massentransfer in der flüssigen Schlackenphase gesteuert wird, der von der Schlackenviskosität beeinflusst wird. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Verständnis dieser Eigenschaften und Kinetik entscheidend für die Optimierung des kontinuierlichen Umwandlungsprozesses in der Kupferproduktion ist.

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The Future of Refractory Material Selection—A Data-Driven Approach

Werner Liemberger, Jürgen Schmidl, Hanna Olefirenko, Wagner Moulin-Silva

Dieses Kapitel befasst sich mit der Zukunft der Auswahl feuerfester Materialien und konzentriert sich auf die Integration von KI und maschinellem Lernen, um einen datengestützten Ansatz zu schaffen. Zunächst wird die entscheidende Rolle feuerfester Materialien in Branchen wie Metallurgie, Glas und Zement skizziert und ihre Fähigkeit, extremen Bedingungen standzuhalten, hervorgehoben. Der Text untersucht dann die verschiedenen Verschleißmechanismen, die feuerfeste Materialien beeinflussen, einschließlich chemischer, mechanischer und thermischer Faktoren, und wie diese Mechanismen die Materialauswahl beeinflussen. In diesem Kapitel werden auch der traditionelle Auswahlprozess und seine Grenzen diskutiert, wobei die Notwendigkeit einer effizienteren und präziseren Methode hervorgehoben wird. Der Kern des Artikels stellt ein feuerfestes Empfehlungssystem auf Basis künstlicher Intelligenz vor, in dem Architektur und Komponenten wie die interaktive Komponente der Anforderungsvervollständigung, die Datenbank der Prozessinformationen und das Modell der Materialauswahl detailliert beschrieben werden. Es wird erklärt, wie dieses System unstrukturierte Daten verarbeiten, materielle Relevanzwerte generieren und Empfehlungen auf Grundlage spezifischer Anwendungsfallanforderungen aussprechen kann. Das Kapitel schließt mit der Erörterung der Herausforderungen und potenziellen Lösungen bei der Einführung eines derartigen Systems und legt nahe, dass KI-getriebene Innovationen die Feuerfestindustrie verwandeln könnten, ähnlich wie ihre Auswirkungen auf andere Sektoren wie das Mikrochip-Design.

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Tellurium Recovery from Blister Copper and Copper Matte: A Review

Lea Tiedemann, Eric Klaffenbach

Dieser Bericht geht den kritischen Aspekten der Tellurgewinnung aus Blisterkupfer und Kupfermatte nach und konzentriert sich auf die Natronraffination, hydrometallurgische Prozesse und die Herausforderungen der Tellurgewinnung aus Kupfermatte. Die Studie untersucht die Thermodynamik der Tellurentfernung durch Natronraffination und hebt die Auswirkungen des Sauerstoff-Partialdrucks auf die Verteilung von Tellurverbindungen in der Schlacke hervor. Verschiedene hydrometallurgische Methoden zur Gewinnung von Tellur aus Natronschlacke werden untersucht, darunter Wasserauswaschung, Natriumsulfid-Auswaschung und Aqua-Regia-Auswaschung mit jeweils unterschiedlichen Fällungs- und Elektrogewinnungstechniken. Der Bericht befasst sich auch mit dem weniger untersuchten Bereich der Tellurgewinnung aus Kupfermatt und schlägt als mögliche Methoden die teilweise Umwandlung und oxidative Auslaugung vor. Die Schlussfolgerung betont die Notwendigkeit weiterer Forschung, um diese Prozesse zu optimieren und die Effizienz der Tellurgewinnung zu verbessern. Fachleute werden Einblicke in die jüngsten Fortschritte und Herausforderungen bei der Tellurgewinnung erhalten, was diese Überprüfung zu einer unverzichtbaren Ressource für diejenigen macht, die an metallurgischen und chemisch-technischen Prozessen beteiligt sind.

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Solubility Behavior of ZrO2 in Primary Copper Slags

Damaris Legenstein, Eric Klaffenbach

Dieses Kapitel untersucht das Löslichkeitsverhalten von Zirkoniumdioxid (ZrO2) in primären Kupferschlacken, ein kritischer Aspekt für Fachleute, die sich mit komplexen Sekundärrohstoffen befassen. Die Studie konzentriert sich auf Schlüsselparameter wie Schlackenchemie, Temperatur und Sauerstoff-Partialdruck, die die Löslichkeit von ZrO2 steuern. In akribischen Experimenten untersuchte das Forscherteam die Auflösungskinetik verschiedener ZrO2-Materialien sowohl in Flash-Schmelzofen (FSF) als auch in Konverterschlacken. Die Ergebnisse zeigen, dass die maximale ZrO2-Löslichkeit zwischen 0,8 und 2 Gewichtsprozent liegt, wobei der Lösungsprozess in FSF-Schlacken schneller verläuft als in Konverterschlacken. Insbesondere feine ZrO2-Materialien weisen eine höhere Löslichkeit auf. Die Studie zeigt auch, dass der Auflösungsprozess innerhalb der ersten 30 Minuten weitgehend abgeschlossen ist. Die REM-Analyse zeigt, dass nicht alle ZrO2-Partikel vollständig aufgelöst sind, was darauf hindeutet, dass überschüssiges ZrO2 hinzugefügt wurde. Die flüssige Schlacke enthält durchschnittlich 0,8 Gewichtsprozent ZrO2. Diese umfassende Analyse liefert wertvolle Einblicke in das Verhalten von ZrO2 in industriellen Kupferschmelzprozessen und bietet ein tieferes Verständnis der Faktoren, die Löslichkeit und Auflösungskinetik beeinflussen.

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An Update to the Fluxing Practice of the Rio Tinto Kennecott Copper Flash Converter

Maxwell Drexler

Dieses Kapitel vertieft die thermodynamischen Grundlagen der Akkretionsbildung in Kupfer-Flash-Konvertierungsöfen und konzentriert sich auf die Auswirkungen von Kieselsäure und Arsen auf die Schlackenliquidität. Durch Hochtemperaturexperimente und thermodynamische Berechnungen entwickelten die Forscher Betriebsdiagramme, die die Auswirkungen der Ofenbetriebsbedingungen auf das Schlackensystem zusammenfassen. Der Text diskutiert die operativen Änderungen, die umgesetzt wurden, um den Kiesel- und Arsengehalt zu reduzieren, was zu einer verbesserten Kontrolle der Akkretion und einer verbesserten Ofeneffizienz führt. Außerdem wird ein vom Forscherteam der University of Queensland entwickeltes Vorhersagewerkzeug vorgestellt, das bei der Optimierung der Ofenbedingungen und der Aufrechterhaltung der gewünschten Schlackenchemie hilft. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die aktualisierte Flussstrategie, die darauf abzielt, die Notwendigkeit einer schützenden Sidewall-Akkretion mit der Vermeidung übermäßiger Anhäufung und der Bildung unerwünschter kalziumreicher Phasen in Einklang zu bringen.

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Degradation Mechanism of Magnesia-Chrome Refractory in Copper Making

Soumendu Das, Sirshendu Das, Kartick Chandra Khan, Biswajit Ghosh, Sunanda Sengupta, Prasant Kumar Naik

Dieses Kapitel untersucht die Abbaumechanismen von Magnesia-Chrom-Feuerfeststoffen, die in Kupferöfen verwendet werden, und konzentriert sich dabei auf ihre strukturellen Veränderungen und Leistungsfähigkeit unter extremen Bedingungen. Er untersucht die Auswirkungen der Schlackeninfiltration auf die Mikrostruktur von Feuerfestmaterialien und zeigt auf, wie dieser Prozess zur Bildung von Rissen führt und die Integrität des Materials schwächt. Der Text untersucht auch die Rolle moderner Feuerfestmaterialien bei der Steigerung der Effizienz und Langlebigkeit von Feuerfestöfen und vergleicht verschiedene Arten von Feuerfestmaterialien und ihre Leistung in verschiedenen Ofenumgebungen. Darüber hinaus wird die Entwicklung einer neuen Generation von Feuerfestmaterialien diskutiert, die aggressiven Schlackenangriffen standhalten und im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine bessere Leistung bieten. Das Kapitel schließt mit Einblicken in die Zukunft der Feuerfesttechnologie in der Kupferproduktion und betont die Notwendigkeit kontinuierlicher Innovationen, um den Anforderungen moderner industrieller Prozesse gerecht zu werden.

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Analyzing Gold and Silver Recovery from Copper Smelting to Anode Slime Treatment

Elmira Moosavi-Khoonsari, Nagendra Tripathi

Dieses Kapitel geht auf die kritischen Aspekte der Gold- und Silbergewinnung von der Kupferschmelze bis zur Anodenschleimbehandlung ein und betont die wirtschaftliche und technische Bedeutung dieser Prozesse. Er untersucht die Erholungsraten von Gold und Silber im ersten Durchgang, die für die Maximierung der Rentabilität, insbesondere bei hohen Goldpreisen, von entscheidender Bedeutung sind. Der Text diskutiert die primären Verlustmechanismen, wobei der physische Verlust von Gold aufgrund der Einbindung von Matte und Kupfer in Schlacke der vorherrschende Weg ist, während der chemische Verlust von Gold vernachlässigbar ist. Silber zeigt jedoch ein komplexeres Verhalten mit physikalischen und chemischen Verlusten. Das Kapitel vergleicht verschiedene Kupferschmelztechnologien, wie Blitzschmelzen und Badschmelzen, und ihre Auswirkungen auf die PM-Verteilung und FPRs. Sie untersucht auch den Einfluss von Kupferverarbeitungstechnologien auf die Gold- und Silbergewinnung und stellt fest, dass die Peirce-Smith Converting-Technologie andere Technologien bei der Goldgewinnung übertrifft. Die Analyse erstreckt sich auf die Kupferraffination und Anodenschleimbehandlung, wobei die Effizienz hydrometallurgischer Routen über traditionelle Hybridrouten hervorgehoben wird. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit weiterer Forschung, um detaillierte Daten zur Schlackenzusammensetzung für genauere Schätzungen der Silbergewinnungsrate zu sammeln.

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Direct Observation of the Combustion Behavior of Copper Concentrate Using a Micro-Drop Tube Furnace

Yuko Goto, Shota Miyake, Shungo Natsui, Hiroshi Nogami

In diesem Kapitel wird das Verbrennungsverhalten von Kupferkonzentratpartikeln anhand eines speziellen Mikrotropfenofens untersucht. Die Studie konzentriert sich auf die direkte Beobachtung der Verbrennung einzelner Partikel, wobei detaillierte Bilder mit Hochgeschwindigkeitskameras und Mikroskoplinsen aufgenommen werden. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Expansion und der Bruch von Partikeln, die Bildung eines Netzmusters auf der Partikeloberfläche und die kräftige Dispersion von Tröpfchen. Das Verbrennungsverhalten von Kupferkonzentrat wird mit dem reiner CuFeS2- und FeS2-Reagenzien verglichen, was Ähnlichkeiten und einzigartige Eigenschaften aufzeigt. Die hochauflösende Bildgebung bietet beispiellose Einblicke in den Verbrennungsprozess, wobei die Bildung einer Hüllflamme und die Freisetzung von Schwefeldioxid im Vordergrund stehen. Die Schlussfolgerungen deuten darauf hin, dass die starke Tröpfchenverteilung während der Verbrennung Partikelkollisionen und Koaleszenz in industriellen Blitzöfen erheblich beeinflussen könnte. Diese Forschung bietet wertvolle Daten zur Optimierung metallurgischer Prozesse und zur Verbesserung der Effizienz der Verbrennung von Kupferkonzentrat.

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Improving Feed Distribution in Flash Smelting: A CFD-DEM Approach

Bhavin Desai, Parag Malode, Akash Verma, Vilas Tathavadkar, Yogesh Patel, Kiran Soni, Manohar Gupta

Dieses Kapitel geht den Herausforderungen der ungleichmäßigen Futterverteilung in Schnellschmelzöfen nach und wie sie die Schmelzeffizienz und den Wärmeverlust beeinflusst. Durch den Einsatz von Modellen der Diskreten Elementmethode (DEM) und der Computational Fluid Dynamics (CFD) werden die Auswirkungen einer ungleichmäßigen Feed-Verteilung im Reaktionsschacht untersucht. Das konventionelle Feeder-Design wird analysiert und offenbart Probleme wie Feeder-Verklemmung, geringe Schmelzeffizienz und hoher Aufbau. Die Studie untersucht dann Konstruktionsänderungen am Anleger, die auf eine gleichmäßigere Verteilung des Futtermaterials abzielen. Das optimierte Feederdesign mit einer größeren Anzahl von Splittern in verschiedenen Winkeln und Höhen wird sowohl in verkleinerten physikalischen Modellen als auch in realen Feldversuchen getestet. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verringerung der Störfrequenz der Feeder, eine deutliche Verringerung der Wärmeverluste und eine Verbesserung der Mattequalität. Das Kapitel schließt mit einem detaillierten Vergleich der konventionellen und modifizierten Anlegerkonstruktionen, wobei die Vorteile der optimierten Konstruktion in Bezug auf Betriebsstabilität und Effizienz hervorgehoben werden.

