某铜矿的尾砂氨浸研究.pdf

第5 6 卷第3 期 2004 年8 月 有色金属 N o n f e F r o L I M e t a l s V 0 1 ．5 6 ，N o ．3 A u g u s t 2 00 4 某铜矿的尾砂氨浸研究 招国栋，伍衡山，张宇，刘清 南华大学建筑工程与资源环境学院，湖南衡阳4 2 10 0 1 摘要为充分回收某铜矿中铜资源，研究氨浸溶浸采矿法回收尾砂中金屑铜的工艺。得最佳浸出条件是尾砂与2 5 9 6 ～ 2 8 ％浓氨水质量之比1 1 ．6 ；浸t i l 温度3 0 “ C ；浸出周期1 6 d ；助浸剂用量0 ．2 2 m o l ／L 。试验条件下，铜浸出率达8 5 ．4 ％。试验结果 对氧化型铜矿的浸出具有一定的参考价值。 关键词冶金技术；尾砂；氨浸；铜；溶浸采矿 中图分类号T F S l l ；T F 8 0 3 ．2 1 ；T D 9 8 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 4 0 3 0 0 5 4 0 3 铜是重要工业原材料，随着国民经济的发展，铜 的需求量不断增加，而随着铜矿的不断开采，矿石品 位不断下降。我国铜资源严重不足，贫矿、尾矿、尾 砂以及难选氧化铜矿的综合利用对缓解铜资源短缺 意义重大。湿法冶金在处理低品位氧化铜矿方面具 有优势，在硫化铜矿和浮选尾矿处理方面也有一定 的应用，而用氨浸溶浸采矿法回收尾砂中铜的研究 还鲜见报道。 1实验方法 1 ．1 尾砂矿物成分 尾砂中金属矿物主要有孔雀石、蓝铜矿、自然铜 等⋯1 ，脉石矿物主要有石英、方解石，其次为云母、 硅质及土质矿物等，主要成分含量见表1 。 表1 尾砂中矿物成分 T a b l e1 C o m p o s i t i o no fr a i l i n g s 元素C uS i 0 2M g OC a OA 1 2 0 3F e 2 0 3SU 含量／％0 ．2 4 61 8 ．76 ．3 43 8 ．3 1 ．8 02 ．0 少量0 ．0 1 8 1 ．2 分析方法 首先用S 4 ．E X P L O R E 荧光仪对尾砂的矿物成 分进行分析，然后称取4 0 9 尾砂，分别考察浸出剂、 浸出周期、浸出温度及助浸剂4 个参数与浸出率之 间的关系。用9 0 0 3 a 原子光谱吸收仪测定浸出液中 铜离子浓度。 2 试验结果与讨论 2 ．1 尾砂／氨质量比对浸出结果的影响 收稿日期2 0 0 3 0 4 0 5 作者简介招国栋 1 9 7 7 一 ，男。安徽天长县人，硕士生 根据柏坊尾砂特点和工艺矿物学分析，尾砂中 C a O 含量接近4 0 ％，如果采用酸法浸出则会形成大 量的C a S 0 4 微溶物覆盖在颗粒的表面，堵塞浸出通 道，影响浸出效果，尾砂宜采用碱浸。采用2 5 ％～ 2 8 ％的浓氨水浸出取得了很好的效果。主要矿物成 分蓝铜矿、孔雀石在浓氨水作用下的化学反应为 C u C 0 3 ‘C u O H 2 6 N H 4 0 H N I - h 2 C 0 3 2 C u N H 3 4 C 0 3 8 H 2 0 和2 C u C 0 3 。C u O H 2 1 0 N I - 1 4 0 H N H 4 2 C 0 3 3 C u N H 3 4 C 0 3 1 2 H 2 0 。 根据以上化学反应，选择尾砂与氨水不同的质 量比进行试验，在其他参数不变的条件下进行4 次 试验，结果见表2 。 表2 尾砂／氨质量比对浸出结果的影响 T a b l e2L e a c h i n gr e s u l t so fd i f f e r e n tt a i h n g s ／a m m o n i ar a t i o 质量比 1 1 ．0 l 1 ．2l 1 ．41 1 ．6l 1 ．8l 2 ．0 次数 浸出液5 4 ．55 6 ．75 9 ．76 0 ．86 3 ．86 2 ．91 中C u 2 1 7 ．51 9 ．81 7 ．71 6 ．01 4 ．11 3 ．52 的质量 3 ．7 33 ．3 93 ．2 05 ．0 73 ．4 12 ．6 13 ／r a g 3 ．2 42 ．4 73 ．1 83 ．0 61 ．8 41 ．7 14 浸出率／％8 0 ．38 2 ．48 5 ．18 6 ．38 4 ．58 2 ．0 一 试验结果表明，从1 1 ．0 开始随氨水质量的增 加，浸出液中C u 2 含量增加，增至1 1 ．6 时，浸出率 达最大，再增加氨水的质量，浸出率反而会降低。这 是因为尾砂中的M g O 和C a O 在碱性溶液中生成 C a O H 2 微溶物和M g O H 2 难溶物，浸出通道被 堵塞，从而使浸出液中C u 2 降低。故尾砂与浸出剂 的最佳质量比为1 1 ．6 ，尾砂与氨水的质量比与浸 出率之间的关系见图1 。 2 ．2 浸出周期的影响 万方数据 第3 期招国栋等某铜矿的尾砂氨浸研究5 5 尾砂浸出过程中，C u z 在浸出液中呈动态平 衡。刚开始时浸出液中C u 2 的含量随时间延长而 增大，当接近饱和状态时，浸出过程就会非常缓慢， 因此确立合理的浸出周期显得尤为重要。采用 2 5 ％- - 2 8 ％浓氨水按1 1 ．6 尾砂与氨水的质量比考 察浸出周期，结果如图2 所示。 誉 ， 碍 丑 嬲 图1 尾矿／氨质量比对浸出的影响 F i g ．