Prace nad budową Wydziału Rafinerii Miedzi rozpoczęto w 1947 roku. Nieczynną halę dawnej prażalni blendy cynkowej „Lieres” zaadaptowano na halę nowego Oddziału Wanien Elektrolitycznych, zaś sąsiednie budynki przeznaczono na Oddział Pieców.

W Oddziale Pieców mieściły się dwa piece topielno-rafinacyjne (anodowe), w których przetapiano miedź blister w celu odgazowania i usunięcia szkodliwych zanieczyszczeń. Piece posiadały rekuperatory i opalane były gazem czadnicowym wytwarzanym w czad-nicach Siemensa posadowionych obok. Produktem pieców popielno-rafinacyjnych była miedź anodowa, która z kolei stanowiła wsad do dalszej rafinacji sposobem elektrolitycznym. Pierwszy wytop miedzi anodowej odbył się 15 grudnia 1948 roku, a produkcję miedzi katodowej rozpoczęto od 1 stycznia 1949 roku. Budowa nowego wydziału pochłonęła 162 miliony złotych.

W1950 roku rozpoczęto budowę pieca szybowego o przekroju okrągłym wraz z odpyl-nią. Produkcję miedzi czarnej podjęto w 1951 roku przetapiając miedź cementacyjną, złomy: miedzi, mosiądzów i brązów oraz żużel z pieców topielno-rafinacyjnych. Otrzymywana miedź czarna stanowiła stop wstępny do konwertorownia i wysyłana była do wrocławskiego Hutmenu. Z roku na rok intensyfikowano produkcję miedzi anodowej i elektrolitycznej (katodowej). W początkowym okresie produkcji anody odlewano kadzią do form blokowych, później zastąpiono ją poziomą karuzelą odlewniczą. W następnych latach dobudowano dwa piece topielno-rafinacyjne, z których jeden przeznaczono do przetopu miedzi katodowej. Miedź katodową odlewano w bloki o wadze 800 kg, które przeznaczone były do przeróbki plastycznej. W 1995 roku zrekonstruowano wszystkie cztery piece popielno-rafinacyjne zwiększając ich pojemność (trzy do 401, a jeden do 501).

W ramach programów modernizacyjnych prowadzonych od 1953 roku, na bazie od-padowego elektrolitu z Oddziału Hali Wanien i zawartego w nim siarczanu niklu, uruchomiono w 1958 roku produkcję niklu metalicznego technicznie czystego. Po wdrożeniu we wrocławskim Hutmenie nowej technologii przerobu złomów i żużli z pieców topielno-rafinacyjnych, z pominięciem pieca szybowego, wprost na konwertorze, w 1965 roku w Szopienicach zatrzymano piec szybowy. Dwa lata później wyłączono z ruchu czadnice Siemensa i rozpoczęto opalanie pieców topielno-rafinacyjnych gazem ziemnym wysoko-metanowym.

Wielkość produkcji miedzi katodowej w Szopienicach uzależniona była głównie od wielkości dostaw miedzi konwertorowej z wrocławskiego Hutmenu. W latach 90 tych zmechanizowano wsadowanie pieców topielno-rafinacyjnych, wdrożono technologię odzysku miedzi z żużli i zmodernizowano transport wewnętrzny, zwiększono również udział złomów we wsadzie z 7% do 30%. Produkcja miedzi katodowej średnio wynosiła 10 tyś. ton rocznie, a w rekordowym roku 13 tyś. ton. Dobre wyniki produkcyjne Wydziału Rafinerii Miedzi w ostatnim dziesięcioleciu działalności były efektem zmian technologicznych, działań organizacyjnych i innowacyjnych. Nie uchroniło to jednak wydziału przed planowanym przez Zarząd huty zamknięciem w dniu 31 października 1989 roku.

Technologia produkcji miedzi elektrolitycznej

Produkcję miedzi elektrolitycznej prowadzono w dwóch oddziałach:
1.W Oddziale Pieców – ogniową rafinację w piecach topielno-rafinacyjnych (anodowych),
2. W Oddziale Hali Wanien – elektrorafinację miedzi anodowej.

Ogniową rafinację miedzi prowadzono w trzech piecach topielno-rafinacyjnych o pojemności 40 i 50 ton, opalanych gazem ziemnym wysokometanowym. Powietrze do spalania gazu podgrzewane było w rekuperatorach zabudowanych na odpływie spalin do komina.

Podstawowymi surowcami wsadowymi do pieca były:
•           bloki miedzi konwertorowej z Hutmenu o masie 700 kg i zawartości Cu 97 – 97,5%,
•           odpady anod z wanien elektrolitycznych,
•           złomy miedzi, gorszych klas, z Radzionkowa i od innych dostawców.

Bloki ładowne były do pieca wsadzarką elektryczną za pomocą łopaty wsadowej, natomiast złomy ładowano za pomocą stołu wsadowego. Topienie wsadu trwało 24 godziny w temperaturze – 1200 °C. Następnie przystępowano do rafinacji ogniowej, która odbywała się w trzech etapach:

•           utlenianie zanieczyszczeń miedzi w płynnym metalu przy pomocy sprężonego powietrza wtłaczanego rurką stalową przez 3 godz.
•           redukcja tlenku miedziawego do miedzi metalicznej przy pomocy oleju poprażeniowego przez – 3 godz.
•           odlewanie anod – 3 godz.