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A Relevance of Selenide Capacity to Copper Smelting Slag

Bhavin Desai, Vilas Tathavadkar, Somnath Basu

Dieses Kapitel vertieft das anhaltende Problem des Selenverlustes beim Kupferschmelzen und konzentriert sich auf die Rolle der Selenidkapazität in der Schlacke. Durch akribische Experimente mit synthetischer Schlacke und Matte zeigt die Studie, dass sich Selen hauptsächlich in der Matte löst, indem es Schwefel ersetzt, wobei die Auflösung in der Schlacke zu vernachlässigen ist. Die Untersuchung legt nahe, dass der Selenverlust an die Schlacke hauptsächlich auf das Einfangen von Mattepartikeln während der Schlacke-Matte-Trennung zurückzuführen ist. Die Studie beleuchtet auch den Einfluss von Verunreinigungsarten auf die Selenverteilung und stellt frühere Schlussfolgerungen auf der Grundlage von Prozessproben in Frage. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die in der Kupferschmelze verwendete fayalitische Schlacke zwar Schwefel, aber kein Selen aufnehmen kann, was darauf hindeutet, dass das Konzept der Selenid-Kapazität möglicherweise keine praktikable Messgröße für den Selengehalt in der Schlacke ist. Diese Forschung bietet wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung der Selenrückgewinnung in Kupferschmelzbetrieben und betont die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen über das Verhalten von Selen in Gegenwart von Verunreinigungen.

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Slag Cleaning Electric Furnace Bath Temperature Profile Test Work Results

Y.-H. Yang, M. O. Sullivan, S. Chen, R. West

Dieses Kapitel vertieft die Temperaturprofile eines Elektroofens, der in der Kupferschmelze eingesetzt wird, wobei der Schwerpunkt auf dem Schlacken- und Blasenbad während unterschiedlicher Betriebsphasen und unter unterschiedlichen Leistungsfaktoren liegt. Die Untersuchung zeigt deutliche Temperatureigenschaften an der Grenzfläche zwischen Schlacke und Blase, mit deutlichen Temperaturrückgängen und Profilschwankungen. Die Studie untersucht, wie unterschiedliche Leistungsfaktoren die Wärmeerzeugung und -verteilung innerhalb des Ofens beeinflussen und die Temperaturdifferenz zwischen Schlacke und Blase beeinflussen. Darüber hinaus werden in diesem Kapitel die Auswirkungen von Badbewegungen und die Bedeutung konsistenter Temperaturmessverfahren diskutiert. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des Leistungsfaktors für die Optimierung des Schmelzprozesses und die Verbesserung der Gesamteffizienz des Ofens. Das Kapitel schließt mit praktischen Empfehlungen zur Verbesserung der Temperaturmessung und Prozesskontrolle, basierend auf der detaillierten Analyse von Temperaturprofilen und ihren Auswirkungen auf den Kupferschmelzbetrieb.

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Plant Trial Evaluation of Concentric Versus Single-Pipe Sonic Tuyeres in Continuous Copper Converting

Joël P. T. Kapusta

Dieses Kapitel befasst sich mit der Evaluierung von konzentrischen und Einrohr-Schalltuyeren bei der kontinuierlichen Kupferkonvertierung und konzentriert sich auf ihre Fähigkeit, die Sicherheit zu erhöhen, die Betriebskosten zu senken und die Lebensdauer von Umrüstgefäßen zu verlängern. Der Text beginnt mit einer Einführung in die sozioökonomischen Herausforderungen, vor denen Kupfer- und Nickelschmelzereien stehen, und betont die Notwendigkeit kontinuierlicher Innovation und Verbesserung. Anschließend werden die Merkmale konzentrischer und einrohriger Schalltuyeren beschrieben, wobei ihre Vorteile hervorgehoben werden, wie die Beseitigung der Notwendigkeit von Stanzen, die Verringerung des feuerfesten Verschleißes und die Ermöglichung höherer Sauerstoffanreicherung. Der Kern des Kapitels präsentiert die Ergebnisse eines Anlagenversuchs, bei dem beide Arten von Schalltuyeren gleichzeitig in einem kontinuierlichen Kupferwandler getestet wurden. Die Studie zeigte den stanzlosen Betrieb der Tuyeren, ihre Fähigkeit, schützende Akkretionen zu bilden, und ihre signifikant geringere Feuerfestverschleißrate im Vergleich zu herkömmlichen Tuyeren. Das Kapitel schließt mit den wichtigsten Lehren, die aus der Studie gezogen wurden, einschließlich der Bedeutung einer korrekten Kompressorauswahl, der Abstimmung der Regelkreise und der Kommunikation mit den Beteiligten. Der Text teilt auch die erfolgreiche kommerzielle Umsetzung der Schalleinspritzung im kontinuierlichen Konverter, die einen Meilenstein in der Branche darstellt. Dieses Kapitel bietet wertvolle Einblicke in die praktischen Anwendungen und Vorteile der Schallinjektionstechnologien, was es zu einer fesselnden Lektüre für Fachleute macht, die ihre Umwandlungsprozesse optimieren wollen.

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Abstract

After close to 30 years developing and promoting sonic injection for the nonferrous metals industry, I am finally witnessing a growing momentum of interest for the technology when an ever increasing number of engineers and managers from copper and nickel smelters reach out to me with renewed enquiries. Moreover, technology suppliers and engineering firms are also voicing their interest in collaborative development and implementation of sonic tuyeres for their clients. Although I am delighted that my long-held belief in the benefits of the technology and my persistent efforts to promote it seem to be bearing fruit, I remain well aware that the road to global acceptance of sonic injection is still an arduous one. Nevertheless, this growing momentum of interest is making me more motivated than ever! And in this spirit, I believe that the 12^th International Copper conference could not be a more suitable time and place to demonstrate that sonic injection offers a much wider portfolio of technologies than just the high oxygen shrouded tuyere. In fact, depending on the process where the sonic tuyeres will be implemented—whether in copper smelting, copper or nickel converting, or copper refining—a large range of options are available by selecting the type of sonic tuyere or lance, e.g., concentric or single-pipe, and by varying the type of reactive and shrouding gases. In this paper, I am first briefly describing the characteristics of the concentric and single-pipe sonic tuyeres. Next, to offer a practical illustration of two such sonic tuyere alternatives, I present key results of a plant trial in continuous copper converting where a concentric sonic tuyere and a single-pipe sonic tuyere were tested and evaluated simultaneously. I describe their characteristics and briefly discuss their respective performance. Then, to conclude, I share some important lessons learned during the plant trial that should be valuable for engineers and managers of copper and nickel smelters wishing to test or implement sonic injection. Such lessons are critical and particularly valuable when considering that retrofitting sonic tuyeres is a lower capital expenditure solution in smelter modernization, whether the goals are to improve operators’ safety and work hygiene with punchless blowing, to intensify processes to increase production or lower off-gas volumes, or to increase vessel campaign life.

Distribution of Pb, Zn, Fe, As, Sn, Sb, Bi and Ni Between Oxide Liquid and Metal in the “CuO0.5”–CaO–SiO2 System in Equilibrium with Cu Metal at 1450 °C

Georgii Khartcyzov, Denis Shishin, Maksym Shevchenko, Evgueni Jak

Dieses Kapitel untersucht die Verteilung von Elementen wie Pb, Zn, Fe, As, Sn, Sb, Bi und Ni zwischen Oxidflüssigkeit und Metall im "CuO0,5" -CaO-SiO2-System bei 1450 ° C. Die Studie unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses dieser Verteilungen für die Optimierung des Recyclings von Elektro- und Elektronikaltgeräten (WEEE) durch Cu-Schmelzen. Die Forschung verwendet experimentelle Methoden zur Untersuchung der Phasengleichgewichte und vergleicht die Ergebnisse mit thermodynamischen Modellen, wobei eine gute Übereinstimmung gefunden wird. Die Studie untersucht auch die Korrelation zwischen der Löslichkeit von Kupferoxid in der Oxidflüssigkeit und dem Sauerstoff-Partialdruck über dem System. Die Ergebnisse liefern eine vollständige Beschreibung der Verteilung der ausgewählten Elemente und tragen zur Optimierung thermodynamischer Modelle für komplexe Mehrkomponentensysteme bei. Diese Arbeit ist von entscheidender Bedeutung für Ingenieure und Forscher in der Metallurgie, die an der Verbesserung der Effizienz und ökologischen Nachhaltigkeit von Recyclingprozessen arbeiten.

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Throat Accretion Management at the Olympic Dam Flash Furnace

Mark O’Sullivan, Robert West

Dieses Kapitel befasst sich mit der Komplexität des Managements von Rachenablagerungen im Flash-Ofen der Olympic Dam-Schmelze. Es beginnt mit einem Abriss des Prozessablaufs der Schmelzerei und der Herausforderungen durch Akkumulationen, die durch die Ansammlung von Staubpartikeln im Ofenschlund entstehen. Der Text untersucht die Entstehungsmechanismen dieser Akkumulationen und hebt die Rolle der Staubzusammensetzung und der Betriebsbedingungen hervor. Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt auf den Auswirkungen reduzierender Bedingungen und der Thermodynamik des Phasengleichgewichts, die die Flüssigkeitstemperatur und die Phasenzusammensetzung des Staubs beeinflussen. In diesem Kapitel werden auch innovative Strategien für das Akkretionsmanagement vorgestellt, darunter die Sauerstoffeinspritzung von Siedlern und die Vorhersage von Inspektionshäufigkeiten auf Grundlage der Futterzusammensetzung. Diese Strategien haben sich als wirksam erwiesen, wenn es darum ging, die Intervalle zwischen den Rachenreinigungen zu erhöhen und damit die operative Effizienz zu verbessern. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und dem Potenzial für weitere Verbesserungen im Akkretionsmanagement.

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Design and Operational Improvements at the Olympic Dam Flash Furnace

Mark O’Sullivan, Robert West

Das Kapitel befasst sich mit den konstruktiven und operativen Verbesserungen am Olympic Dam Flash Furnace und konzentriert sich auf die Verlängerung der Kampagnenlebensdauer von 3 auf 6 Jahre. Schlüsselthemen sind die Entwicklung von Kühlelementen, feuerfeste Managementtechniken und Strategien zur Minimierung des Herdwachstums. Der Text hebt die erfolgreiche Implementierung von gegossenen Monel-Kühlelementen und die inszenierte Einführung von Kühlelementen in stark verschleißbelasteten Regionen hervor. Außerdem wird der Einsatz von Thermoelementen zur Überwachung feuerfester Bedingungen und die Auswirkungen von Seitenwandbrennern auf das Herdmanagement diskutiert. Die Schlussfolgerung betont die signifikante Verlängerung der Ofenstandzeit, die durch gezielte Konstruktionsverbesserungen und verbesserte operative Strategien erreicht wird.

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Mechanical Conveying and Crushing of Waste Heat Boiler Dust

Eero Lehtilä, Harri Talvensaari

Dieses Kapitel vertieft die kritischen Aspekte bei der Auslegung und Optimierung von Schleppkettenförderern für Abwärmekessel (WHB). Es beginnt mit der Untersuchung des Einflusses von Schallwandkonstruktionen auf Temperaturprofile innerhalb des Förderers, wobei hervorgehoben wird, wie unterschiedliche Konfigurationen zu erhöhten Temperaturen und thermischen Belastungen führen können. Der Text untersucht dann die Rolle von Gittern bei der Staubanreicherung und dem Schutz des Förderers vor großen Partikeln und diskutiert die Zielkonflikte zwischen Gittergröße und Wartungsanforderungen. Ein wesentlicher Teil des Kapitels widmet sich der Materialauswahl und vergleicht die Leistung von Borstahl und Zementstahlketten unter verschiedenen Bedingungen. Die Studie schließt mit zentralen Empfehlungen zur Verbesserung des Fördererdesigns, wobei die Bedeutung der thermischen Kompensation und geeigneter Materialauswahl betont wird. Die Leser erhalten ein umfassendes Verständnis der Faktoren, die die Förderleistung beeinflussen, und lernen praktische Strategien zur Steigerung der Effizienz und Haltbarkeit in industriellen Umgebungen kennen.

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Design Optimization of Blister and Casting Launders: A Flow Analysis Approach

Rafael Berti, Helio Villanueva, Dave Jakelski, Reza Farshidi, Sina Mostaghel

Dieses Kapitel untersucht die Designoptimierung von Blister- und Gießanlagen für den effizienten Transport von Kupferschmelze in einer Kupferschmelze. Die Studie konzentriert sich auf die Analyse der Strömungsbahnen, Wärmetransferanalysen und die Validierung der Randbedingungen mittels fortgeschrittener numerischer Simulationstechniken. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehört die Optimierung der Geometrie von Waschanlagen, um Strömungsinstabilitäten zu minimieren, Wärmeverluste zu verringern und die Verfestigung von Metall zu verhindern. Das Kapitel diskutiert auch die Validierung numerischer Modelle und den Einfluss unterschiedlicher Abflussraten auf die Fließkurve. Darüber hinaus präsentiert sie konstruktive Änderungen für die beweglichen und rotierenden Beschicker, um die operative Flexibilität zu erhöhen und das Spritzen zu minimieren. Die Ergebnisse zeigen signifikante Verbesserungen im Fließverhalten und bei der Effizienz des Wärmetransfers und liefern wertvolle Erkenntnisse für Fachleute in der metallurgischen Industrie.

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Improvements to the Aurubis Bulgaria Copper Plant 2014–2024

D. Kirilov, T. Kurth, V. Hadzhiyski

Das Kapitel geht den bedeutenden technologischen Fortschritten und ökologischen Verbesserungen im Kupferwerk Aurubis Bulgaria von 2014 bis 2024 nach. Hervorgehoben werden Großprojekte wie Aurubis Bulgarien 2014 und Fit For Future 2015, bei denen erhebliche Investitionen zur Steigerung der Produktivität und zur Einhaltung von Umweltstandards getätigt wurden. Der Text beschreibt Innovationen im Flash-Schmelzofen, Abwärmekessel und Konvertern, darunter die Einführung eines abnehmbaren Peirce-Smith-Konverters zur Verringerung von Stillstandzeiten. Darüber hinaus werden Verbesserungen in der Schwefelsäureanlage und die Errichtung von Solarparks zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen abgedeckt. Das Kapitel schließt mit den positiven Auswirkungen dieser Verbesserungen auf den Durchsatz, die Lebensdauer der Anlagen und die Umweltleistung der Anlage und zeigt ein Jahrzehnt kontinuierlicher Innovations- und Nachhaltigkeitsbemühungen.