1 E f f e c to ft a i l i n g s ／a m m o n i ar a t i oo nl e a c h i n gr a t e 累 、 祷 丑 燃 授出时间，d 图2 浸出时间的影响 F i g ．2 E f f e c to fr e t e n t i o nt i m eo nl e a c h i n gr a t e 2 ．3 浸出温度的影响 随着浸出温度的升高，铜的浸出率不断提高，当 温度高于3 0 ℃时，再提高温度效果不明显。不同的 温度下，尾砂的浸出结果见图3 。 由于尾砂的成分复杂，多相反应速度受化学反 应速度和扩散速度中较慢的一步控制，温度是决定 反应速度的重要因素，它与反应速度常数的关系如 式 1 所示L2 I 。 K K 0 e - E l R T 1 式中K 一反应速度常数；K o 一活化能为1 时的反应 速度常数；R 一气体常数；E 一活化能；T 一温度。 在湿法冶金中判断反应控制步骤通常使用反应 温度系数，一般指反应升高1 0 ℃反应速度常数增加 的比例，即温度系数 K t l O ／K 。，由式 1 导出温 度系数的对数表达式 2 。 l n K t 1 0 ／K t I O E ／[ R T T 1 0 ] 2 誉 ， 碍 丑 嬲 图3温度的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n gr a t e 由式 2 可知，当活化能E 较大时，K t 1 0 ／K 。值 也大。通常在温度较低的情况下，反应速度由化学 过程控制，反应速度随温度的升高迅速增加。在温 度较高时，反应速度由扩散步骤控制，反应速度随温 度增加得缓慢。试验结果表明，温度低于3 0 ℃时， 为化学反应控制，高于3 0 ℃时，过程为扩散控制。 2 ．4 助浸剂作用效果 为了及时补充溶液中的N 地 的消耗，缩短浸 出周期，提高浸出效率，考虑加入适当的助浸剂。试 验采用不同浓度的 N H 4 2 S 0 4 溶液对尾砂浸出，结 果见图4 。 兽 、 褥 丑 蜷 图4 助浸剂作用效果 F i g ．4 E f f e c to fa i d - l e a c h i n ga g e n td o s a g eo nl e a c h i n gr a t e 结果表明加入0 ．2 2 m o l ／L 助浸剂的效果最佳， 浸出率达到8 5 ．4 ％，浸出周期由原来的1 6 d 减少到 1 2 d ，缩短了浸出周期。 3结论 由试验结果可知尾砂的最佳浸出条件是尾砂 与2 5 ％～2 8 ％浓氨水的质量比1 1 ．6 ；浸出温度 3 0 ℃；浸出周期1 6 d ；助浸剂加量0 ．2 2 m o l ／L 。试验 条件下，尾砂中的铜浸出率达8 5 ．4 ％。降低颗粒的 万方数据 有色金属 第5 6 卷 粒径、增大颗粒的表面积、提高温度，加入适当的助浸剂等都是提高浸出率，缩短浸出周期的有效办法。 参考文献 [ 1 ] 伍衡山，刘永，黄晓乃．溶浸采矿法回收某尾砂中铜金属的可行性研究[ J ] ．中国矿业，2 0 0 1 ，1 0 6 6 5 6 7 ． [ 2 ] 李运刚．某低品位难选离析铜矿的加压氨浸[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 1 ， 1 l 一4 ． [ 3 ] 王玮．铜的湿法冶金[ J ] ．铜业工程，2 0 0 0 ， 2 7 1 3 ． A m m o n i aL e a c h i n go fT a i l i n g sf r o mAC o p p e rM i n e l Z H A OG n o - d o n g ，W UH e n g - s h a n ，Z H A N GY u ，L f UQ i n g S c h o o lo f A r c h i t e c t u r a lE n g i n e e r i n g ，R e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t ，N a n h u aU n i v e r s i t y ，H e n g y a n g4 2 1 0 0 1 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oc o m p r e h e n s i v e l yr e c o v e rc o p p e rf r o mac o p p e rm i n e ，t h ep r o c e s so fc o p p e rr e c o v e r yf r o mt a i l i n g s b ya m m o n i al e a c h i n gi si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m a lc o n d i t i o ni s1 1 ．6q u a l i t yr a t i oo ft a i l i n g sa n d2 5 ％- - 2 8 ％a m m o n i as o l u t i o n ，3 0 ℃l e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，1 6 dl e a c h i n gp e r i o d 。0 ．2 2 m o l ／La s s i s t a n ta d ． d i t i o n ．