1. منطقة التسخين المسبق العليا

بعد دخول الحبيبات المتكونة إلى الفرن، يتم تسخينها بواسطة تيار من الهواء الساخن من الأسفل، مما يؤدي إلى تبخر الرطوبة الموجودة في الحبيبات وتحويلها إلى مواد جافة. وفي الوقت نفسه، ترتفع درجة الحرارة، ويتم إطلاق المواد المتطايرة من الوقود وتفريغها من الفرن مع غازات العادم. بسبب تبخر الرطوبة وإطلاق المواد المتطايرة، تتقلص الحبيبات وتستقر في منطقة التكليس والتلبيد.

2. منطقة التكليس والتلبيد
تستقر المادة هنا، حيث ترتفع درجة الحرارة أكثر، لتصل تدريجياً إلى حوالي 1000°C. يحترق الفحم المسحوق الموجود في جزيئات المادة على نطاق واسع، مما يتسبب في خضوع بعضها لتفاعل تليين أولي إلى الطور السائل. يبدأ عنصر النحاس الموجود في المادة في الانخفاض، مما يوفر إمدادًا ممتازًا من المواد الخام لخطوة الصهر التالية.

3. منطقة التبريد والتفريغ
بعد أن تخضع المواد للاختزال والتكليس، يقوم الهواء البارد المنفوخ من الأسفل بتبريد المواد المخفضة ذات درجة الحرارة العالية بسرعة، مما يضمن تقليل العناصر. وفي الوقت نفسه، يستمر الهواء الساخن المبرد في الارتفاع، مما يوفر الأكسجين للتلبيد. ويقوم غاز العادم عالي الحرارة اللاحق بتجفيف المواد الخام من منطقة التسخين المسبق، مما يحقق الاستفادة الكاملة من المنطقتين العلوية والسفلية. بعد التبريد، تمتلك المادة الملبدة قوة معتدلة ويمكن تجميعها معًا. تقوم الأبراج وألواح الأسنان الخاصة بفرن التفريغ بتكسير المادة الملبدة إلى قطع صغيرة للتفريغ. هذه المادة الملبدة مخفضة بالكامل وموحدة الحجم وقوية إلى حد ما، مما يحسن استهلاك الوقود في عملية الصهر ويسرع عملية الصهر ويقلل من استهلاك الطاقة.
عند هذه النقطة، تكمل المواد الخام عملية التلبيد بأكملها من خلال الخلط والتشكيل والتسخين المسبق والتلبيد والتبريد والتفريغ. تستفيد آلة التجفيف والتلبيد بشكل كامل من خصائص الفرن العمودي، حيث تتدفق المواد من الأعلى إلى الأسفل ويتدفق الهواء من الأسفل إلى الأعلى، حيث تتقاطع لإكمال التلبيد. تعتبر هذه العملية سهلة الاستخدام، وتتطلب الحد الأدنى من الاستثمار، وتحقق نتائج سريعة. فهو يستخدم الموارد بشكل كامل ويقلل من مخاطر التلوث البيئي، ويتم الترويج له وتطبيقه حاليًا من قبل العديد من الشركات المصنعة.

عملية جديدة لمعالجة الحمأة المحتوية على النحاس

فرن التجفيف الرأسي الصديق للبيئة هو عملية جديدة لمعالجة الحمأة المحتوية على النحاس. يستخدم فرن تجفيف رأسي للتكليس والاختزال المسبق. يُخلط الحمأة المحتوية على النحاس بكمية قليلة من الجير ومسحوق الأنثراسايت بنسب مناسبة، ويُحرَّك المزيج بالتساوي، ثم يُكَوَّن في جهاز تكوير. يدخل الخليط بعد ذلك إلى فرن التجفيف الرأسي للتكليس والاختزال المسبق عند درجة حرارة تقارب 1000 درجة مئوية لتكوين تكتلات. يُحفظ غاز المداخن عند مخرج فرن التجفيف الرأسي عند درجة حرارة أقل من 200 درجة مئوية، وتُحفظ درجة حرارة تفريغ التكتلات عند درجة حرارة أقل من 100 درجة مئوية. تُستخدم التكتلات كشحنة لفرن الصهر.

إن عملية الصهر ذات درجة الحرارة العالية المستخدمة للاستخدام الشامل لحمأة الطلاء الكهربائي المحتوية على النحاس، رغم أنها تتطلب استثمارًا كبيرًا في المعدات، تحقق معدل استرداد للنحاس يتجاوز 95%. تعتبر طريقة الاسترداد وتدفق العملية بسيطة وعملية للغاية وممكنة من الناحية الفنية. في الاستخدام العملي في العديد من الشركات، خفضت آلات التلبيد العمودي إجمالي تكاليف المعالجة بحوالي 30-40% مقارنة بالمجففات الدوارة وعمليات صناعة الطوب.

يعتبر النحاس موردًا غير متجدد، لكن الطلب في بلدي على المواد الخام النحاسية تزايد في السنوات الأخيرة. إن الفوائد الاقتصادية لإنتاج النحاس كبيرة، حيث تبلغ فترة الاسترداد النموذجية حوالي عامين، مما يجعل هذه العملية مجدية اقتصاديًا.

إن تركيز استخلاص المعادن الثقيلة في الخبث الناتج عن هذه العملية أقل بكثير من معايير تحديد السمية، مما يجعله مناسبًا للاستخدام كمواد بناء مساعدة أو إزالة الصدأ في أحواض بناء السفن دون التسبب في تلوث ثانوي.

تعمل التدابير الفعالة لمعالجة غازات المداخن على منع التلوث البيئي، في حين يتم استخدام الغبار المجمع بشكل شامل، مما يزيد من استعادة الموارد القيمة. لا يتم تصريف مياه الصرف الصحي أثناء العملية.

تعمل هذه العملية على إعادة تدوير حمأة الطلاء الكهربائي المحتوية على النحاس، وتحويل النفايات إلى موارد قيمة، مع فوائد بيئية واقتصادية واجتماعية كبيرة.