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Multicomponent Phase Equilibria Study for Secondary Copper Recycling Applications

Dieter Verwaest, Maksym Shevchenko, Georgii Khartcyzov, Bart Blanpain, Evgueni Jak

Dieses Kapitel untersucht die entscheidende Rolle von Phasengleichgewichten im Mehrkomponentensystem, das für das Kupferrecycling relevant ist, und konzentriert sich auf das System "CuO 0,5" -PbO-ZnO- "FeO 1,5" -SiO 2 - "SnO 2" -NiO- (CaO-AlO 1,5 -MgO-SbO 1,5). Die Studie nutzt fortschrittliche experimentelle Techniken zur Validierung thermodynamischer Modelle, um die Gewinnung mehrerer Metalle aus Schrott zu optimieren. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Identifizierung koexistierender Phasen wie Tridymit, Kassiterit, Spinell und Olivin sowie deren Wechselwirkungen bei unterschiedlichen Temperaturen und Sauerstoff-Partialdrücken. Die Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in die Optimierung von Schlackenzusammensetzungen und Flussstrategien und steigern die Effizienz von Kupfer-Recyclingprozessen. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Auswirkungen auf das Management zunehmender Verunreinigungen von Kupferschrott und bietet praktische Lösungen für eine nachhaltige Metallrückgewinnung.

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A Combined Molecular Dynamics—Experimental Investigation of Oxidic Slag Properties

Inge Bellemans, Pieter-Jan Boeykens, Héléna Verbeeck, Kim Verbeken

Dieses Kapitel untersucht die Eigenschaften oxidischer Schlacken und konzentriert sich dabei auf ihre elektrische Leitfähigkeit, die für den Betrieb von Elektroöfen bei Recycling- und Dekarbonisierungsprozessen von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie verwendet molekulardynamische Simulationen und experimentelle Untersuchungen, um die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Schlacken, insbesondere im CaO-Al2O3-SiO2-System, zu verstehen. Zwei empirische Kraftfelder werden hinsichtlich ihrer Genauigkeit bei der Simulation von Transporteigenschaften verglichen, und die Bedeutung langer Gleichgewichtszeiten und großer Systemgrößen wird hervorgehoben. Die Forschung befasst sich auch mit den Herausforderungen bei der Messung und Simulation der Schlackenleitfähigkeit und betont die Notwendigkeit sorgfältiger experimenteller Verfahren und realistischer Simulationsbedingungen. Die Ergebnisse tragen zur Entwicklung digitaler Partnerschaften für pyrometallurgische Prozesse bei und unterstützen den Übergang zu nachhaltigeren und effizienteren metallurgischen Verfahren. Das Kapitel schließt mit Einblicken in das Potenzial von ab-initio MD und maschinellem Lernen für zukünftige Forschungen über Schlackeneigenschaften.

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Refractory Wear and WEEE Scrap Recycling

S. Lackner, J. Kreyca, D. Gregurek, J. Schmidl

Das exponentielle Wachstum bei der Nutzung von Elektro- und Elektronikgeräten hat zu einer steilen Zunahme von Elektro- und Elektronik-Altgeräten geführt, was sowohl Herausforderungen als auch Chancen für das Recycling darstellt. Dieses Kapitel geht auf die einzigartigen feuerfesten Verschleißprobleme ein, die beim Recycling von Elektroschrott auftreten, wobei die Auswirkungen unterschiedlicher Schlackenzusammensetzungen, hoher organischer Gehalte und das Vorhandensein gasförmiger Halogene hervorgehoben werden. Es untersucht die unterschiedlichen Eigenschaften von Schlacken auf WEEE-Basis im Vergleich zu traditionellen fayalitischen Schlacken und bietet Einblicke in die chemische Analyse verschiedener Schlacketypen. Der Text schließt mit der Betonung der Bedeutung dauerhafter feuerfester Auskleidungskonzepte und der Notwendigkeit spezieller Recyclingprozesse, um die Komplexität von Elektroschrott effektiv zu bewältigen.

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Sustainable Smelter Modernization: Engineering a Brownfield Solution for a Matte Settling Electric Furnace (MSEF) Replacement

Warren van der Struys, Robert Brandt, Ernest Rex

Das Kapitel geht auf die Komplexität der Modernisierung der Freeport Miami Smelter ein, insbesondere auf den Ersatz des Matte Settling Electric Furnace (MSEF). Zu den Schlüsselthemen gehören die Integration fortschrittlicher Technologien wie Laserscanning und Building Information Modeling (BIM), um die Beschränkungen für Brachflächen zu lösen, die Design- und Betriebsprinzipien des neuen MSEF und die innovativen Lösungen, die zur Überwindung technischer Herausforderungen umgesetzt wurden. Das Projekt zielte darauf ab, die operative Effizienz zu verbessern, Stillstandzeiten zu reduzieren und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Die erfolgreiche Durchführung des MSEF-Ersatzprojekts verbessert nicht nur die operative Effizienz des Freeport Miami Smelter, sondern liefert auch wertvolle Erkenntnisse für ähnliche Modernisierungsbemühungen auf globaler Ebene. Das Kapitel schließt mit der bevorstehenden Installation des neuen MSEF, wobei das Potenzial für eine nachhaltige Modernisierung der Schmelzerei durch innovative technische Lösungen hervorgehoben wird.

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Evaluation of Oxyfuel Combustion Systems for Enhanced Efficiency and Emission Reduction in Launder Heating Applications

B. Ferreira, A. Deneys, W. Mahoney, R. Farshidi, S. Mostaghel, D. Jakelski, R. Berti, H. Villanueva

Diese Studie untersucht die Bewertung von Oxyfuel-Verbrennungssystemen zur Steigerung der Effizienz und Emissionsreduzierung in Wäschereianwendungen, insbesondere im Zusammenhang mit der Kupferschmelze. Die Studie vergleicht die Leistung von Autogen-Brennern mit konventionellen Luftbrennstoffbrennern und konzentriert sich dabei auf Heizraten, Temperaturverteilung und NOx-Emissionen. Der Versuchsaufbau umfasste vier Waschtröge, die mit Thermoelementen zur Messung von Temperaturprofilen ausgestattet waren. Verschiedene Brennerkonfigurationen, darunter Ein- und Mehrfachbrenneraufbauten mit Staging, wurden getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass Autogenbrenner schnellere Heizraten, eine gleichmäßigere Temperaturverteilung und deutlich geringere NOx-Emissionen lieferten. Numerische Simulationen wurden eingesetzt, um Wärmeübertragungsphänomene und Brennereffektivität abzuschätzen und die experimentellen Ergebnisse weiter zu bestätigen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Oxyfuel-Brennern, insbesondere bei gestaffelter Verbrennung, überlegene Leistung und Umweltvorteile bieten, was sie zu einer praktikablen Alternative zu herkömmlichen Luft-Brennstoffsystemen in Wäschereianwendungen macht.

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Integrated Solutions for Processing Complex Concentrates: Codelco’s Approach to Manage Arsenic-Containing Materials with Roasting, Smelting, and Dust Processing

Gerardo R. F. Alvear Flores, Felipe Lagno Sánchez

Dieses Kapitel vertieft Codelcos umfassende Strategie für den Umgang mit arsenhaltigen Kupferkonzentraten, wobei der Schwerpunkt auf Rösten, Schmelzen und Staubverarbeitung liegt. Zunächst wird die globale Nachfrage nach Kupfer und die damit verbundenen Herausforderungen wie Ressourcenkomplexität und Regulierungsdruck skizziert. Der Text stellt dann die fünf Schwerpunkte von Codelco für eine nachhaltige Kupferproduktion vor, mit besonderem Schwerpunkt auf dem Umgang mit Arsen. Das Kapitel bietet einen detaillierten Einblick in die Verarbeitung komplexer arsenhaltiger Konzentrate und beleuchtet verschiedene Technologien und ihre Entwicklungsstadien. Es beschreibt auch das integrierte Verarbeitungszentrum von Codelco im Norden Chiles, zu dem die Rösterei Ministro Hales, die Schmelzerei Chuquicamata und das Werk Ecometales gehören. Das Kapitel schließt mit der Diskussion der Vorteile des Codelco-Ansatzes, wie der Entsorgung von Arsen als stabile Verbindung, der Produktion von nachhaltigem Kupfer und der Fähigkeit, externe arsenhaltige Konzentrate zu verarbeiten. Darüber hinaus werden zukünftige Möglichkeiten und Strategien zur Optimierung des Betriebs dieser Anlagen untersucht.

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Brazilian Ferronickel Smelter Improves Slag Granulation Operation Using Copper Water-Cooled Launders

Marco Santos, Antonio Patricio, Leandro Patricio, Deyvid Silva, José Rodrigues, Manuel Rodriguez, Rafael Carias

Dieses Kapitel untersucht die Transformation des Prozesses der Schlackengranulierung im anglo-amerikanischen Ferronickelwerk Barro Alto in Brasilien. Es geht auf die Herausforderungen ein, mit denen traditionelle Stahlschleudern konfrontiert sind, und auf die innovative Lösung der Implementierung von wassergekühlten Kupferschleudern. Der Text diskutiert die konstruktiven Überlegungen, thermischen Simulationen und operativen Ergebnisse, die den Umstieg rechtfertigten. Er hebt die signifikanten Verbesserungen bei Produktivität, Sicherheit und Wartungseffizienz hervor, die durch diese Modifikation erreicht wurden. Die Studie umfasst auch die Optimierung des Schlackenflusses und der Granulationskontrolle sowie die Verringerung von Spritzern und Leckagen. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Vorteile von Kupferladern, darunter niedrigere Waschtemperatur, verbesserter Schlackenfluss, verlängerte Lebensdauer, einfachere Wartung und erhöhte Sicherheit. Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Vorteile und praktischen Auswirkungen der Einführung wassergekühlter Kupferkessel in Ferronickelschmelzprozessen.

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Post-mortem Investigation of Magnesia-Chromium Brick Corrosion by Speiss in a Copper Smelting Furnace: Key Findings

X. Wen, M. Shevchenko, D. Gregurek, J. Schmidl, L. Konrad, R. Walton, E. Jak

Dieses Kapitel befasst sich mit der post-mortem Untersuchung von Magnesia-Chrom-Ziegelkorrosion, die durch Speiss in Kupferschmelzöfen verursacht wird. Die Studie konzentriert sich auf die Mechanismen der Speiss-Infiltration und -Ablagerung, die Auswirkungen auf die Integrität der feuerfesten Auskleidung und die damit verbundenen chemischen Phasen-Gleichgewichte. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört die Identifizierung eines signifikanten Abbaus im Zusammenhang mit der Bildung komplexer Magnesium-Calcium-Blei-Arsenate. Die Analyse feuerfester und speiss-infiltrierter Proben zeigt die Abstufung der Speiss-Ablagerungen und die Auswirkungen oxidierender Bedingungen auf den feuerfesten Abbau. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass flüssiges Speiss aufgrund seiner hohen Dichte und der verringerten Solidtemperatur effektiv in die feuerfeste Auskleidung eindringt, was zu intergranularer Korrosion und verringerter Abriebfestigkeit führt. Diese detaillierte Untersuchung bietet wertvolle Erkenntnisse über die technischen und ökologischen Herausforderungen bei der Kupferproduktion, insbesondere angesichts des steigenden Arsengehalts in den Rohstoffen.

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Integrated Experimental High Temperature Viscosity Measurement and Modeling Research in Multicomponent Slag System

D. Fadhlurrahman, R. Starykh, M. Shevchenko, E. Nekhoroshev, E. Jak

Dieses Kapitel befasst sich mit der entscheidenden Rolle der Viskosität in Schlackensystemen, insbesondere in metallurgischen Prozessen. Er beleuchtet die Herausforderungen und Fortschritte bei der Messung der Hochtemperaturviskosität mittels der rotierenden Bob-Methode und betont die Bedeutung der Minimierung von Verunreinigungen durch innovative Tiegelkonstruktionen. Die Studie untersucht auch die Entwicklung und Optimierung von Viskositätsmodellen wie dem Modifizierten Polynom-Modell und dem Quasichemical Viscosity Model, die für die Vorhersage des Schlackenverhaltens unter verschiedenen Bedingungen unverzichtbar sind. Die Integration experimenteller Daten mit diesen Modellen ermöglicht ein genaueres Verständnis der Schlackenviskosität, die für die Optimierung industrieller Prozesse von entscheidender Bedeutung ist. Das Kapitel schließt mit Einblicken in die praktische Anwendung dieser Forschung und zeigt, wie sie zur Verbesserung des Schlackenmanagements im industriellen Umfeld, insbesondere in der Sekundärkupferverhüttung, eingesetzt werden kann. Die detaillierten Analysen und innovativen Ansätze, die in diesem Kapitel vorgestellt werden, machen es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute, die ihr Verständnis der Schlackenviskosität und ihrer Auswirkungen auf metallurgische Prozesse verbessern wollen.

