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酸浸铜矿物原料及工艺技术

2019-02-11    来源:    
    可用稀硫酸作浸出剂处理硅酸盐型的难选氧化铜矿石。若除氧化铜矿藏外,还有适当量的硫化铜矿藏,则宜选用氧化酸浸法分化矿石。酸浸一般在常压进行,依据难浸程度不同,可加温或不加温,固液比一般为1:1~2,铜呈硫酸铜形状转入浸液中,可用铁置换法、堆积-浮选法、萃取-电积法收回浸液中的铜。
    一、酸浸-置换(堆积)-浮选法
    酸浸-置换-浮选法简称LPE法,它是由3个阶段组成:第一阶段用稀硫酸溶液将氧化和混合铜矿石浸出;第二阶段用铁屑等置换浸出液,将铜置换堆积;第三阶段浮选堆积铜。
    此法的工艺进程可简述如下:
    (一)磨矿。磨矿细度依据矿石性质和铜矿藏的成分而定。假如矿石是纯氧化矿,如孔雀石、蓝铜矿和其他易溶解的矿藏,则磨矿粒度应尽量大些,一般粒度上限约1mm。若含难分化的硫化铜矿藏和贵金属时,则磨矿粒度与普通浮选进程相同,即确保使硫化矿、金银同脉石单体解离。近年来趋向于选用泥沙分隔处理的流程,即先将矿石碎至8mm,泥沙分隔处理,矿泥用酸浸,矿砂可先浸后浮或只用浮选法处理。
    (二)浸出。浸出时适宜的条件,发硫酸的浓度、矿浆的液固比、温度等要经过实验来断定。一般来说,酸浸时选用浓度为 0.5%~3%的稀硫酸作浸出剂,意图是分化次生氧化铜矿藏,余酸一般为0.05%~0.1%,固液比为1:1~2。浸出是在室温或加温至50~80℃的条件下进行。
    (三)堆积。堆积时可用废铁、铁屑、海绵铁或灼烧后的废罐头盒作堆积剂,也可选用作堆积剂,使铜呈海绵铜或硫化铜形状分出。堆积时首要操控pH值、堆积剂用量等要素。置换堆积时固液比为1:3,开端的酸度2~3g/L,置换时刻10~25min,铜的堆积达87%~97%,铁耗首要取决于介质的剩下酸度,一般为1.2~3.5kg/kg。置换堆积时应防止充气,避免置换铜被氧化和重溶。若浸液余酸太高,可先用石灰进行中和。
    (四)浮选。金属铜的可浮性好。堆积铜的浮选直接在弱酸性(pH=3.7~4.5)矿浆中进行,一般选用混有(1:1)的黑药及双黄药作捕收剂,以或作起泡剂,未分化的硫化铜矿藏与伴生的贵金属和堆积铜一同上浮。浮选流程简略,一般从粗选槽中即能发生富精矿。
    总归,该工艺的特点是可选用较粗的磨矿细度、较稀的浸出剂、浸出矿浆不必固液别离,未分化的硫化铜矿藏和贵金属可与堆积一同浮选收回,与直接浮选法比较可得较高的铜精矿档次和收回率。
    一种易于工业化的难选铜矿石的化学选矿办法,浸出-堆积-载体浮选法,简称LPCF法。用该法处理硅铝型、钙镁型和铁锰型难选氧化铜矿石和中矿,都取得了较好成果;精矿档次高于20%,铜收回率比惯例浮选法高6%~40%。
    浸出时一般用稀硫酸作浸出剂。堆积时,在浸出后的矿浆中参加碱或碱式盐,中和游离酸。再增加硫化碱,使铜离子生成胶态硫化铜堆积。载体浮选,用铜精矿(尽量用进程自身所发生的高档次精矿)作为载体,可省去载体的别离与再生等工序。
    用该法对某氧化铜矿实验成果表胆,与惯例硫化浮选法比较,精矿档次进步5%,收回率进步6%~7%。实验的准则流程如图1所示。
 