T h er e s u l t sc a nb eu s e da sr e f e r e n c et oo t h e ro x i d a t i v ec o p p e rm i n e r a l sl e a c h i n gp r o c e s s ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；t a i l i n g s ；a m m o n i al e a c h i n g ；c o p p e r ；s o l u t i o nm i n i n g 上接第5 3 页C o n t i n u e df r o mP ．5 3 出率也只有8 1 ．8 1 ％，表明添加剂对黄铜矿的浸出很 重要； 3 升高温度有利于铁的水解，浸出液中的铁浓 度下降； 4 升高温度硫氧化成S 0 4 2 的比例增加。 2 ．7C I 一浓度的影响 试验条件1 1 0 ℃，2 ．0 h ，P n 5 0 0 k P a ， [ H 2 S 0 4 ] 3 0 9 ／L ，L ／S 5 1 ，7 5 0 r ／m i n 。试验结果 参考文献 见图7 。由图7 可知，一定浓度的添加剂对铜的浸 出有利，对锌浸出及对铁和硫的氧化无显著影响。 3结论 研究结果表明，在1 1 0 ℃；，P 0 2 。5 0 0 k P a 条件下， 黄铜矿氧化率大于9 8 ％，同时抑制了黄铁矿的浸出， 溶液含砷小于0 ．O l g ／L ，硫9 0 ％以上生成元素硫。 [ 1 ] 刘大星，蒋开喜，王成彦．铜湿法冶金技术的国内外现状及发展趋势[ A ] ／／．1 邛定藩．有色金属科技进步与展望[ C ] ， 1 9 9 9 2 1 9 2 2 5 ． [ 2 ] 蒋开喜．铜硫化矿火法、湿法和生物冶炼的环境保护特点之比较[ A ] ／／铜镍湿法冶金技术交流及应用推广会论文集[ C ] ， 2 0 0 1 8 0 8 4 ． AN o v e lH y d r o m e t a l l u r g i c a lP r o c e s sw i t hL o wT e m p e r a t u r ea n dP r e s s u r ef o r C o m p l i c a t e dC o p p e rC o n c e n t r a t ef r o mX i n j i a n go fC h i n a W A N GH a i b e i l 一，J I A N GK a i x i 2 ，Z H A N GB a n g - s h e n 9 2 ，W A N GY u - f a n 9 2 ，L I NJ i a n g - s h u n 2 ，W A N G 吼”以2 ‘ 1 ．U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n 口； 2 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e l l i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t An o v e Ip r e s s u r el e a c h i n gp r o c e s sw i t hl o wt e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r e 1 l O “ 1 2 ，1 0 0 ～5 0 0 k P a i sd e v e l o p e di n a c c o r d a n c ew i t ht h ec o m p l e xc o p p e rc o n c e n t r a t e c o n t a i n i n ga r s e n i ca n dz i n cf r o mX i n ji a n go fC h i n a ．T h es e l e c ． t i v el e a c h i n go fc h a l c o p y r i t ei sa c h i e v e d ，t h er a t eo fo x i d a t i o no fc h a l c o p y r i t er e a c h e s9 8 ％a n dp y r i t ei sl o w e r t h a n1 0 ％．T h ea r s e n i ci nt h ec o n c e n t r a t ei sp r e c i p i t a t e dw i t hf e r r i ci o ni n t ot h er e s i d u e 。a n da b o u t9 0 ％o ft h e s u l p h u rb e c o m e se l e m e n t a lf o r mr e m a i n i n gi nt h er e s i d u e ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；c o m p l e xc o p p e rc o n c e n t r a t e ；p r e s s u r el e a c h i n g ；l o wt e m p e r a t u r ea n d p r e s s u r e ；n e wt e c h n o l o g y 万方数据