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Blister Copper Taphole Monitoring Development

F. Marx, D. Bezuidenhout, L. Nel, N. Daly, A. Gibson

Dieses Kapitel vertieft die kritischen Aspekte der Überwachung und Wartung von Kupferblisterlöchern im Schmelzbetrieb. Es untersucht die Integration verschiedener Faktoren, die die Leistung von Absperrlöchern beeinflussen, darunter Design, Installation und Abzapfungspraktiken. Der Text unterstreicht die Herausforderungen bei der genauen Beurteilung des Zustands von Pfandlöchern und die Grenzen traditioneller Wartungsstrategien. Innovative Methoden wie Finite-Elemente-Analyse (FEA) -Modelle und optimierte Thermoelementplatzierung werden diskutiert, um die Genauigkeit der Verschleißmessungen von Bandlöchern zu verbessern. Die Studie untersucht auch die Auswirkungen der Kühlwassertemperatur auf den Verschleiß von Leitungsbohrungen und schlägt datengestützte Strategien für eine effizientere Wartung vor. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass besser gelegene Schutzrohre und eine verbesserte Kontrolle der Installationsmethoden die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Verschlusslöchern verbessern können, was letztlich zu sichereren und kosteneffektiveren Schmelzvorgängen führt.

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Novel Copper Slag Cleaning Furnace Design, Supply and Construction

F. Marx, H. Joubert, J. Jonker, T. Peng, B. Matsetela

Das Kapitel befasst sich mit der Konzeption und dem Bau eines neuartigen Schlackenreinigungsofens für die Kupferschmelze Kamoa in der Demokratischen Republik Kongo. Es untersucht den Direct-to-Blister-Schmelzprozess (DBF), bei dem hochreines Kupfermetall produziert wird, und die entscheidende Rolle des Schlackenreinigungsofens (SCF) bei der Optimierung von Gewinnung und Produktion. Der Text hebt die gemeinsamen Bemühungen zwischen Tenova Pyromet und China Nerin Engineering Co., Ltd. hervor, die zu einem flexiblen und klassenführenden Schlackenreinigungsbetrieb führten. Außerdem wird die innovative Elektrodenkonfiguration diskutiert, die während des Schlackenreinigungsprozesses unterschiedliche Stromzufuhr an verschiedenen Orten und zu unterschiedlichen Zeiten ermöglicht. Das Kapitel endet mit der erfolgreichen Kaltinbetriebnahme des Schlackenreinigungsofens und der geplanten Warminbetriebnahme innerhalb des Jahres 2025, wodurch sich der Kupferminenkomplex Kamoa als einer der größten Kupferproduzenten der Welt positioniert.

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Optimizing Feed System Performance in Rio Tinto Kennecott Flash Smelting: Challenges and Solutions

Aibyek Khamkhash, Suresh Krishnamurthy, Leandro Meneses, Ram Muthuraman, David Manczak

Das Kapitel geht den Herausforderungen nach, vor denen die Rio Tinto Kennecott Smelter bei der Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Wärmelast und einer gleichmäßigen Materialverteilung in ihrem Flash-Schmelzofen steht. Er beleuchtet die Probleme des ungleichmäßigen feuerfesten Verschleißes und der Akkumulationsmuster, die mit dem ursprünglichen Futtersystemdesign verknüpft waren. Der Text beschreibt die wesentlichen Verbesserungen, die während der Stilllegung im Juli 2024 durchgeführt wurden, einschließlich der Installation einer neuen Futterbehälterrutsche, einer Luftrutsche im Metso-Stil, einer Futtereinlaufrutsche und eines Metso-Octaburner-Dispergierers. Diese Upgrades zielten darauf ab, die Verteilung der Futtermittel und die Luftzufuhr zu verbessern, was zu gleichmäßigeren Temperaturprofilen und geringerem feuerfesten Verschleiß führte. Das Kapitel diskutiert auch die Herausforderungen nach der Inbetriebnahme, wie häufige Säureanlagenreisen und der daraus resultierende zunehmende Gegendruck im Plenum. Lösungen für diese Probleme, einschließlich Umbauten im Plenum und Modernisierungen der Gebläse, werden im Detail untersucht. Im Abschnitt zur Leistungsbewertung werden Daten über die Hauttemperaturen von Reaktionsschächten, Einspeisethermoelemente und den Kupfergehalt in Schlacke präsentiert, die die durch die Upgrades erzielten Verbesserungen veranschaulichen. Regelmäßige interne Inspektionen bestätigten die positiven Auswirkungen der neuen Komponenten auf die Ofenleistung. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der operativen Verbesserungen und Empfehlungen für weitere Verfeinerungen, um langfristige Stabilität und Effizienz beim Blitzschmelzprozess zu gewährleisten.

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Evaluation of Implementation Trefimet High-Tech Thermal Lances on Tapping Process at BHP Olympic Dam Operation

Sebastián Núñez, Antonio Umaña, Abigaile Gibson, Danny Jenkins

Dieses Kapitel befasst sich mit der Bewertung von High-Tech-Thermallanzen, insbesondere des Trefimet-Modells TR-38, für den Gewindebohrprozess im elektrischen Schlackenreinigungsofen am BHP Olympic Dam. Die Studie vergleicht die Leistung, Geschwindigkeit und den Verschleiß von Leitungsbauteilen des TR-38 mit herkömmlichen Brennstäben. Labortests und Feldversuche am Olympic Dam zeigten deutliche Leistungsverbesserungen, wobei der TR-38 eine um 128% höhere Geschwindigkeit erreichte und die pro Öffnung verwendeten Produktmeter um 61% reduzierte. Darüber hinaus zeigte der TR-38 eine 30% ige Zunahme der verbleibenden minimalen Feuerfestdicke, was auf potenzielle Vorteile für die Langlebigkeit von Leitungsbauteilen hindeutet. Das Kapitel behandelt auch die Methode zur Anforderungsanalyse und die Korrelation zwischen Labor- und Feldtestergebnissen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Implementierung der Wärmelanze TR-38 die Betriebseffizienz, Sicherheit und Kosteneinsparungen beim Abzapfen verbessern könnte. Zukünftige Arbeiten umfassen Langzeittests, um diese Ergebnisse weiter zu validieren und die Auswirkungen auf die Sicherheit und die Verringerung von Zwischenfällen zu bewerten.

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Impact of Sphalerite on the Olympic Dam Surface Processing Flowsheet

Samuel Carey, Vanessa Liebezeit

In diesem Kapitel wird der Einfluss von Sphalerit auf die Oberflächenverarbeitung des Olympic Dam, einer der größten Kupfer- und Goldvorkommen der Welt, untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf dem Saphires-Minengebiet, das einzigartige Zinkkonzentrationen in Sphalerit aufweist und metallurgische Verarbeitungsrisiken birgt. Das Kapitel untersucht die Mineralogie und das metallurgische Verhalten von Sulfiden, wobei das Kupfer-Schwefel-Verhältnis als Schlüsselindikator hervorgehoben wird. Es werden die Verarbeitungsabläufe einschließlich Konzentrations-, Schmelz- und Raffineriekreisläufe sowie Auslaugungsprozesse zur Kupfer- und Urangewinnung diskutiert. Das Kapitel berührt auch die historischen und jüngsten Untersuchungen des Saphirgebiets und gibt Einblicke in sein Potenzial für zukünftige Expansionsprojekte. Die Leser werden ein umfassendes Verständnis der Herausforderungen und Chancen erhalten, die das Vorhandensein von Sphalerit im Saphir-Minengebiet mit sich bringt, und seiner Auswirkungen auf den gesamten Verarbeitungsfluss am Olympic Dam.

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Arsenic in Copper Refining and Its Influence on Refractory Lining

Klaudia Wisniewska-Tobiasz

Dieses Kapitel geht den Herausforderungen nach, die Arsen in der Kupferraffination darstellt, und konzentriert sich auf seine Auswirkungen auf feuerfeste Auskleidungen. Es untersucht die zunehmende Präsenz von Arsen in Kupfererzen und seine schädlichen Auswirkungen auf den Raffinationsprozess und Feuerfestmaterialien. Das Kapitel untersucht verschiedene Methoden zur Arsenentfernung, einschließlich Röstung, Konzentratmischung und Erzauslaugung, wobei ihre Wirksamkeit und Anwendung hervorgehoben werden. Sie untersucht auch die Korrosion feuerfester Materialien durch Arsenoxide und arsenhaltige Schlacken und liefert detaillierte Post-Mortem-Analysen und thermodynamische Modellrechnungen. Die Ergebnisse offenbaren die Mechanismen der Korrosion und die Bildung neuer Phasen, die zum Verschleiß feuerfester Auskleidungen beitragen. Das Kapitel schließt mit der Betonung, wie wichtig es ist, die korrosiven Auswirkungen von Arsen zu verstehen und abzumildern, um die Haltbarkeit feuerfester Materialien in Kupferraffinerieprozessen zu verbessern.

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Olympic Dam Electric Slag Cleaning Furnace Blister Taphole Optimisation for Increased Copper Production

Abigaile Gibson, Kathy Ehrig, Vanessa Liebezeit, Danny Rhys Jenkins

Dieses Kapitel befasst sich mit der Optimierung des Blisterlochdesigns im Electric Slag Cleaning Furnace (EF) am Olympic Dam, um die Kupferproduktion und -sicherheit zu steigern. Zu den Schlüsselthemen zählen die entscheidende Rolle feuerfester Materialien, die Auswirkungen von Wartungsstrategien auf die Ofenleistung und die Ergebnisse von Versuchen, die verschiedene Feuerfesttypen verglichen haben. Das Kapitel unterstreicht die Bedeutung der Auswahl der richtigen feuerfesten Materialien, um mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen standzuhalten, und diskutiert die Konstruktion und Wartung von Klemmlöchern, um den Produktionsdurchsatz zu steigern. Die Ergebnisse aus Versuchen, die Feuerfestmaterialien RK10SR und RK30SR verglichen, werden vorgestellt und zeigen ihre Leistungsfähigkeit unter ähnlichen Betriebsbedingungen. Die Schlussfolgerung betont die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Optimierung feuerfester Materialien und Wartungsverfahren, um eine erhöhte Kupferproduktion und -sicherheit zu erreichen.

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Abstract

As we move towards green energy from renewable sources, copper is an essential resource to support decarbonisation of the modern world. The demand for copper is increasing whilst the available copper resources are degrading in quality. One challenge for the future is how we can optimise existing processes to support an increase in copper production. Copper is produced at the BHP Copper SA Smelter based at Olympic Dam. The Electric Slag Cleaning Furnace (EF) blister taphole refractory materials and throughput variables are analysed to enable a safe increase in taphole refractory life. An increase in refractory life results in the potential for more copper throughput of the taphole between planned maintenance periods. Alumina (Al₂O₃) refractory with 30% chromium oxide (Cr₂O₃) (RK30SR) has been trialled in direct comparison to the existing Al₂O₃ refractory with 10% Cr₂O₃ (RK10SR) to determine whether there are advantages for either composition. Mineralogical analysis on very small sample dimensions (i.e. size) has shown a potential advantage due to the higher amount of Cr₂O₃. Further investigation is advised to provide a sufficient sample size required to validate the results. The Al₂O₃ refractory with 30% Cr₂O₃ is 1.4× more expensive than the Al₂O₃ refractory with 10% Cr₂O₃ and therefore should only be implemented once additional throughput will be achieved. The previous 2020 target to increase the throughput of the EF blister tapholes by 40% using a new taphole design (Essack et al. in Blister tapping: increasing production with CFD. Santiago, pp. 655–665) installed in 2021 has been achieved with the existing lower Cr₂O₃ refractory. The maximum allowable copper tonnes tapped through the taphole is the current driver of downtime for refractory replacement. The existing refractory is sufficient to achieve another 20% improvement from the 2020 tonnes limit. At this point, the number of lances used to open the taphole becomes the limitation for copper production. Therefore, the impact of lance usage needs to be addressed as a priority with continuation of the refractory trial once higher lance throughput is achieved, and any benefits expected from the Al₂O₃ refractory with 30% Cr₂O₃ can be realised whilst in use.

Thermodynamic Behavior of Tin in Primary/Secondary Smelting Systems Using Lime-Ferrite Slag

Naoyuki Hashimoto, Shigeru Ishikawa, Fumito Tanaka

In diesem Kapitel wird das thermodynamische Verhalten von Zinn in primären und sekundären Kupferschmelzanlagen unter Verwendung von Kalk-Ferritschlacke untersucht. Die Studie konzentriert sich auf die Löslichkeit und Verteilung von Zinn unter verschiedenen Bedingungen, darunter Temperatur, Sauerstoffpotenzial und das Fe / CaO-Verhältnis. Schlüsselergebnisse zeigen, dass die Löslichkeit von Zinn in Kalk-Ferrit-Schlacke mit höheren Temperaturen und niedrigerem Sauerstoffpotenzial zunimmt. Das Phasengleichgewicht zwischen Schlacke und geschmolzenem Kupfer wird sorgfältig untersucht, wobei die Bildung unterschiedlicher Zinnoxide und ihr Einfluss auf die Zusammensetzung der Schlacke hervorgehoben werden. In der Studie werden auch die praktischen Auswirkungen auf die Kupferverhüttung und -verarbeitung diskutiert, insbesondere wenn es sich um zinnreiche Futtermittel handelt. Durch die Kontrolle des Fe / CaO-Verhältnisses können die Betreiber die Ausfällung von Magnetit und Stannoxid vermeiden und so eine kontinuierliche und effiziente Kupferproduktion sicherstellen. Diese Forschung ist Teil eines umfassenderen Projekts, das darauf abzielt, die Nachhaltigkeit der Kupferpyrometallurgie durch intensives Recycling zu verbessern.

