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铜湿法冶金工艺的应用

时间:2018-03-04 15:04:52    来源:互联网整理    作者:匿名  浏览次数:
[导语]   摘 要:随着经济和科技的不断发展,对于金属的冶炼方法也有了日新月异的变化。不断更新的技术每时每刻都在刷新人们的理念。由于我国自然资源的先天限制,铜矿资源日渐贫穷,湿法炼

摘 要:随着经济和科技的不断发展,对于金属的冶炼方法也有了日新月异的变化。不断更新的技术每时每刻都在刷新人们的理念。由于我国自然资源的先天限制,铜矿资源日渐贫穷,湿法炼铜的技术越来越受到人们的重视。本文将就目前国内外湿法炼铜的发展现状和相关的应用技术展开讨论,希望能给相关技术研究者相应的技术支持。

关键词:湿法冶金 铜 有色金属

中图分类号:TF803 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)10(b)-0102-02

多年前,由于铜的价值较低,开发者对铜的开发程度不够,一些品质较低的铜未能得到充分的利用。近些年,由于湿法炼铜的技术和手段不断被人们挖掘和探索,铜也渐渐被人们重视。随着铜价的一路升高,矿床的开发也因此受到重视,所以有利于开发低品质矿床的湿法冶金工艺也得到了空前的重视和发展。

1 中外冶金技术发展状况及相关原理

1.1 国内外铜湿法冶金技术发展状况

近年来世界上许许多多公司都在大力投资有关铜冶炼的项目,湿法炼铜的技术在国外也取得了惊人的成绩。自从20世纪60年代末以来,世界各地已经拥有大大小小近50家浸出-溶剂萃取-电积厂。利智早在20世纪80年代初采用溶剂萃取-电积工艺生产铜,且生产的量已经达到1.5万t之多,于21世纪初成为世界生产铜最多的国家。除此之外,赞比亚、秘鲁和澳大利亚等国的湿法冶铜技术也在不断改进,近年来有了飞速发展。放眼中国,从20世纪60年代铜湿法冶金得到开发以来,中国还在浸出、萃取工艺和萃取剂等方面做出了研究。80年代以后逐步完善浸出-萃取-电积工艺且得到初步应用。90年代之后,铜湿法冶金技术不断发展,备受瞩目,随后,铜湿法冶金工艺被列入国家“九五”重点科技攻关计划,更进一步推动湿法冶金技术的发展和进步。

1.2 铜的生产现状及铜湿法冶金原理

由于自然条件因素,我国铜矿产资源相对贫瘠,大型矿产少,中小型矿产多;贫矿多,富矿少;复杂金属矿产多,单一矿产少。因此采矿和选矿的难度大。再原矿产质量不高,组成成分复杂导致选矿成本高,精品矿产质量低导致冶炼难度升高。我国通常采用投资风险小、生产成本低的铜湿法。铜湿法冶金的原理就是将金属铁放入硫酸铜溶液当中,将硫酸铜中的铜置换出来。相应的化学方程式:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4。

1.3 氧化铜和硫化铜矿石浸出原理

几种常见的氧化铜矿物主要有孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿和自然铜。这些矿物浸出液的化学成分为H2SO4和Fe2(SO4)3。主要的反应对于不同矿物有孔雀石:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4、2CuSO4+CO2+3H2O;硅孔雀石:CuSiO3·nH2O+H2SO4、CuSO4+SiO2+(n+1)H2O;赤铜矿:Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O;蓝铜矿:Cu(OH)2 CuCO3+2H2SO4、Cu(OH)2CuCO3+2H2SO4、2CuSO4+ CO2+3H2O。对于硫化铜矿石而言,生物氧化浸铜是目前开发最多发展最好最快的技术之一。主要是让氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌微生物,在35℃以下的酸性高且重金属浓度高的边缘环境下生存。有两种细菌氧化浸出机理:直接作用机理和间接作用机理。直接作用机理是说细菌吸附在矿物表层直接与矿物发生反应导致矿物溶解。间接作用机理是说矿物溶解释放的亚铁离子在溶液中氧化成三价铁离子,铁离子作为氧化硫化矿的氧化剂。