 
图1  浮选-LPCE法实验准则流程
    二、酸浸-萃取-电积法
    自美国BiueBial铜矿于1968年3月成功地用溶剂萃取代了铁屑置换法建立起世界上第一座铜萃取工厂今后,浸出-萃取-电积技能提取铜的根本工艺就断定了。从那时起,尽管所用铜萃取剂不断更新,萃取级数和反萃取数不断削减,但根本工艺流程没有准则的改动。
    (一)溶剂萃取-电积法
    溶剂萃取具有提取率高、别离作用好、操作简洁、“三废”少,易接连和自动化等长处,是一种很有发展前途的提铜新工艺。
    1、萃取进程。萃取进程,它也是一种平衡。该进程就是酸浸含铜溶液同有机载体药剂混合,铜离子进入有机相,萃余液循环运用。再从负荷有机相中反萃取铜,再生有机剂循环运用,一起为电积铜预备了电解液。
    由上简述,溶剂萃取包含下列两个进程:
    (1)萃取。将浸出液与不相混溶的有机萃取剂拌和,可将浸出液中有价金属萃取至有机相,两相别离后,保存荷载有机相而萃余液再循环或许弃去。
    (2)反萃。以少数恰当的反萃溶液与荷载有机相拌和收回其间的有价金属铜,这样便得适当纯的有价金属铜的富集。经反萃的溶液可循环运用。
    2、萃取剂。从酸性浸铜液中萃取铜国外广泛选用Fix(R)型萃取剂,国内现有的萃取剂为N-510、N-531、O-3045等,与Fix(R)相同均归于肟类螯合剂。N-510适于从贫铜液(1-3g/L)中萃取铜,萃取率随pH值的进步而增大,一般用于浸液。N-530、N-531性质类似,适于从富铜液(约10g/L)中萃取铜,可用较高的酸度(pH=1)O-3045的选择性较好,但平衡时刻较长,适用于细菌浸铜液和贫铜液。用肟类螯合剂萃铜时,一般选用废电解液进行反萃,反萃液含铜可达50g/L左右,然后选用不溶阳极电积法得电铜。反萃有机物可回来萃取作业循环运用。
    3、溶剂萃取法的长处。国内外工业实践标明,从含铜量低的贫液中(一般为1-5g/L)提取铜,溶剂萃取法比铁屑置换法,有以下几个显着的长处:
    (1)萃取流程。防止了铁屑置换、液固别离、烘干及火法工序,使得总收回率进步。
    (2)收回的阴极铜质量高,一般均能达99.99%以上。
    (3)电积进程使硫酸再生,可回来作反萃或浸出用,下降了酸耗,使总操作费用下降。
    (4)浸出-萃取-电积进程组成闭路循环,排出物料只要产品和浸出渣。消除了SO2污染及火法处理难以防止的废气排放问题,改进了工厂劳作环境,并利于完成自动化。
    4、电积。电积与一般冶金工厂的电解精粹工艺类似,其不同特点是所用的阳极不同。电解精粹所用的阳极是用粗金属做成的可溶阳极,通电电解时,阳极逐步溶解,纯金属则在阴极上堆积出来。而电积用的阳极是用含银1%的铜或含锑6%~15%的铅锑合金做成的不溶阳极,通电电解时,阳极并不溶解,仅仅电解液中欲提取的金属铜离子在阴极上堆积而到达提取金属之意图,送电解的溶液含铜应在25~30g/L以上。
    (二)酸浸-萃取-电积法工艺及生产实践
    1、工艺流程。此工艺以稀硫酸为浸出剂,其准则流程大都如图2所示。
 