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Application of XGC Cyclone Smelting and Electrical Furnace Slag Cleaning for India KCL Smelter

Tang Bin, Jianjun Liu, Weian Fu, Weizhong Guo, Gengtao Chen, Zhengzhu Jian, Jinhui Liu, Jian Zhang, Yutong Cai

Dieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung von XGC-Zyklonschmelze und Elektroofenreinigungstechnologien in der KCL-Schmelze, einem hochmodernen Kupferwerk mit einer Kapazität von 500 KTPA. Der Text hebt den Einsatz von zwei elektrischen Schlackenreinigungsöfen hervor, um den Kupfergehalt in der Schlacke wirksam zu reduzieren. Es bietet einen eingehenden Einblick in die Funktionsweise des Zyklonkonzentrat-Brenners, der häufige Probleme wie Konzentratabscheidung und Überhitzung löst und so die Betriebsrate und Sauerstoffausnutzung des Flashofens verbessert. Das Kapitel untersucht auch die Struktur und Funktion des Blitzschmelzofens, einschließlich Reaktionsturm, Absetzer und Aufnahmeschacht. Darüber hinaus wird der Prozess der Schlackenreinigung im Elektroofen diskutiert, wobei die Behandlung sowohl der Blitzofenschlacke als auch der Schlacke im Peirce Smith Konverter detailliert beschrieben wird. Der Text endet mit der voraussichtlichen Fertigstellung des Projekts im Juli 2025 und positioniert die KCL-Schmelze als Modell für Kupferschmelzanlagen weltweit. Mit seinen detaillierten technischen Indikatoren und 3D-Modelldiagrammen bietet dieses Kapitel einen umfassenden Überblick über diese fortschrittlichen Technologien, was es zu einer unverzichtbaren Lektüre für Fachleute auf diesem Gebiet macht.

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CAPEX Structure of Greenfield Copper Smelter Investment

Lauri Pesonen, Hannu Johto, Ville Sihvola

Dieses Kapitel vertieft die CAPEX-Struktur von Kupferschmelzanlagen auf der grünen Wiese und hebt die wachsende Nachfrage nach Kupfer hervor, die durch globale Megatrends angetrieben wird. Darin werden die Herausforderungen untersucht, diese Nachfrage durch Investitionen in Industriebrachen und die Notwendigkeit einer Ausweitung der Primärproduktion zu decken. Der Text enthält eine detaillierte Aufschlüsselung der Kostenkomponenten eines typischen Schmelzerkomplexes, einschließlich der Lagerung von Futtermitteln, Schmelzöfen, Umrüstöfen und verschiedener anderer wichtiger Bereiche. Es wird auch der Einfluss verschiedener Parameter auf die Wirtschaftlichkeit der Investition diskutiert, wie etwa der Einfluss des Standorts auf die Personalstundenkosten und die Bedeutung der Bereitstellung mechanischer Ausrüstung. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der Kostenstruktur und der Auswirkungen verschiedener Projektphasen auf die Gesamtkosten und bietet wertvolle Erkenntnisse für Fachleute in der Bergbau- und Metallurgie.

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Metallurgical Education—A Sound Investment for the Future

Peter C. Hayes

Das Kapitel vertieft sich in das drängende Problem des weltweiten Mangels an Metallurgie-Ingenieuren und hebt die rückläufige Zahl von Hochschulabsolventen und die Schließung von Metallurgie-Programmen an westlichen Universitäten hervor. Er diskutiert die Auswirkungen dieses Mangels auf die Nachhaltigkeit der Disziplin und die Fähigkeit, zukünftige Produktionsziele zu erreichen. Der Text betont die Notwendigkeit erhöhter Investitionen in metallurgische Verarbeitung und Ausbildung, um den globalen Herausforderungen in den Bereichen Energieerzeugung, Transport und Herstellung fortschrittlicher Materialien zu begegnen. Sie untersucht auch die Rolle der Industrie bei der Entwicklung von Arbeitskräften in der Metallurgie für die Zukunft und schlägt praktische Wege vor, um junge Menschen für eine Karriere in der Metallurgie zu gewinnen und zu inspirieren. Das Kapitel schließt mit einem Aufruf zum Handeln an Industrie und Regierung, Investitionen in die metallurgische Ausbildung und die Entwicklung der Arbeitskräfte Priorität einzuräumen, um die langfristige Nachhaltigkeit des Sektors sicherzustellen.

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Research and Implementation Program on Phase Equilibria and Thermodynamics of Molten Slags, Matte, Speiss, and Metal Systems for Primary and Secondary Pyrometallurgy

E. Jak, M. Shevchenko, D. Shishin, J. Chen

Dieses Kapitel vertieft sich in das Forschungs- und Umsetzungsprogramm, das sich auf Phasengleichgewichte und Thermodynamik von geschmolzenen Schlacken, matten, speißartigen und metallischen Systemen konzentriert, die für die primäre und sekundäre Pyrometallurgie von entscheidender Bedeutung sind. Er untersucht die Bedeutung der Thermodynamik und des Phasengleichgewichts bei der Optimierung pyrometallurgischer Prozesse und betont die Kontrolle wichtiger Ausgangsparameter wie chemische Zusammensetzung, Wärmebilanz und Phasengleichgewicht. Der Text behandelt die Entwicklung fortschrittlicher thermodynamischer Vorhersagewerkzeuge, die für die Prozessoptimierung unverzichtbar sind und in "Pyro-GPS" -Systeme zur Optimierung komplexer Anlagenflüsse integriert werden können. Darüber hinaus wird die Integration experimenteller und thermodynamischer Modellierung hervorgehoben, die die rasche Entwicklung komplexer thermodynamischer Datenbanken ermöglicht hat. Das Kapitel skizziert auch den aktuellen Stand der Entwicklung thermodynamischer Datenbanken, einschließlich jüngster Überarbeitungen und Verbesserungen, und diskutiert die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Industrie und Regierung bei der Förderung von Innovationen in diesem Bereich. Darüber hinaus geht es um den Bedarf an qualifiziertem Personal und die Rolle von Universitätswissenschaftlern bei der Überbrückung der Kluft zwischen Forschung und industrieller Praxis. Der Text schließt mit einem Aufruf zu gemeinsamen Anstrengungen, um die Digitalisierung pyrometallurgischer Prozesse voranzutreiben, und hebt die damit verbundenen erheblichen Chancen und Risiken hervor.

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Abstract

Modern society challenges include increasing overall metal demand and associated shortage of good quality concentrates, increasing variety of metals needed for high-technological devices, changes associated with energy transition, rapid growth of recycling, present sustainability, circular economy, and environmental constraints. These factors increase the complexity of the pyrometallurgical process chemistry that in turn require robust predictive capabilities. Significant recent progress in analytical and experimental techniques, thermodynamic theory, and computational capabilities in high-temperature research are critical to tackle this task. An integrated experimental and thermodynamic modelling research program on complex multicomponent multi-phase gas–slag–matte–speiss–metal–solids systems with the Cu₂O–PbO–ZnO–FeO–Fe₂O₃–CaO–Al₂O₃–MgO–SiO₂–S major and As–Sn–Sb–Bi–Ag–Au–Ni–Co–Cr–Na minor elements is under way in response. The program has been supported for nearly two decades by several consortia currently consisting of 15 major international companies with over 30 operations in 15 countries around the world that brings together many different groups of professionals. The experiments involve high-temperature equilibration in controlled gas atmospheres, rapid quenching, and direct measurement of equilibrium phase compositions using a combination of the microanalysis techniques including electron probe X-ray microanalysis and laser ablation ICP-MS. The thermodynamic modelling is undertaken using the FactSage™ software package with advanced thermodynamic solution models. Implementation of the research outcomes involves ongoing collaboration of researchers and industry technologists and systematic advanced professional training. An overview of recent progress in research, implementation, and applications in industrial practice will be presented in the paper. The aim of the paper is to share the authors’ experiences in developing and running this research program to facilitate possible future further developments and collaborations in the field of complex pyrometallurgy thermochemistry research.

Thermochemistry Study for BHP Olympic Dam Copper Electric Slag Cleaning Furnace Optimization

Fauzi Rizky Ananda, Hamed Abdeyazdan, Maksym Shevchenko, Jeff Chen, Denis Shishin, Robert West, Mark O’Sullivan, Emily Fletcher, Evgueni Jak

Dieses Kapitel befasst sich mit der Thermochemie elektrischer Kupferschlackenreinigungsöfen, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf dem System "CuO 0,5" - "FeO" -MgO-SiO 2 liegt. Die Studie untersucht die Phasengleichgewichte und den Einfluss des Sauerstoff-Partialdrucks auf die Kupferlöslichkeit bei der Schlacken- und Eisenverteilung in der Metallphase. Durch experimentelle Techniken und industrielle Probenanalysen bietet die Forschung Einblicke in die chemische Wechselwirkung und Thermochemie des pyrometallurgischen Kupferprozesses. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des Sauerstoff-Partialdrucks bei der Kontrolle der Kupfer- und Eisenkonzentrationen, der für die Optimierung des Ofenbetriebs und die Minimierung der Eisenablagerungen in nachgelagerten Prozessen von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie bietet auch einen Vergleich zwischen experimentellen Ergebnissen und thermodynamischen Modellen und betont die Notwendigkeit präziser Vorhersagen zur Verbesserung der Prozessergebnisse.

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Failure Analysis and Corrective Actions for Propane Gas Feed Pipes in Copper Anode Furnaces

Jaakko Korpela, Esa Peuraniemi, Juha Järvi, Petri Latostenmaa

Dieses Kapitel befasst sich mit der Fehleranalyse und den Korrekturmaßnahmen für Propangasspeiserohre in Kupferanodenöfen in Boliden Harjavalta. Die Analyse identifiziert die Ursachen von Rohrausfällen, darunter Hochtemperatursulfidierung, chloridinduzierte Korrosion und strukturelle Schwächen. Korrekturmaßnahmen umfassten die Überarbeitung der Betriebsanleitung, die Prüfung verschiedener Rohrmaterialien und schließlich die Neukonstruktion des Rohres, um eine größere Haltbarkeit zu erreichen. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verringerung von Rohrausfällen, was sowohl die Produktionsstabilität als auch die Sicherheit erhöht. Das Kapitel unterstreicht auch die Bedeutung einer ordnungsgemäßen Installation und die Auswirkungen des Verschleißes der Ofenauskleidung auf die Langlebigkeit der Rohre. Durch die Lösung dieser Probleme hat Boliden Harjavalta die Zuverlässigkeit und Sicherheit seines Kupferproduktionsprozesses verbessert.

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Advanced Design of Injector System for Bath Smelting Technology

Michael Kalisch, Andreas Kemminger, Hans-Jürgen Odenthal, Damara Adiasa, Markus Andreas Reuter

Dieses Kapitel befasst sich mit dem fortschrittlichen Design von Injektorsystemen für die Badschmelztechnologie, wobei der Schwerpunkt auf dem BlueSmelter-Prozess liegt. Das Injektorsystem, eine Kombination aus Sauerstoff-Luft-Injektor und Gasbrenner, führt einen Überschallgasstrahl in eine flüssige Schmelze ein, wodurch das Mischen, die Reaktion und der Massentransfer verbessert werden. Design und Betrieb des Injektorsystems sind für effiziente pyrometallurgische Prozesse von entscheidender Bedeutung, und der Text erläutert detailliert die Komponenten des Injektors, die Funktionsweisen sowie die Ergebnisse von Versuchen im Labormaßstab und CFD-Simulationen. Das einzigartige Design des Injektorsystems, einschließlich des Einsatzes einer Laval-Düse und des koaxialen Strömungsbetriebs, wird durch seine Fähigkeit hervorgehoben, die Länge des Sauerstoffstrahls im Überschallbereich zu maximieren. Der Text diskutiert auch die Rolle des Injektors in verschiedenen pyrometallurgischen Anwendungen, einschließlich des BlueSmelter-Verfahrens, und die Ergebnisse experimenteller Tests und Simulationen, die die Wirksamkeit des Injektors belegen. Das Kapitel schließt mit einem Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und die möglichen Anwendungen des Injektorsystems in anderen pyrometallurgischen Prozessen.

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Real-Time Estimation of Slag Chemical Composition in Direct-To-Blister Flash Furnace Using a High-Temperature Optical Probe

F. Perez, Jonathan Torres-Sanhueza, F. Lamas, E. Flores, B. Rossel, S. Torres, R. Parra, J. Barbante, Mark O’Sullivan

Dieses Kapitel untersucht die Implementierung und Validierung eines optischen Sondensystems, das durch Deep-Learning-Modelle unterstützt wird, um den Gehalt an Schlackenkupfer in Echtzeit innerhalb eines direkten Blisterschmelzprozesses zu überwachen. Die Studie beleuchtet die Herausforderungen beim Kupferschmelzen, darunter hohe Temperaturen, korrosive Gase und Staub, die den Einsatz traditioneller Messtechniken erschweren. Das optische Sondensystem nutzt Plancks Radiometrie, um die Bestrahlungsstärke der Schlackenoberfläche, die Temperatur und die spektrale Emissivität zu berechnen, die dann als Input für tiefe Lernmodelle verwendet werden. Das System wurde in einem realen Szenario am Direkt-Blister-Flash-Ofen des Olympic Dam validiert, was seine Effektivität bei der Bereitstellung von Echtzeit-Schätzungen des Schlackenkupfergehalts zeigte. Die Integration von Prozessdaten, wie etwa Kupferkonzentrat, verbessert die Genauigkeit des Modells weiter und reduziert Vorhersagefehler. Das Kapitel behandelt auch die Konstruktion und Installation der optischen Sonde, um sicherzustellen, dass sie den rauen Betriebsbedingungen standhalten kann. Die Ergebnisse zeigen, dass das rein radiometrische Modell einen durchschnittlichen absoluten Fehler von 1,07% bei einer Standardabweichung von 1,37% aufweist, während das vorschubratunterstützte Modell die Genauigkeit mit einem durchschnittlichen absoluten Fehler von 0,90% und einer Standardabweichung von 1,18% verbessert. Diese Studie unterstreicht das Potenzial der Kombination von optischer Sensorik und tiefem Lernen zur Verbesserung der Prozesskontrolle und Effizienz beim Kupferschmelzen.

