一
1. Pendahuluan
Peleburan tembaga pirometalurgi tetap menjadi jalur dominan untuk produksi tembaga olahan primer, yang mencakup lebih dari 80% kapasitas global. Proses ini mengubah konsentrat tembaga sulfida (terutama kalkopirit, CuFeS₂) menjadi tembaga katoda dengan kemurnian tinggi (≥99,99% Cu) melalui serangkaian operasi metalurgi suhu tinggi. Artikel ini merinci diagram alir terintegrasi utama yang terdiri dari peleburan kilat, konversi, pemurnian anoda, dan pemurnian elektrolitik.
2. Persiapan dan Pencampuran Konsentrat
Konsentrat tembaga (25-35% Cu) tiba dengan kapal curah dan disimpan di tempat penyimpanan tertutup. Kadar air biasanya 8-12% dan harus dikurangi hingga ≤0,3% menggunakan tanur putar atau pengering fluidized-bed untuk mencegah ledakan dan konsumsi energi berlebihan dalam proses peleburan selanjutnya.
Konsentrat kering dicampur dengan fluks (kuarsa, batu kapur), revert, dan terak konverter dalam proporsi yang dikontrol secara tepat. Pabrik modern menggunakan pengumpan cakram otomatis dan sistem sel beban yang mencapai akurasi pencampuran dalam ±0,5%.
2
3. Peleburan Kilat
Peleburan kilat (flash smelting) adalah teknologi paling canggih untuk mengolah konsentrat tembaga sulfida, yang diwakili secara global oleh tungku kilat Outotec (sekarang Metso) dan tungku tiup bawah oksigen yang dikembangkan di Tiongkok.
3.1 Prinsip Proses
Konsentrat kering disuntikkan ke dalam aliran udara panas yang kaya oksigen (konsentrasi oksigen 75-90%) pada suhu 850-950°C. Reaksi (pengeringan, oksidasi, pembentukan terak dan matte) selesai dalam 3-5 detik, dengan panas reaksi yang mempertahankan operasi autotermal. Reaksi utama meliputi: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Peralatan Utama
- Sumur reaksi: tinggi 11-14 m, diameter 7-9 m, dilapisi dengan bata magnesit-krom berkualitas tinggi dan jaket air tembaga.
- Poros pengendap dan penyerapan: pemisahan gravitasi matte (65-75% Cu) dan terak.
- Boiler pemanfaatan panas limbah: memulihkan panas sensibel dari gas buang bersuhu ~550°C untuk menghasilkan uap.
- Rasio oksigen terhadap konsentrat: 1,15-1,25 Nm³ O₂/t konsentrat kering
- Suhu poros reaksi: 1250-1300°C
- Suhu lapisan matte: 1180-1220°C
- Rasio Fe/SiO₂ dalam terak: 1,1-1,4, tembaga dalam terak ≤0,6%
3.3 Parameter Kontrol Kritis
Kapasitas tungku flash tunggal mencapai 4000-5500 t/d konsentrat dengan efisiensi termal >98% dan penangkapan SO₂ mendekati 100%.
4. Konversi
Matte dipindahkan melalui saluran atau sendok yang dipanaskan secara elektrik ke konverter Peirce-Smith atau tungku konversi kontinu.
4.1 Tahap Pembentukan Terak
Udara yang diperkaya oksigen (25-35% O₂) ditiupkan untuk mengoksidasi besi sulfida. Terak yang mengandung 2-8% Cu disingkirkan dan dikembalikan ke peleburan kilat.
4.2 Tahap Pembuatan Tembaga
Proses peniupan terus-menerus mengoksidasi Cu₂S menjadi tembaga yang melepuh (98,5-99,3% Cu) pada suhu 1180-1230°C.
3
1. Sistem Pemuatan Kumparan Utama & Pemusatan Otomatis → Kereta kumparan hidrolik 15 ton + servo fotolistrik EPC, kesalahan penyelarasan garis tengah < 0,1 mm
2. Pelepasan Gulungan & Pembentukan Tegangan → Rem bubuk magnetik + kontrol servo loop tertutup, dapat disesuaikan secara presisi 50–1500 N
3. Pemotongan Presisi → Cakram tungsten karbida impor atau PM HSS, penyimpangan spindel ≤ 0,002 mm, spacer digiling hingga ±0,001 mm, kompensasi keausan waktu nyata
4. Penanganan Sisa Potongan Tepi → Mesin penggulung sisa potongan dua kepala independen; sisa potongan dikembalikan dalam bentuk gulungan atau dihancurkan di tempat.
5. Penggulungan Ulang & Isolasi Tegangan → Isolasi gulungan individual per untai, mandrel pneumatik + perlindungan sudut otomatis, penyelarasan permukaan ≤ ±0,3 mm
6. Pemotongan & Pengemasan Otomatis → Perlambat → potong → bungkus kertas → label → keluarkan dalam 45 detik
Proses Pemotongan Kumparan Tembaga Otomatis Lengkap
5. Pemurnian Api Tungku Anoda
Tembaga blister dimasukkan ke dalam tungku anoda stasioner atau miring berkapasitas 50-500 ton untuk pemurnian oksidasi-reduksi.
5.1 Tahap Oksidasi
Alat penyemprot udara atau oksigen menghilangkan sisa Fe, Ni, As, Sb, dan Bi sebagai terak yang mengapung.
5.2 Tahap Reduksi
Oksigen dikurangi menggunakan gas alam, diesel, atau tiang kayu hingga 150-300 ppm. Tembaga yang telah dimurnikan kemudian dicetak menjadi anoda seberat 300-450 kg (Cu ≥99,0%).
4
6.1 Kondisi Operasi
- Kepadatan arus: 220-320 A/m²
- Tegangan sel: 0,22-0,32 V
- Suhu elektrolit: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, H₂SO₄ gratis: 150-220 g/L
6.2 Reaksi Elektrokimia
Pelarutan anoda: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Unsur-unsur yang lebih mulia (Au, Ag, Se, Te) masuk ke dalam endapan anoda; unsur-unsur yang kurang mulia masuk ke dalam larutan. Pengendapan katoda menghasilkan ≥99,993% Cu yang memenuhi spesifikasi LME Grade A.
7. Pengolahan Gas Buang dan Pengendalian Lingkungan
Gas kaya SO₂ dari tungku kilat, konverter, dan tungku anoda didinginkan, dihilangkan debunya, dan diproses di pabrik asam kontak ganda sehingga menghasilkan pemulihan sulfur >99,8%. Kandungan SO₂ dalam gas buang jauh di bawah 100 mg/Nm³. Arsenik, merkuri, dan logam berat lainnya dihilangkan melalui proses khusus.
8. Kesimpulan
Pirometalurgi tembaga kontemporer telah mencapai kontinuitas, otomatisasi, dan kinerja lingkungan yang tinggi. Alur proses peleburan kilat terintegrasi-konversi kontinu-pemurnian anoda-elektrorefining menghasilkan pemulihan tembaga keseluruhan >98,5% dan konsumsi energi spesifik 280-320 kgce/t katoda, yang mewakili tolok ukur kelas dunia. Perkembangan berkelanjutan dalam pengayaan oksigen, teknologi pembuatan tembaga kontinu, dan kontrol proses digital akan semakin meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan.
Waktu posting: 24 Desember 2025