 
图2  浸出-溶剂萃取-电积法工艺的准则流程
    在整个工艺进程中,除了排出的浸出渣及产品阴极铜以外,所有料液均处于闭路循环之中。萃余液回来浸出段循环浸矿,反萃后的有机相回来萃取段循环萃取,充分利用了电解进程中发生的酸。整个循环系接连工作。除了原矿石外,大宗质料只要硫酸(一般每吨金属铜,需耗硫酸2~3t)。现在,萃取段多选用二级萃取、一级反萃取,萃取剂耗量一般为每吨金属铜5~8kg。产品可达一级电解铜质量标准。
    2、生产实践。酸浸―萃取―电积法在国外有不少生产厂,如美国Blue Bird矿氧化矿堆浸,浸液含铜4g/L和硫酸3~5g/L,用Fix64萃取,电积产铜18.2t/d,纯度99.9%。
    国内对此工艺也进行了很多的实验研讨和生产实践,如某氧化铜矿选用酸浸―萃取―电积法的生产实践标明,该工艺技能牢靠,经济合理,可产出99.95%的电解铜。
    该厂处理的质料是某铁矿脉石层工表土层里的伴生氧化铜矿,其首要含铜矿藏有孔雀石、蓝铜矿及少数硅孔雀石,化学成分和物相分析见表1和表2。
表1  原矿化学成分





化学成分

Cu

S

Fe

CaO

MgO

Al2O3

SiO2

MnO


质量分数/%

2.28

0.019

3.96

0.5

1.33

1.50

53.14

0.66
表2  原矿藏相分析





结合铜/%

单体氧化铜墙/%

硫化铜/%

全铜/%


0.43

1.81

0.04

2.28
    从表2中看出,铜矿藏首要以单体氧化铜存在,硫化铜仅占1.8%,酸性脉石占53.4%,比较适宜酸浸处理。
    矿石经碎矿和磨矿至适宜粒度后,进行拌和浸出―萃取―电积处理,其准则流程如图3所示。
 

 
图3  某铜矿酸浸-萃取-电积准则流程
    (1)拌和浸出。浸出槽用花岗岩砖砌成,内衬耐酸瓷砖,容积为Φ2m×2m,选用涡轮拌和器。浸出液固比为3:1,浸出液酸度20~30g/L,每槽装矿1t,拌和3h后补加1m3洗液,天然弄清,抽出上清液后逆流洗刷二次,终究浸出液(与洗液兼并)含Cu4g/L,pH值为1.6~1.8。
    (2)萃取作业。从浸出作业取得的含铜富液,选用浅池式混合弄清萃取箱进行萃取。萃取箱的首要尺度分别为:混合室(有用)0.9m×0.9m×0.9m、弄清室(有用)0.9m×1.8m×0.45m,拌和转速为320r/min。萃取作业生产条件见表3。
表3  萃取作业生产条件首要参数






生产条件

参数值

生产条件

参数值


进入料液
N-510
电积废液(反萃液)

含铜3~5g/L,pH=1.5~2
10%左右
含铜25~40g/L,H2SO4150g/L

 
流比
级数

有机:废液:反萃取=(4~5):(3.5~5):1.5m3
四级萃取,三级反萃    (3)电积作业。电积槽由钢筋混凝土制成,内衬硬聚氯乙烯塑料板。每槽尺度为长×宽×宽=2m×0.8m×1m,阴极尺度为0.72m×0.64m,阳极为铅、锑合金,尺度为0.7m×0.62m,硅整流器才能3000A/75V。为削减电积作业的酸雾,在槽面覆盖了塑料浮球,每槽加12kg。电积条件见表4。
表4  电积作业操作条件





首要条件

参数值

首要条件

参数值


槽电压
电流密度
循环速度

1.7~1.9V
90~120A/m2
100L/h

电解周期
电流效率
 

15d
82%~86%
 
    该铜矿用酸浸―萃取―电积法的原材料耗费见表5。
表5  原材料的耗费





原矿档次/%

收回率/%

每吨铜原材料耗费


矿石/t

酸/t

电耗/kW·h

N-510/kg

火油/kg


2.28

72.46

51.15

2.58

2856

3.142

48.90
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