Proces utleniania zanieczyszczeń w płynnym metalu rozpoczynał się od utlenienia części miedzi, do tlenku miedziawego(Cu2O). Dopiero w obecności tego tlenku łatwiej przebiegały reakcje utleniania ołowiu, antymonu, niklu i innych pierwiastków do postaci tlenkowej. Jednocześnie do pieca sypano łopatami piasek, o dużej zawartości krzemionki (SiO2), który wiązał wszystkie zanieczyszczenia tlenkowe wypływające następnie w postaci żużla na powierzchnię metalu. Żużel zgarniano z powierzchni płynnego metalu, żaroodpornymi stalowymi gracami, do specjalnych skrzyń stalowych, które po ostygnięciu wywożono na składowisko żużla.

Proces redukcji tlenku miedziawego, pozostałego po utlenianiu, do miedzi metalicznej prowadzono przy pomocy reduktora, którym był olej poprażeniowy. Następnie ściągano z powierzchni płynnego metalu resztki żużla i pobierano metalu do badania w laboratorium spektrograficznym na obecność Pb, Sb, Ni oraz O2. Przed rozpoczęciem odlewania anod badano również wizualnie powierzchnię przełomu odlanej próbki na ziarnistość i kolor. Miedź anodowa zawierała 99% Cu, reszta to były zanieczyszczenia usuwane w procesie elektrorafinacji.

Odlewanie anod prowadzono na karuzeli odlewniczej. Z każdego odlewu, oprócz anod, odlewano kadzią jedną formę blokową zapasową do wymiany. Średnia waga anody wynosiła – 210 kg.

Anody po przygotowaniu i przewiezieniu na Oddział Hali Wanien poddawano procesowi elektrorafinacji.

Proces elektrorafinacji miedzi anodowej prowadzono w 144 wannach elektrolitycznych (24 grupy po 6 wanien). W każdej wannie znajdowało się 38 anod i 39 podkładek katodowych. Anody w procesie elektrolitycznym ulegały rozpuszczaniu, a czysta miedź z postaci jonowej po oddaniu ładunku elektrycznego osadzała się na katodach. Zanieczyszczenia Pb, Sb i śladowe ilości Ag w postaci siarczanów opadały na dno wanny przechodząc do szlamu. Nikiel pozostawał w elektrolicie, a jego stężenie było monitorowane. W przypadku wzrostu stężenia, część elektrolitu była wyprowadzana i neutralizowana wodą amoniakalną. W wyniku reakcji tworzył się siarczan amonowo-niklawy, który w postaci krystalicznej był produktem sprzedawanym. Ubytki elektrolitu uzupełniano kwasem siarkowym i krystalicznym siarczanem miedzi. Utrzymywano stałe stężenie miedzi w elektrolicie w granicach 50-60 g/dcm3. W dziewięciu wydzielonych wannach elektrolitycznych produkowano cienkie, jednodniowe blachy miedziane zwane podkładkami katodowymi, na których później osadzała się miedź katodowa w wannach roboczych. Opróżnianie każdej wanny roboczej z katod odbywało się w dwóch etapach zwanych ciągami. Pierwszy ciąg po12 dniach osadzania się miedzi, drugi ciąg po 25 dniach. Następnie wannę czyszczono, usuwając szlam i resztki nierozpuszczonych anod. Po nałożeniu do wanny nowych anod oraz podkładek katodowych i zalaniu ich elektrolitem, włączano wannę w system zasilania elektrycznego, rozpoczynając tym samym następny cykl produkcji miedzi elektrolitycznej. Wanny zasilano prądem stałym o napięciu 0,2 V i natężeniu 10000 A. Wskaźnikiem jakości pracy obsługi i wydajności wanny była tzw. gęstość prądowa. Najlepsi pracownicy osiągali wskaźnik gęstości prądowej 10000A/m2. Dzienna produkcja miedzi elektrolitycznej wynosiła 25 t, z czego 95% w postaci paczek wysyłano na Wydział Walcowni Miedzi. Resztę miedzi elektrolitycznej wraz ze złomami miedzi wysokich klas, w ilości do 5%, przetapiano na Oddziale Pieców w piecu katodowym. Redukcję tlenku miedziawego i odgazowanie płynnego metalu prowadzono przy pomocy żerdzi z drzew liściastych. Odlew odbywał się kadzią do form blokowych. Odlane wlewki o masie 800 kg każdy, wysyłano do przeróbki plastycznej w Walcowni Metali Łabędy. Miedź elektrolityczna szopienicka zawierała 99,95-99,97% Cu.

Temat opracowali byli pracownicy:
Kierownik wydziału – inż. Eugeniusz Pelka
Technolog wydziału – inż. Piotr Brząkalik
Mistrz – Krystian Nowak