2 几种工程中湿法冶金工艺的应用

2.1 湿法冶金工艺的几种技术说明

湿法冶金工艺主要有三个技术步骤:浸出、溶剂萃取、电积。浸出分为槽浸、搅拌浸出、加压浸出和氯化物浸出。槽浸就是在浓度为50~100g/L的硫酸溶液中浸出1%~2%的氧化矿。这是早期运用的比较多的一种方法。搅拌浸出就是在有搅拌浸出装置的浸出槽中用50~100g/L的硫酸浸出细沙、氧化矿或硫化矿焙砂。此种方法集合了空气搅拌和机械搅拌两种方法的优点。加压浸出就是从含有铜的镍、钴硫化矿和镍冰铜中提取有价金属的湿法冶金技术。氯化物浸出就是在95℃高温下,在FeCl3溶液中浸出硫化铜精矿。溶剂萃取需要萃取剂、稀释剂以及萃取设备。萃取剂包括两种,一种是酮肟类,另一种是醛肟类。酮肟类是由美国公司开发的,经过几代改进变成Lix84,这类萃取剂的萃取能力不强,在pH值大于2时萃取,且对于Cu或者Fe的选择性不强。第二种是由英国开发,萃取能力强Cu或Fe的选择性好,酸性强度高的条件下萃取铜,缺点是反萃困难,除非加改质剂改变其性质。如果想要萃取顺利完成,稀释剂是必不可少的并且在萃取的过程中扮演者重要的角色。稀释剂能够降低有机相的粘度,溶解萃取剂和改质剂,有效改善有机相的分散和聚结。除此之外,还影响着萃取剂的最大负荷能力、操作容量、动力速度和金属离子的选择性。最后一个电积是从富铜溶液中提取高质量的铜并将电解后的溶液重新返回重新利用。目前而言,电积的技术相比前两个要更为成熟,这些年更是得到改进。主要是围绕降低有机物夹带,阳极材料的改进和阴极铜的致密度控制方面展开以此提高阳极铜的质量。

2.2 德兴铜矿铜回收工艺的应用

德兴铜矿堆浸试验厂是以露天采矿剥离的废石作为原料。剥离的废石通常含有0.1%~0.25%的Cu。如果按照0.25%的临界品味来计算,那么德兴铜矿堆浸试验厂的废石总量能够达到8.9亿t,在8.9亿t当中,Cu的含量能够达到95.15万t。85%以上的礦石组成成分为最难浸矿石原生硫化矿,在我国的铜工业中具有很典型的代表性。早在20世纪90年代中旬,该试验厂就已经建成并且成为国家“九五”科研攻关项目。它的年度产A类铜矿可达2000t,铜的成本可达10450元/t。德兴矿产是国内唯一一家能够应用细菌浸出工艺来处理原生硫化铜矿石为主要矿石的生产商。他通过堆浸—萃取—电积技术,除了能够从剥离的废石中回收部分铜做到废物利用以外,还能够使在采矿中产生的酸性矿坑水不外流,以免污染自然环境,破坏生态系统的稳定性,减少了环境污染。这种工艺运行地很稳定,自20世纪90年代末投产以来,一直维持着平稳运行的状态。目前最主要的问题是:Cu的浸出效率不高,仅有16.59%,在浸出液中Cu离子的浓度和质量也没有达到要求的1g/L,一直低于0.6g/L。它的具体工艺流程就是将低品位的含铜矿石经过喷淋浸出为不合格的浸出液和合格浸出液;将合格浸出液经过萃取变成萃余液和负载有机相;对负载有机相反萃取变成反萃液和有机相;保留反萃液进行点积就得到了目标金属铜以及贫电解液。在上述过程中,贫电解液能够重复利用,添加在负载有机相的反萃取中,萃余液和不合格浸出液可以加在最开始对低品位含铜矿石的喷淋浸出过程中,这样能够提高物质利用率,达到较高的生产效率。

2.3 紫金山矿业公司铜回收工艺的应用

紫金山铜矿是一所已经探明的大型含金铜矿,它的特点是上面为金,下面为铜,储量比较大,但品味较低。紫金山矿业的铜储量达到125.64万t,Cu的含量为0.68%,S的含量为2058%,As的含量为0.035%,它的主要组成矿物是蓝辉铜矿和铜蓝,排名第二的是辉铜矿、快硫砷铜矿和硫砷铜矿。因为原产矿品位低、含砷量高的原因,一般用浮选火法冶炼工艺,这种工艺相对较传统,有着投资额大、成本高和污染重的缺点。采用生物浸出工艺拥有比较好的经济效益。它的化学工艺有点类似上述的德兴铜矿铜回收工艺流程。

3 结语

总而言之,湿法冶金工艺未来将会成为全国乃至全世界处理低品位金属的手段之一,随着科技的不断创新,在不久的将来,一些目前还不能处理的矿石也会得到解决,大家可拭目以待。

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