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New Copper Smelter: How to Select the Right Technology and Configuration?

Curtis Strong, Samira Sokhanvaran, Ian Candy

Das Kapitel untersucht die zentrale Rolle von Kupfer bei der Energiewende, angetrieben durch seine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, die für Technologien und Rechenzentren im Bereich erneuerbarer Energien unverzichtbar ist. Sie unterstreicht den prognostizierten steilen Anstieg der Kupfernachfrage aufgrund des globalen Wandels hin zu sauberer Energie und steigendem Computerbedarf. Der Text untersucht die aktuelle weltweite Dynamik von Kupferangebot und -nachfrage, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Dominanz der chinesischen Schmelzkapazitäten liegt. Es bietet eine eingehende Analyse verschiedener Kupferschmelztechnologien, darunter Bottom-Blown-Öfen, Direct-to-Blister-Prozesse, Flash-Schmelzen und Mitsubishi Continuous Processes. Das Kapitel behandelt auch die Faktoren, die die Auswahl der Schmelztechnologien beeinflussen, wie Kapital- und Betriebskosten, Anlagendurchsatz und Umweltauswirkungen. Abschließend wird betont, wie wichtig es ist, projektspezifische Beschränkungen und Ziele bei der Auswahl einer Schmelztechnologie zu berücksichtigen und das Schmelzflussheft zu definieren, um die Wahrscheinlichkeit eines Projekterfolgs zu maximieren.

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Innovative Slag Detection for Improved Copper Recovery, Efficiency, and Safety in Smelting Operations

Derek Stuart

Dieses Kapitel untersucht die Anwendung des LAND-Schlackenerkennungssystems (SDS) in der Kupferschmelze und konzentriert sich dabei auf seine Fähigkeit, Metallrückgewinnung, Effizienz und Sicherheit zu verbessern. Das System verwendet Infrarot-Aufnahmen mittlerer Wellenlänge (MWIR) bei 3,9 µm, um Kupfermatte von Schlacke aufgrund ihrer unterschiedlichen Emissionswerte zu unterscheiden. Dieser automatisierte Ansatz ersetzt traditionelle manuelle Methoden und bietet schnellere, zuverlässigere und wiederholbare Ergebnisse. Die SDS verringern nachweislich den Schlackenübertrag um bis zu 25%, wie ein Proof-of-Concept-Versuch in einer europäischen Anlage gezeigt hat. Die Bedienoberfläche des Systems bietet Echtzeit-Visualisierung und Quantifizierung des Schüttgusses, was die Entscheidungsfindung verbessert und Kupferverluste minimiert. Über eine verbesserte Rückgewinnung hinaus erhöht das Sicherheitsdatenblatt die Sicherheit des Bedieners erheblich, indem es die Notwendigkeit einer direkten visuellen Beobachtung geschmolzenen Materials beseitigt. Die Umsetzung der Strategie für nachhaltige Entwicklung in der Kupferverhüttung ist ein bedeutender Schritt hin zu nachhaltigeren Verfahren, die den Bedarf an zusätzlichen Rohstoffen verringern und Abfall minimieren. Die Abhängigkeit des Systems von der Mittelwellenlängen-Infrarottechnologie spielt eine entscheidende Rolle für seine Wirksamkeit und ermöglicht eine präzise Differenzierung auch unter schwierigen Bedingungen. Die kombinierten Vorteile verbesserter Erholung, verbesserter Sicherheit und gesteigerter Effizienz positionieren die Sicherheitsdatenblätter als unverzichtbares Werkzeug für moderne Kupferschmelzbetriebe.

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Proposal for Strengthening of Smelting-Refinery Capacity in Chile—Chuquicamata Workers’ Union Codelco Chile

Hernán Guerrero Maluenda

Dieses Kapitel befasst sich mit der dringenden Notwendigkeit, die Kapazitäten der Schmelzerei-Raffinerie (FuRe) in Chile zu stärken, mit besonderem Schwerpunkt auf der Chuquicamata Division von Codelco. Der Text unterstreicht die strategische Bedeutung des FuRe-Geschäfts in der Wertschöpfungskette der Kupferproduktion und betont die Umwandlung komplexer Konzentrate in hochreine Kupferkathoden. Darin werden die einzigartigen Herausforderungen untersucht, die ein hoher Arsengehalt in Chuquicamatas Konzentraten und der Wettbewerbsdruck durch chinesische Schmelzereien mit sich bringen. Der Vorschlag skizziert mehrere Entwicklungsalternativen, einschließlich der Einführung fortschrittlicher Technologien wie Blitzschmelze und kontinuierlicher Umwandlungsprozesse, um die Produktivität zu steigern und die Betriebskosten zu senken. Darüber hinaus wird die Bedeutung proaktiver Wartung und der Implementierung neuer Managementmodelle diskutiert, um Nachhaltigkeit und operative Exzellenz zu gewährleisten. Das Kapitel schließt mit der Empfehlung, Vormachbarkeits- und Machbarkeitsstudien durchzuführen, um den besten Geschäftsfall für Codelco zu bewerten und sicherzustellen, dass der FuRe-Komplex wettbewerbsfähig und ökologisch nachhaltig bleibt.

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Influence of Minor Elements on Liquidus Temperature in the Cu–As–Sb–S System and Its Implications on the Degradation of a Sole in a Copper Flash Smelting Furnace

Roberto Parra, Camila Mora, Pablo Urzúa, Juan Pablo Harcha, José Palacios

Dieses Kapitel vertieft sich in die komplexe Welt der Speißbildung in Kupfer-Blitzschmelzöfen und konzentriert sich auf die zentrale Rolle kleinerer Elemente wie Schwefel, Antimon und Blei. Durch fortschrittliche thermodynamische Modellierung mit FactSage zeigt die Studie, wie diese Elemente die Liquidus- und Solidustemperaturen signifikant verändern und damit die Stabilität und das Infiltrationspotenzial von Speiss beeinflussen. Die Forschung unterstreicht die entscheidenden Auswirkungen des Arsengehalts auf den Ofenbetrieb und zeigt, wie sein Vorhandensein die Temperaturen auf bis zu 300 ° C senken kann, was das Eindringen in feuerfeste Materialien erleichtert. Die Studie untersucht auch die Bildung verschiedener intermetallischer Verbindungen und ihre Phasenübergänge und liefert eine detaillierte Karte der Phasenstabilität unter verschiedenen Bedingungen. Letztlich unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung einer präzisen Kontrolle der Arsen- und Kupfergehalte, um die Speicherbildung zu verringern und die Lebensdauer des Ofens zu verlängern.

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Characterization of Accelerated Sole Degradation by Speiss Infiltration in a Flash Smelting Furnace

Roberto Parra, Camila Mora, Pablo Urzúa, Juan Pablo Harcha, José Palacios

Dieses Kapitel befasst sich mit dem kritischen Problem des alleinigen Abbaus von Flash Shmelting Ofen (FSF) durch Speiss-Infiltration, einer Cu-As-reichen metallischen Phase mit niedrigem Schmelzpunkt und hoher Dichte. Zur Charakterisierung des Infiltrationsprozesses und der chemischen Wechselwirkungen innerhalb feuerfester Steine werden verschiedene analytische Techniken eingesetzt, darunter optische Mikroskopie, Röntgenbeugung (XRD), Röntgenfluoreszenz (XRF) und Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Spektroskopie (SEM-EDS). Die Forschung vergleicht auch das Infiltrationsverhalten verschiedener feuerfester Ziegel mit der Sessile-Drop-Technik. Schlüsselergebnisse zeigen, dass Speiss-Infiltration zu einer mechanischen Schwächung und chemischen Reaktionen mit Periklas (MgO) und Chromit (Cr ₂ O) führt, was den Abbau des feuerfesten Materials beschleunigt. Die Studie identifiziert die Bildung von Magnesiummetaarsenat (Mg в (AsO в) ₂) als signifikanten Faktor beim chemischen Abbau. Darüber hinaus bestätigt die thermodynamische Modellierung, dass geringfügige Elemente wie As, S, Sb und Pb die Speicherinfiltration signifikant beeinflussen, indem sie ihre Solidu- und Liquidustemperaturen senken. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen zur Verringerung der Speisenbildung und -infiltration, wie etwa der Staubrezirkulation, der Regulierung des Cu-Gehalts in der Matte und der Optimierung der Sohlenkonstruktion, um die Resistenz gegen Speisenbenetzung zu erhöhen.

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Purge Gas Preheating for Enhanced Steam Dryer Operation in Concentrate Drying

Carl-Gustav Berg, Johannes Lehtonen, Jussi Vaarno, Juho Kyllönen

Dieses Kapitel befasst sich mit der Integration eines Spülgasvorwärmsystems in Kumera-Dampftrockner, die in der Kupferschmelze eingesetzt werden. Darin werden die Vorteile in Form von Energieeinsparungen, erhöhter Verfügbarkeit der Ausrüstung, verringertem Wartungsbedarf und niedrigeren Emissionen untersucht. Die Studie bewertet die ökologischen, betrieblichen und wirtschaftlichen Vorteile der Vorwärmung von Spülgas und liefert eine umfassende Bewertung ihres Potenzials zur Verbesserung nachhaltiger und kosteneffektiver Schmelzbetriebe. Der Text untersucht auch das Design, die Integration und die Wartung des Systems und bietet praktische Einblicke für Branchenexperten. Die Schlussfolgerung unterstreicht die wesentlichen Vorteile des Spülgasvorwärmsystems in allen betrieblichen, ökologischen und wirtschaftlichen Dimensionen und macht es zu einer wertvollen Technologie für moderne Kupferschmelzbetriebe.

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Oxidation–Reduction Process for Copper Concentrates: An Alternative to Smelting–Converting

Igor Wilkomirksy, Marcela Angulo, Roberto Parra, Fernando Parada, Hugo Rojas, Gonzalo Reyes, Maximiliano Roa, Camila Mora

Dieses Kapitel untersucht einen bahnbrechenden Oxidationsreduktionsprozess für Kupferkonzentrate und stellt eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Schmelzverarbeitungsmethoden dar. Der Prozess umfasst zwei Hauptschritte: einen Oxidationsschritt zur Entfernung von Schwefel und zur Umwandlung von Sulfiden in Oxide, gefolgt von einem Reduktionsschritt mit grünem Wasserstoff zur Herstellung von metallischem Kupfer und Magnetit. Das Kapitel befasst sich mit der Entwicklung dieser Technologie im Pilotmaßstab und hebt ihre ökologischen Vorteile hervor, wie verringerte Kohlenstoffemissionen und die Aufwertung von Nebenprodukten wie Magnetit und Kieselsäure. Vorläufige ökonomische Bewertungen werden vorgestellt, die das neue Verfahren mit herkömmlichen Methoden vergleichen und seine Kosteneffizienz aufzeigen. Der Text diskutiert auch Optimierungsalternativen und die potenziellen Auswirkungen auf die Stahl- und Zementindustrie. Die Schlussfolgerung betont die Sensibilität des Prozesses für Wasserstoffpreise und sein Potenzial, die Kupfergewinnung zu revolutionieren, was es zu einer überzeugenden Lektüre für Fachleute macht, die innovative Lösungen in der Mineralaufbereitung und ökologischen Nachhaltigkeit suchen.

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Improvements of a Copper Dry Feed Loss-In-Weight Feed System: RotoFeed® Installation on a Flash Smelting Furnace

Ryan D. Wilde, Dave Jakelski, Michael Loveless, Shawn Brown, Kyle Galloway, Ramajan Grose, Bradley Malik, Chuck Mitchell, Chris Fountain, Mark Coleman, Gary Bolton, David Craig

Das Kapitel befasst sich mit den Herausforderungen, vor denen das Kupfertrockenfutterverlustsystem in der Garfield-Schmelzerei von Rio Tinto Kennecott steht, insbesondere mit dem Thema der Futterspülung. Sie hebt die innovative Lösung der Installation des RotoFeed-Systems zur Lösung dieser Probleme hervor. Im Text werden die am System vorgenommenen Änderungen detailliert beschrieben, einschließlich des Hinzufügens von AirSweep-Düsen, des Austauschs von Schneckendosierern durch Zellenradschlepper RotoFeed und der Aufrüstung des Schleppförderers. Außerdem werden die Kriterien für die Auswahl der Anlagen und die zusätzlichen Anforderungen an die Futtermittelaufbereitung diskutiert. Die Ergebnisse der Implementierung werden gründlich analysiert und zeigen signifikante Verbesserungen bei der Vorschubgenauigkeit und Betriebseffizienz. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der laufenden Verbesserungen und des Potenzials für zukünftige Verbesserungen zur Verlängerung des Lebenszyklus des RotoFeed ® -Systems.

