Pourquoi Des Agents Réducteurs Carbonés Comme Le Coke Ou La Poudre De Charbon Sont-Ils Ajoutés Lors Du Traitement De Réduction Des Scories De Fusion Du Cuivre ?

La fonction principale de l'ajout d'agents réducteurs carbonés tels que le coke ou la poudre de charbon est de modifier fondamentalement l'état chimique et physique des scories de fusion du cuivre. Ces agents réduisent chimiquement la magnétite de haute valence (Fe3O4) en oxyde ferreux de basse valence (FeO), une transformation qui abaisse considérablement la viscosité et la densité des scories pour libérer le métal piégé.

La présence de magnétite dans les scories de fusion crée un environnement épais et visqueux qui piège le cuivre précieux. En utilisant du carbone pour convertir cette magnétite en oxyde ferreux, vous créez une scorie fluide qui permet aux gouttelettes de cuivre de se déposer et d'être récupérées efficacement.

La chimie de la réduction des scories

Cibler la magnétite

L'objectif principal de l'ajout de carbone est de traiter l'accumulation de magnétite (Fe3O4). Dans la fusion du cuivre, cet oxyde de fer de haute valence est un sous-produit qui affecte négativement la fluidité du bain de fusion.

Le processus de réduction

Les agents carbonés agissent comme des épurateurs chimiques. Ils retirent l'oxygène de la magnétite, la convertissant en oxyde ferreux (FeO). Cette réduction d'un état de haute valence à un état de basse valence est la première étape critique pour optimiser les scories.

Amélioration des propriétés physiques

Réduction de la viscosité

La présence de structures de magnétite solides ou complexes rend les scories en fusion épaisses et lentes. La conversion en oxyde ferreux réduit considérablement la viscosité, rendant les scories beaucoup plus fluides.

Diminution de la densité

La transformation chimique abaisse également la densité globale de la phase scorie. Cela augmente la différence de densité entre les scories résiduelles et le cuivre précieux, ce qui est essentiel pour la séparation par gravité.

Mécanismes de récupération du cuivre

Rupture de l'encapsulation

Les scories à haute viscosité ont tendance à former des structures encapsulées qui piègent physiquement la matte de cuivre ou les gouttelettes de cuivre métallique. Le processus de réduction décompose ces structures, libérant ainsi le métal piégé.

Amélioration de la sédimentation

Une fois que les scories sont fluides et moins denses, la gravité prend le dessus. Les gouttelettes de cuivre métallique qui étaient auparavant en suspension peuvent maintenant se déposer à travers la couche fondue avec une résistance minimale. Cette sédimentation est le principal moteur de l'amélioration du taux de récupération global du cuivre.

Le piège de la magnétite non contrôlée

Le piège de la viscosité

Si les agents carbonés ne sont pas utilisés ou sont dosés incorrectement, les niveaux de magnétite restent élevés. Cela se traduit par des scories si visqueuses qu'elles se comportent comme une pâte épaisse plutôt que comme un liquide, empêchant la séparation physique.

Piégeage mécanique

Sans la réduction en oxyde ferreux, les gouttelettes de cuivre restent mécaniquement en suspension dans les scories. Cela entraîne des pertes de rendement importantes, car le métal précieux est rejeté avec les scories résiduelles.

Faire le bon choix pour votre procédé

Comprendre la relation entre la chimie des scories et leur comportement physique est la clé de taux de récupération élevés.

Si votre objectif principal est de maximiser la fluidité : Assurez-vous que votre processus de réduction cible agressivement la conversion de Fe3O4 en FeO pour minimiser la viscosité.
Si votre objectif principal est de minimiser la perte de cuivre : Privilégiez la rupture des structures encapsulées pour permettre la sédimentation par gravité des gouttelettes de cuivre piégées.

Contrôlez la chimie de vos oxydes de fer, et la séparation physique de votre cuivre suivra.

Tableau récapitulatif :

Mécanisme	Changement chimique	Effet physique	Résultat
Réduction	Fe3O4 → FeO	Viscosité diminuée	Scories fluides permettant le mouvement du métal
Changement de phase	Haute valence vers basse valence	Densité diminuée	Séparation par gravité améliorée
Récupération	Rupture de l'encapsulation	Augmentation de la fluidité	Sédimentation des gouttelettes de cuivre piégées

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