১. ভূমিকা
প্রাথমিক পরিশোধিত তামা উৎপাদনের জন্য পাইরোমেটালার্জিক্যাল কপার স্মেল্টিংই প্রধান পথ হিসেবে রয়ে গেছে, যা বৈশ্বিক ক্ষমতার ৮০%-এরও বেশি পূরণ করে। এই প্রক্রিয়াটি একাধিক উচ্চ-তাপমাত্রার মেটালার্জিক্যাল অপারেশনের মাধ্যমে কপার সালফাইড কনসেনট্রেটকে (প্রধানত চালকোপাইরাইট, CuFeS₂) উচ্চ-বিশুদ্ধ ক্যাথোড কপারে (≥৯৯.৯৯% Cu) রূপান্তরিত করে। এই নিবন্ধে ফ্ল্যাশ স্মেল্টিং, কনভার্টিং, অ্যানোড রিফাইনিং এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক রিফাইনিং সমন্বিত মূলধারার সমন্বিত ফ্লোশিটটি বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়েছে।
২. ঘনত্বের প্রস্তুতি এবং মিশ্রণ
তামার ঘনীভূত দ্রবণ (২৫-৩৫% Cu) বাল্ক জাহাজে করে আসে এবং আচ্ছাদিত স্থানে মজুত করা হয়। এর আর্দ্রতার পরিমাণ সাধারণত ৮-১২% থাকে এবং পরবর্তী গলন প্রক্রিয়ায় বিস্ফোরণ ও অতিরিক্ত শক্তি খরচ রোধ করার জন্য রোটারি কিলন বা ফ্লুইডাইজড-বেড ড্রায়ার ব্যবহার করে এটিকে অবশ্যই ≤০.৩%-এ নামিয়ে আনতে হয়।
শুকনো কনসেনট্রেটকে ফ্লাক্স (কোয়ার্টজ, চুনাপাথর), রিভার্ট এবং কনভার্টার স্ল্যাগের সাথে সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত অনুপাতে মেশানো হয়। আধুনিক প্ল্যান্টগুলিতে স্বয়ংক্রিয় ডিস্ক ফিডার এবং লোড-সেল সিস্টেম ব্যবহার করা হয়, যা ±০.৫% এর মধ্যে মিশ্রণের নির্ভুলতা অর্জন করে।
৩. ফ্ল্যাশ স্মেল্টিং
কপার সালফাইড কনসেনট্রেট প্রক্রিয়াজাতকরণের জন্য ফ্ল্যাশ স্মেল্টিং হলো সবচেয়ে উন্নত প্রযুক্তি, যা বিশ্বব্যাপী আউটোটেক (বর্তমানে মেটসো) ফ্ল্যাশ ফার্নেস এবং চীনে তৈরি অক্সিজেন বটম-ব্লোন ফার্নেস দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়।
৩.১ প্রক্রিয়া নীতি
শুষ্ক ঘনীভূত পদার্থকে ৮৫০-৯৫০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় একটি উষ্ণ, অক্সিজেন-সমৃদ্ধ বায়ুপ্রবাহে (অক্সিজেনের ঘনত্ব ৭৫-৯০%) প্রবেশ করানো হয়। বিক্রিয়াগুলো (শুকানো, জারণ, স্ল্যাগ এবং ম্যাট গঠন) ৩-৫ সেকেন্ডের মধ্যে সম্পন্ন হয় এবং বিক্রিয়ার তাপ স্বয়ংক্রিয় তাপীয় কার্যক্রমকে সচল রাখে। প্রধান বিক্রিয়াগুলো হলো: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
৩.২ মূল সরঞ্জাম
- রিঅ্যাকশন শ্যাফট: ১১-১৪ মিটার উচ্চতা, ৭-৯ মিটার ব্যাস, যা উচ্চমানের ম্যাগনেসাইট-ক্রোম ইট এবং তামার ওয়াটার জ্যাকেট দ্বারা আবৃত।
- সেটলার এবং আপটেক শ্যাফট: ম্যাট (৬৫-৭৫% তামা) এবং স্ল্যাগের অভিকর্ষীয় পৃথকীকরণ।
- বর্জ্য তাপ বয়লার: বাষ্প উৎপাদনের জন্য প্রায় ৫৫০° সেলসিয়াস তাপমাত্রার নির্গত গ্যাস থেকে বোধগম্য তাপ পুনরুদ্ধার করে।
- অক্সিজেন-টু-কনসেনট্রেট অনুপাত: ১.১৫-১.২৫ Nm³ O₂/টন শুষ্ক কনসেনট্রেট
- বিক্রিয়া শ্যাফটের তাপমাত্রা: ১২৫০-১৩০০°সে
- ম্যাট তাপমাত্রা: ১১৮০-১২২০°সে
- স্ল্যাগের Fe/SiO₂ অনুপাত: ১.১-১.৪, স্ল্যাগে তামার পরিমাণ ≤০.৬%
৩.৩ গুরুত্বপূর্ণ নিয়ন্ত্রণ পরামিতি
একক ফ্ল্যাশ ফার্নেসের ক্ষমতা দৈনিক ৪০০০-৫৫০০ টন কনসেনট্রেটে পৌঁছায়, যার তাপীয় দক্ষতা ৯৮%-এর বেশি এবং প্রায় ১০০% SO₂ শোষণ করে।