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A Mechanism of As2O3/Sb2O3 Accretion Formation in a Cu/Fe/S/O Solid Matrix in an Electrostatic Precipitator

Rodrigo Diaz, Fernando Gutierrez, Igor Wilkomirsky

Dieses Kapitel untersucht die Bildung von Akkumulationen, die hauptsächlich aus Arsen- und Antimontrioxiden sowie Kupfer- und Eisensulfaten innerhalb des Elektrofilters (ESP) einer Kupferkonzentrat-Rösterei bestehen. Die Studie identifiziert die Schlüsselfaktoren, die die Akkretionsbildung beeinflussen, darunter Gasflussgeschwindigkeit, Partikelgröße und -zusammensetzung, Rückführung und elektrische Feldstärke. Sie untersucht auch die mineralogische und chemische Zusammensetzung dieser Akkumulationen und deckt dabei erhebliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Bereichen des ESP auf. Die Analyse legt nahe, dass Antimontrioxid (Sb2O3) als Nukleationspunkt fungiert und die Bildung eines kristallinen Oxidnetzes mit Arsentrioxid (As2O3) erleichtert. Zusätzlich tragen Kupfer- und Eisensulfate, die durch Sulfationsreaktionen gebildet werden, zum Akkretionsprozess bei. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Erhöhung der Betriebstemperatur des ESP und die Verringerung der Lufteinträge die Akkretionsbildung minimieren könnten. Sie empfiehlt außerdem weitere experimentelle Arbeiten zur Untersuchung des Gas-Feststoff-Gleichgewichts im As2O3 / Sb2O3-System. Diese Forschungsarbeiten liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen der Akkretionsbildung und bieten praktische Strategien zur Verbesserung der Leistung von Elektrofiltern im industriellen Umfeld.

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CFD Analysis of a Flash Converting Furnace

Matthew White, Thomas Gonzales, Wesley Taylor, Edward Anketell, Anastasiya Mitsui

Dieses Kapitel bietet eine detaillierte Analyse des Flash Converting Ofenprozesses (FCF), wobei der Schwerpunkt auf dem typischen FCF-Schmelzprozess, industriellem Benchmarking und fortschrittlichen CFD-Modellierungstechniken liegt. Die Analyse beginnt mit einem Überblick über den typischen FCF-Schmelzprozess, einschließlich Granulieren, Trocknen und Mahlen von Matte, und die entscheidende Rolle des Mattebrenners bei der Erreichung einer optimalen Verbrennungseffizienz. Das Kapitel vertieft sich dann in industrielles Benchmarking und vergleicht die spezifische Schmelzintensität (SSI) und die spezifische Reaktionsenergie (SRE) des typischen FCF mit anderen Blitzöfen. Der Abschnitt zur CFD-Analyse skizziert die Entwicklung und die Merkmale eines maßgeschneiderten CFD-Modells, einschließlich der Verwendung der Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) -Gleichungen und des Turbulenzmodells Shear Stress Transport (SST). Die Ergebnisse der CFD-Analyse werden vorgestellt, wobei die Geschwindigkeitslinien, Partikelverläufe, Temperaturverteilung und SO2-Freisetzungsrate innerhalb des FCF hervorgehoben werden. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und der möglichen Anwendungen der CFD-Analyse zur Verbesserung des FCF-Betriebs. Zusätzlich werden die innovativen Technologien von Hatch, wie Waffle-Kühlelemente und Brennertechnologie, diskutiert, die für die Verbesserung der Ofenstabilität und Betriebseffizienz von entscheidender Bedeutung sind. Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über den FCF-Prozess und liefert wertvolle Einblicke in die Optimierung und Verbesserung des FCF-Betriebs.

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Increased Treatment of Secondary Raw Materials in the PS Converter Operation at Toyo Smelter and Refinery

H. Wada, S. Sasai, T. Kudo

Dieses Kapitel geht auf die bedeutenden Fortschritte ein, die in der Toyo Smelter and Raffinery bei der Verarbeitung von Sekundärrohstoffen erzielt wurden, wobei der Schwerpunkt auf technologischen Verbesserungen und operativen Strategien liegt. Zu den zentralen Themen zählen die verstärkte Aufbereitung von Recyclingmaterialien, die Stabilisierung der Konverterschlackezusammensetzung und die Aufbereitung von Elektroschrott und Golderz. Das Kapitel hebt die erfolgreiche Umsetzung von Maßnahmen zur Verbesserung der Verarbeitung von Granulaten hervor, die zu einer deutlichen Steigerung der Produktionsvolumina geführt haben. Durch das Verständnis und die Bewältigung der mit unterschiedlichen Verunreinigungsgraden und Feuchtigkeitsgehalten verbundenen Herausforderungen hat die Schmelzerei einen effizienteren und nachhaltigeren Kupferproduktionsprozess erreicht. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Bedeutung kontinuierlicher Innovation und Anpassung angesichts sich wandelnder Anforderungen und ökologischer Überlegungen in der Industrie.

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Thermal Properties of Magnesia-Chromite Refractories in a Precious Metals Top-Blown Rotary Converter

Lotta Kleemola, Lassi Klemettinen, Jukka Kuva, Daniel Lindberg

Dieses Kapitel befasst sich mit den thermischen Eigenschaften und dem Abbau von Magnesia-Chromit-Feuerfestmaterialien, die in einem leistungsstarken Rotationswandler verwendet werden, wobei der Schwerpunkt auf schlackenrefraktären Wechselwirkungen liegt. Die Studie untersucht das Ausmaß der Schlackeninfiltration und ihre Auswirkungen auf die Mikrostruktur und die thermische Diffusivität des Feuerfests. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Bildung einer forstlichen Phase aufgrund der Reaktion zwischen Magnesia und Kieselsäure aus der Schlacke und die Verdichtung der feuerfesten Struktur in der Nähe der heißen Oberfläche. Die Forschung untersucht auch die Auswirkungen verschiedener Schlackenkomponenten wie PbO und Ag auf die Leistungsfähigkeit des Feuerfests. Darüber hinaus werden in diesem Kapitel die Auswirkungen dieser Erkenntnisse auf die Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit von Ofenauskleidungen sowie der breitere Kontext der Kreislaufwirtschaft in der metallurgischen Industrie diskutiert.

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Evaluation of the Suitability of Various Biocarbon Types to Copper Slag Reduction/Cleaning

J. Malinen, J. Pihlasalo, D. Sukhomlinov, M. Lindgren, L. Klemettinen

Dieses Kapitel befasst sich mit der Bewertung verschiedener Biokohlenstofftypen als potenzielle Reduktionsmittel für die Reinigung von Kupferschlacke, ein Prozess, der für die Verringerung der Umweltauswirkungen und die Rückgewinnung wertvoller Metalle von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie vergleicht die Reaktivität von zehn verschiedenen Biokohlenstoffen mit herkömmlichen fossilen Reduktionsmitteln wie metallurgischem Koks und Anthrazit. Schwerpunkte sind die Charakterisierung von Biokohlenstoffeigenschaften, die Messung der Reaktivität und der Einfluss bestimmter Eigenschaften auf die Reaktivität. Die Experimente umfassten detaillierte Messungen von festem Kohlenstoff, flüchtigen Stoffen, Dichte, Feuchtigkeit, Aschegehalt und den Konzentrationen von Schwefel und Chlor. Die Reaktivitätstests wurden an einem Hochtemperaturofen mit Ilmenitschlacke als Modell durchgeführt. Die Ergebnisse heben das Potenzial von Biokohlenstoff als wirksameres und reaktiveres Reduktionsmittel im Vergleich zu Koks hervor, was erhebliche Auswirkungen auf nachhaltige metallurgische Praktiken hat. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Verständnis der spezifischen Eigenschaften der Biokohlenstoffreaktivität für die Optimierung ihrer Verwendung bei der Reduzierung von Kupferschlacke von entscheidender Bedeutung ist.

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Slag Chemistry and Partitioning of Trace Elements in Direct-to-Blister Copper Smelting Conditions

Dmitry Sukhomlinov, Marius Kansanaho, Lassi Klemettinen, Hugh O’Brien, Mia Tiljander, Mari Lindgren, Daniel Lindberg

Dieses Kapitel befasst sich mit der Schlackenchemie und der Spurenelementaufteilung bei der Direktkupferschmelze (DtoB), einem hocheffizienten und nachhaltigen Prozess. Die Studie vergleicht aktuelle experimentelle Daten mit thermodynamischen Berechnungen unter Verwendung von FactSage v.8.1, wobei der Schwerpunkt auf dem System Cu-Fe-O-S-CaO-SiO2 mit verschiedenen Gangkomponenten liegt. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen das Verhalten von Spurenelementen wie Ni, Co, Ag und Ge sowie die Auswirkungen von Schlackenmodifikatoren wie Aluminiumoxid und Magnesia. Das Kapitel diskutiert auch die industrielle Relevanz der DtoB-Schmelze und hebt ihre Vorteile in Bezug auf Energieverbrauch, Kosteneffizienz und Umweltauswirkungen hervor. Der Vergleich von experimentellen und industriellen Daten bietet Einblicke in die wahre chemische Löslichkeit von Kupfer in Schlacke und das Vorhandensein von mechanisch mitgebrachtem Metall. Darüber hinaus wird in der Studie die Notwendigkeit einer separaten Behandlung von Schmelzrauchstaub betont, um Germanium effizient zurückzugewinnen. Insgesamt bietet das Kapitel eine detaillierte Analyse des DtoB-Prozesses, was ihn zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die den Kupferschmelzbetrieb optimieren wollen.

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Online Cleaning Device for the Furnace Uptake Transition at PASAR Smelter

John Joven Chiong, Anastasiya Mitsui, Matthew White, Brian Wiggins

Dieses Kapitel vertieft das anhaltende Problem der Ablagerungen im Ofengassystem, insbesondere am Übergang zwischen der Ofenaufnahme und dem Kesseleinlass, der als Kehle bekannt ist. Der Text diskutiert die Herausforderungen durch geschmolzene und klebrige Feinstaubpartikel, die zu Geräteschäden und erheblichen Ausfallzeiten bei der manuellen Reinigung führen können. Die Implementierung eines Online-Reinigungsgeräts oder Kehlkopfschaber am PASAR-Schmelzgerät wird als Lösung für diese Probleme präsentiert. Die Konstruktion und Installation des Abstreifers sind detailliert, was den maßgeschneiderten Ansatz unterstreicht, der erforderlich ist, um das Gerät in den bestehenden Ofenbetrieb und das Anlagenlayout zu integrieren. Die Leistung des Abstreifers wird bewertet, wobei der Schwerpunkt auf seiner Fähigkeit liegt, die Größe fallender Ablagerungen zu reduzieren und die Notwendigkeit einer manuellen Reinigung zu minimieren. Der Text diskutiert auch die operativen Verbesserungen und Sicherheitsvorteile, die durch den Einsatz des Abstreifers erzielt werden, sowie die Wartungsanforderungen und potenziellen Bereiche für weitere Verbesserungen. Die Schlussfolgerung betont die Zuverlässigkeit und Praktikabilität des Kehlkratzers als Lösung für Übergangskontrollen, Ausfallzeiten und Sicherheitsbedenken des Bedieners.

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The Installation of Two Hydrogen-Ready Anode Furnaces at Aurubis’ Hamburg “Down-Town” Smelter

Thies Fingerhut, Rakan Rahbani, Torben Edens

Das Kapitel befasst sich mit der Errichtung zweier wasserstofffähiger Anodenöfen in der Hamburger Schmelzerei von Aurubis und beleuchtet die Projektziele, Konstruktionskriterien und erfolgreichen Wasserstoffversuche. Schlüsselthemen sind die Bestimmung der Ofenleistung und -eigenschaften, die Bedeutung von Sicherheit und Betriebsflexibilität sowie die Verringerung der Sauerstoffaufnahme während des Gießens. Das Kapitel behandelt auch die Ergebnisse von Wasserstoffversuchen, Konstruktionsspezifikationen für die neuen Öfen sowie die ehrgeizigen Zeitvorgaben und Ausführungsstrategien des Projekts. Das Projekt zielte darauf ab, die Kohlenstoffemissionen um bis zu 5000 Tonnen CO2 jährlich zu reduzieren, was Aurubis "Engagement für die Dekarbonisierung seiner Anlagen verdeutlicht. Die erfolgreiche Einführung wasserstofffähiger Technologien ist ein wichtiger Schritt zur Erreichung der Umweltziele des Unternehmens.

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Alternative Cooling Medium System for Safe Furnace Operation

Hugo Joubert, Kgomotso Maluleke, Piet Jonker

Dieses Kapitel vertieft die kritische Bewertung alternativer Kühlmedien für den Ofenbetrieb, wobei der Schwerpunkt auf dem Einsatz von MEG (Monoethylenglykol) und Wassergemischen liegt. Der Text untersucht die Kühleffizienz dieser Mischungen im Vergleich zu herkömmlichen Wasserkühlungssystemen und hebt das Potenzial zur Verbesserung der Sicherheit und Betriebsleistung hervor. Das Kapitel stellt detaillierte Testaufbauten und -verfahren vor, einschließlich der Finite-Elemente-Analyse (FEM) und experimenteller Testarbeiten, um die Kühleffizienz und das Explosionsrisiko von MEG und Wassergemischen zu bewerten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein 70% MEG bis 30% iges Wassergemisch ähnliche Wärmeabführraten wie Wasser, aber mit höheren Schüttgeschwindigkeiten erreichen kann. Der Text diskutiert auch die Sicherheitsvorteile der Verwendung von MEG und Wassergemischen, da sie das Explosionsrisiko beim Kontakt mit geschmolzener Matte deutlich verringern. Die Schlussfolgerungen betonen das Potenzial von MEG und Wassergemischen als sicherere und effizientere Kühlmöglichkeit für den Ofenbetrieb und liefern wertvolle Erkenntnisse für Fachleute auf diesem Gebiet.

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A Study on the Reaction Rate of Iron Sulfide Production from Iron Oxide Sulfidation

Matthew Michalek, Antoine Allanore

Dieses Kapitel befasst sich mit dem Sulfidierungsprozess von Eisenoxiden, einem entscheidenden Schritt bei der Metallgewinnung, insbesondere für Eisen. Die Studie konzentriert sich auf die Reaktionsraten und Parameter, die die effiziente Umwandlung von Eisenoxiden in Eisensulfide mit einem Drehrohrofen beeinflussen. Schlüsselthemen sind die Auswirkungen der Temperatur, der Partialdruck des Sulfidierungsmittels und die Zusammensetzung der Eisenoxid-Vorstufe auf den Sulfidungsprozess. Die Forschung befasst sich auch mit der Herausforderung der Interpretation von Ergebnissen aufgrund der Existenz mehrerer flüssiger Phasen während der Reaktion, was die Anwendung bestehender Modelle erschwert. Die Studie ergab, dass die Reaktionsrate für Hämatitsulfidierung von 0,0074 cm s − 1 auf 0,018 cm s − 1 und für Magnetitsulfidierung von 0,038 cm s − 1 auf 0,148 cm s − 1 bei Temperaturen zwischen 650 ° C und 750 ° C anstieg. Die Aktivierungsenergie der intrinsischen chemischen Reaktion und die Diffusion der Produktschicht bei der Eisenoxidsulfidierung wurden berechnet und die Verweilzeiten für eine Pilotdemonstration in einem Drehrohrofen simuliert. Die durchschnittliche berechnete Reaktionsordnung für die Experimente betrug 1,05. Diese detaillierte Untersuchung liefert wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung des Sulfidungsprozesses zur verbesserten Metallgewinnung aus minderwertigen Erzen oder recycelten Strömen.

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Enhancing Asset Performance Management with Hatch's Expertise and Digital Solutions

Kelly Levesque, Barb Matthews, Bien Ferrer, Afshin Sadri

Dieses Kapitel untersucht die entscheidende Rolle des Asset Performance Managements (APM) bei der Aufrechterhaltung der operativen Effizienz und Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld. Es vertieft sich in Hatchs umfassende APM-Dienstleistungen, die fortschrittliche Technologien und Expertenwissen nutzen, um komplexe Herausforderungen zu bewältigen, vor denen Kunden stehen. Der Text diskutiert die Bedeutung der Synchronisierung von Produktions- und Wartungsdaten, des systemübergreifenden Austauschs von Asset-Informationen und der Integration von Condition Monitoring und Inspektionsdaten für ein effektives Asset Management. Außerdem wird der Einsatz prädiktiver Analysen und datengestützter Entscheidungsunterstützung in Echtzeit zur Optimierung der Vermögenswerte hervorgehoben. Das Kapitel umfasst Fallstudien, die die praktische Anwendung von APM-Dienstleistungen demonstrieren, wie etwa die Überwachung und Aufrechterhaltung der Integrität von Blitzreaktionsschächten und Ofenbindungssystemen. Diese Fallstudien veranschaulichen, wie fortschrittliche Überwachungstechniken und digitale Werkzeuge die Wartungsplanung und -durchführung verbessern können, um die Langlebigkeit und Sicherheit des industriellen Betriebs zu gewährleisten. Die Schlussfolgerung unterstreicht Hatchs Vision, ein umfassender Leistungsanbieter zu werden, der individuelle Leistungsgarantien anbietet und Kunden bei der Erreichung ihrer Geschäftsziele unterstützt.

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Impact of Oxidizing and Reducing Conditions on the Performance of Alumina-Chrome Refractories in Copper Refining Furnaces

Bradley Fox, Stephen Wisneski, Jonathon McBride

Diese Studie untersucht die Leistungsfähigkeit von Aluminiumoxid-Chrom-Feuerfeststoffen in Kupferraffinationsöfen und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen von Oxidations- und Verringerungsbedingungen. Durch einen Feldversuch und anschließende Labortests wird die Korrosionsbeständigkeit dieser Feuerfestmaterialien untersucht, wenn sie unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen Kupferoxid ausgesetzt werden. Der Feldversuch zeigte unerwartete Ergebnisse, wobei Aluminiumoxid-Chrom-Ziegel oberhalb der Tuyeren im Vergleich zu Magnesia-Chrom-Ziegeln eine erhöhte Korrosion aufwiesen. Labortests bestätigten diese Ergebnisse und zeigten, dass die Verringerung der Atmosphäre dazu beiträgt, eine schützende Korrosionsschicht aufzubauen, während oxidierende Bedingungen zu weit verbreiteter Korrosion führen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Aluminiumoxid-Chrom-Feuerfestmaterialien unter reduzierenden Bedingungen am besten funktionieren, was die Bedeutung der atmosphärischen Kontrolle bei Kupferraffinerieprozessen unterstreicht. Darüber hinaus bietet die Forschung durch REM / EDS-Analysen detaillierte Einblicke in die Korrosionsmechanismen und liefert wertvolle Daten für Fachleute, die Feuerfesteigenschaften in stark verschleißbehafteten Bereichen von Kupferraffinerieöfen optimieren wollen.

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Innovation in the Control and Blending of Mineral Concentrates

R. S. Alarcon

Dieses Kapitel befasst sich mit den innovativen Maßnahmen, die Codelco Chile zur Verbesserung der Qualität und Kontrolle ihrer Kupferkonzentrate umgesetzt hat. Der Text konzentriert sich auf automatisierte Systeme zur Verwaltung, Verladung und Probenahme überschüssiger Kupferkonzentrate für den Export, insbesondere in der Chuquicamata-Division. Er beschreibt den Mischprozess, bei dem Konzentrate anhand ihres Kupfer-, Gold- und Arsengehalts charakterisiert und hochintensive Mischgeräte eingesetzt werden, um kommerzielle Kupferqualitäten zu erreichen. Das Kapitel behandelt auch den Reinigungsprozess, zu dem hochintensiver Zerfall, Benetzung und Screening gehören, um übergroße Partikel zu entfernen. Der Versandprozess wird skizziert, wobei der Einsatz mobiler Stapler und Probenahmesysteme hervorgehoben wird, um eine präzise Beladung und Probenahme von Konzentraten zu gewährleisten. Pilotergebnisse deuten auf eine signifikante Verringerung der Variabilität von Arsen, Gold und Kupfer hin, was die Effektivität des Mischprozesses zeigt. Das Kapitel schließt mit den potenziellen Auswirkungen dieser Innovationen auf die kommerziellen Transaktionen von Codelco Chile und unterstreicht das Engagement des Unternehmens für kontinuierliche Verbesserung und Innovation seiner Prozesse.

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Air Granulation of Mattes and Slags—A New Tool in Pyrometallurgy

Santiago Faucher, Aurelio Stammitti, Kelly Lau, Adam Tyedmers, Seong-Il Shim

Dieses Kapitel untersucht die Vorteile der Luftgranulierung bei pyrometallurgischen Prozessen, wobei der Schwerpunkt auf Sicherheit, Effizienz und Metallrückgewinnung liegt. Es vergleicht traditionelle Methoden wie den Grubenguss mit der innovativen Luftgranulierungstechnik und betont die Verringerung von Sicherheitsrisiken und die verbesserte Metallrückgewinnung. Der Text geht auf die Herausforderungen traditioneller Methoden ein, wie das Mischen von Materialien und erhöhte Metallverluste. Außerdem wird die Entwicklung und Implementierung der Luftgranulierungstechnologie durch UNECO diskutiert, einschließlich ihrer erfolgreichen Anwendung in verschiedenen Branchen. Das Kapitel schließt mit einer vergleichenden Analyse zweier Schmelzereien, die die signifikante Verringerung der Metallverluste durch Luftgranulation aufzeigt. Darüber hinaus geht der Text auf die mit dieser Technologie verbundenen ökologischen Vorteile und Kosteneinsparungen ein.

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The Potential of Multidimensional Modeling Techniques for Advanced Process Control in Metallurgical Recycling Processes

Fabian Diaz, Taopheeck Yusuf, Ali Akouch, Sabrine Khadhraoui, Nikolaus Borowski, Markus Reuter

Dieses Kapitel geht den Herausforderungen und Lösungen zur Optimierung des Kupferrecyclings in pyrometallurgischen Prozessen nach. Sie untersucht die Variabilität der Schrottzusammensetzung und den hohen Energiebedarf, der diese Prozesse kompliziert und zu Ineffizienzen und Umweltbedenken führt. Der Text diskutiert die Beschränkungen traditioneller Methoden der Prozesskontrolle und hebt das Potenzial fortgeschrittener Modellierungstechniken hervor, einschließlich künstlicher Ersatzmodellierung, thermochemischer Simulationen und Datenabgleich. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Integration dieser Techniken in ein multidimensionales Entscheidungsrahmen, wie die BlueControlApp zeigt. Dieses System verbessert die Vorhersagekontrolle, verfeinert die Schlacke-Metall-Wechselwirkungen und gleicht mehrere Ziele wie die Entfernung von Verunreinigungen, die Metallrückgewinnung und die Energieeffizienz aus. Das Kapitel präsentiert außerdem eine Fallstudie zum Kupferrecycling in einem Kippraffinerofen (Tilting Refining Furnace, TRF), die die praktische Anwendung dieser fortschrittlichen Techniken veranschaulicht. Die Schlussfolgerung betont die zukünftigen Aussichten einer KI-gesteuerten Prozesskontrolle bei der Modernisierung metallurgischer Betriebe, der Verbesserung der Effizienz und Nachhaltigkeit.

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Freeze Lining at Umicore Hoboken—Progress and Challenges

Robin Vanparys, Lawrence Billington

Dieses Kapitel befasst sich mit dem innovativen Einsatz von Gefrierauskleidungen in Umicores Werk in Hoboken, um die Lebensdauer von Kupferhütten zu verlängern und die Betriebskosten zu senken. Er beleuchtet die Herausforderungen, die von Dampfexplosionen ausgehen, und das Potenzial alternativer Kühlmittel wie ionischen Flüssigkeiten und Monoethylenglykol (MEG), diese Risiken zu verringern. Der Text untersucht auch Techniken der Schlackentechnik, um die Stabilität und Dicke von Gefrierauskleidungen zu verbessern, die für die Aufrechterhaltung der Ofenintegrität von entscheidender Bedeutung sind. Durch detaillierte Experimente und visuelle Beobachtungen zeigt das Kapitel die Effektivität von MEG bei der Verringerung der Explosionsstärke und die Bedeutung des Verständnisses der Dynamik der Schlackenzusammensetzung. Die Schlussfolgerung betont die Notwendigkeit weiterer Forschung und Standardisierung, um die sichere und effiziente Anwendung von Gefrierauskleidungen im industriellen Umfeld zu gewährleisten.

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Reducing Fugitive Emissions in Smelting Operations: A CFD-Based Study

Farzam Allafchi, Bardia Abbasi, Maria de Campos

Dieses Kapitel befasst sich mit der entscheidenden Rolle von Belüftungssystemen in Kupferhütten und konzentriert sich auf die Verringerung flüchtiger Emissionen und die Gewährleistung der Sicherheit der Arbeitnehmer. Die Studie verwendet Computational Fluid Dynamics (CFD), um Luftströmung, Temperaturverteilung und Schadstoffdispersion innerhalb eines konzeptionellen Kupferschmelzereigebäudes zu simulieren. Zu den Schlüsselthemen zählen die Auswirkungen primärer, sekundärer und tertiärer Abscheidesysteme auf die Emissionskontrolle, der Einfluss von Luftströmungsmustern auf Temperaturgradienten und die Dispersion von Schwefeldioxid (SO2) als primärem Schadstoff. Die Forschung untersucht auch die Effektivität von Luftschleiern und Versorgungsventilatoren bei der Verhinderung von Emissionsaustritten sowie den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Emissionsverteilung. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung optimierter Belüftungskonzepte für die Aufrechterhaltung der Luftqualität und des thermischen Komforts und liefern wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung der Umwelt- und Arbeitsgesundheit in Schmelzanlagen.

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Improving the Productivity of the Peirce-Smith Converter Aisle at Ilo’s Copper Smelter Plant

Bryan Ceron, Alvaro Jara, Jose Marquez, Telesforo Marquez

Dieses Kapitel befasst sich mit den Verbesserungen, die an der Peirce-Smith-Konvertergabel in der Kupferschmelzerei von Ilo vorgenommen wurden, wobei der Schwerpunkt auf der Steigerung der Produktivität und der Verlängerung der Lebensdauer der Konverter liegt. Zu den Schlüsselthemen zählen die Optimierung der Mattebehandlungskapazität, der Einfluss operativer Modifikationen auf den feuerfesten Verschleiß und der Einsatz von computergestützten Strömungsmodellen, um Verschleißmechanismen zu verstehen und zu mildern. Die Studie zeigt, dass höhere Luftströme und die Anpassung der Schlackenzusammensetzung die Mattebehandlungskapazität signifikant erhöhen und gleichzeitig die Blaszeiten pro Charge verringern können. Darüber hinaus wird in diesem Kapitel die Bedeutung der Aufrechterhaltung eines optimalen Badniveaus und regelmäßiger Wartungsarbeiten zur Verlängerung der Lebensdauer der Konverter diskutiert. Die erfolgreiche Umsetzung dieser Modifikationen führte zu einer Steigerung der Umwandlungskapazität um 30%, was eine größere Konzentratverarbeitung im Schmelzofen ermöglichte.

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