৪. রূপান্তর করা
বৈদ্যুতিকভাবে উত্তপ্ত ল্যান্ডার বা ল্যাডেলের মাধ্যমে ম্যাট পিয়ার্স-স্মিথ কনভার্টার বা কন্টিনিউয়াস কনভার্টিং ফার্নেসে স্থানান্তর করা হয়।
৪.১ স্ল্যাগ-গঠন পর্যায়
আয়রন সালফাইডকে জারিত করার জন্য অক্সিজেন-সমৃদ্ধ বাতাস (২৫-৩৫% O₂) প্রবাহিত করা হয়। ২-৮% তামা যুক্ত স্ল্যাগ ছেঁকে নিয়ে ফ্ল্যাশ স্মেল্টিং-এ ফেরত পাঠানো হয়।
৪.২ তামা তৈরির পর্যায়
ক্রমাগত ফুঁ দেওয়ার ফলে ১১৮০-১২৩০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় Cu₂S জারিত হয়ে ব্লিষ্টার কপার (৯৮.৫-৯৯.৩% Cu) এ পরিণত হয়।
৫. অ্যানোড ফার্নেস ফায়ার রিফাইনিং
জারণ-বিজারণ পরিশোধনের জন্য ব্লিস্টার কপার ৫০-৫০০ টন স্থির বা হেলানো অ্যানোড চুল্লিতে প্রবেশ করানো হয়।
৫.১ জারণ পর্যায়
বায়ু বা অক্সিজেন ল্যান্সের সাহায্যে ভাসমান স্ল্যাগ হিসেবে অবশিষ্ট Fe, Ni, As, Sb, এবং Bi অপসারণ করা হয়।
৫.২ হ্রাস পর্যায়
প্রাকৃতিক গ্যাস, ডিজেল বা কাঠের খুঁটি ব্যবহার করে অক্সিজেনের পরিমাণ ১৫০-৩০০ পিপিএম-এ নামিয়ে আনা হয়। পরিশোধিত তামা দিয়ে ৩০০-৪৫০ কেজি অ্যানোড (Cu ≥৯৯.০%) ঢালাই করা হয়।
৬. তড়িৎ বিশ্লেষণ পরিশোধন
CuSO₄-H₂SO₄ ইলেকট্রোলাইটে, ক্যাথোড হিসেবে সীসা বা টাইটানিয়ামের মাদার ব্ল্যাঙ্কসহ অ্যানোডগুলোকে ইলেকট্রোলাইটিক সেলে স্থাপন করা হয়।
৬.১ পরিচালন শর্তাবলী
- তড়িৎ প্রবাহ ঘনত্ব: ২২০-৩২০ অ্যাম্পিয়ার/বর্গমিটার
- সেল ভোল্টেজ: ০.২২-০.৩২ ভোল্ট
- ইলেকট্রোলাইটের তাপমাত্রা: ৬০-৬৫° সেলসিয়াস
- Cu²⁺: 40-55 g/L, বিনামূল্যে H₂SO₄: 150-220 g/L
৬.২ তড়িৎ রাসায়নিক বিক্রিয়া
অ্যানোড দ্রবণ: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ অধিক অভিজাত মৌলসমূহ (Au, Ag, Se, Te) অ্যানোড স্লাইমে জমা হয়; কম অভিজাত মৌলসমূহ দ্রবণে প্রবেশ করে। ক্যাথোড অবক্ষেপণের ফলে ≥৯৯.৯৯৩% Cu পাওয়া যায় যা LME গ্রেড A স্পেসিফিকেশন পূরণ করে।
৭. নির্গত গ্যাসের পরিশোধন এবং পরিবেশগত নিয়ন্ত্রণ
ফ্ল্যাশ ফার্নেস, কনভার্টার এবং অ্যানোড ফার্নেস থেকে নির্গত SO₂-সমৃদ্ধ গ্যাসকে ডাবল-কন্টাক্ট অ্যাসিড প্ল্যান্টে শীতল, ধূলিকণামুক্ত এবং প্রক্রিয়াজাত করা হয়, যার ফলে ৯৯.৮%-এর বেশি সালফার পুনরুদ্ধার করা সম্ভব হয়। নিষ্কাশিত গ্যাসে SO₂-এর পরিমাণ ১০০ মিলিগ্রাম/এনএম³-এর অনেক নিচে থাকে। আর্সেনিক, পারদ এবং অন্যান্য ভারী ধাতু বিশেষায়িত প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অপসারণ করা হয়।
৮. উপসংহার
সমসাময়িক কপার পাইরোমেটালার্জি উচ্চ ধারাবাহিকতা, স্বয়ংক্রিয়তা এবং পরিবেশগত কার্যকারিতা অর্জন করেছে। সমন্বিত ফ্ল্যাশ স্মেল্টিং-কন্টিনিউয়াস কনভার্টিং-অ্যানোড রিফাইনিং-ইলেক্ট্রোরিফাইনিং ফ্লোশিটগুলো ৯৮.৫%-এর বেশি সামগ্রিক কপার পুনরুদ্ধার এবং প্রতি টন ক্যাথোডে ২৮০-৩২০ কেজি সিই শক্তি খরচ নিশ্চিত করে, যা বিশ্বমানের মানদণ্ড স্থাপন করে। অক্সিজেন সমৃদ্ধকরণ, অবিচ্ছিন্ন কপার উৎপাদন প্রযুক্তি এবং ডিজিটাল প্রসেস কন্ট্রোলের ক্ষেত্রে চলমান উন্নয়নগুলো কার্যকারিতা ও স্থায়িত্বকে আরও এগিয়ে নিয়ে যাবে।
পোস্ট করার সময়: ২২-১২-২০২৫