从锌冶炼净化渣中回收高品位铜精矿.pdf

有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 0 ．0 0 2 从锌冶炼净化渣中回收高品位铜精矿 郭新玲 巴彦淖尔紫金有色金属有限公司，内蒙古巴彦淖尔0 1 5 5 4 3 摘要锌冶炼净化渣先进行高温浸出，使锌、钴、镉等有价金属进入浸出液，而铜留在渣中，所得铜渣再经 高酸浸出及水洗后得到铜精矿。结果表明，最佳高温浸出条件为液固比 6 ～7 1 ，始酸浓度1 0 0g ／L 、 终点p H 3 ．0 、8 0 ～8 5 ℃浸出8h ；高酸洗涤最佳条件为液固比 4 ～6 1 ，终点酸度5 0g ／L ，7 0 ～8 0 ℃ 浸出6 0 ～9 0m i n 。铜精矿含铜6 5 ％以上、含锌小于2 ％。 关键词湿法炼锌；净化渣；酸性浸出；洗涤；铜精矿 中图分类号T F 8 1 1 ；T F 8 1 3文献标志码A文章编号1 0 0 7 - 7 5 4 5 2 0 1 3 1 0 - 0 0 0 4 0 3 R e c o v e r yo fH i g hG r a d eC o p p e rC o n c e n t r a t ef r o m P u r i f i c a t i o nS l a go fZ i n cH y d r o m e t a l l u r g y G U OX i n l i n g B a y a n n a o e rZ i j i nN o n - f e r r o u sM e t a lC o ．，L t d ．，B a y a n n a o e r0 1 5 5 4 3 ，I n n e rM o n g o l i a ，C h i n a A b s t r a c t T h ep u r i f i c a t i o ns l a gf r o mz i n ch y d r o m e t a l l u r g yw a sf i r s tl e a c h e da th i g ht e m p e r a t u r e ．V a l u a b l e m e t a l so fz i n c ，c o b a l ta n dc a d m i u me n t e r e di n t ol i x i v i u m ，a n dc o p p e rr e m a i n e di ns l a g ．C o p p e rc o n c e n t r a t e w a so b t a i n e df r o mt h i sc o p p e rs l a gb yh i g ha c i d i cl e a c h i n ga n dw a s h i n gp r o c e s s ．T h er e s u l t ss h o wt h a tc o p p e rc o n c e n t r a t ew i t hc o p p e rg r a d eo f65 ％a b o v ea n dl e s st h a n2 ％o fz i n ci so b t a i n e du n d e rt h eo p t i m u m h i g ht e m p e r a t u r el e a c h i n gc o n d i t i o n si n c l u d i n gr a t i oo fs o l i dt ol i q u i do f 6 - - 7 1 ，o r i g i n a la c i dc o n c e n t r a t i o no f1 0 0g ／L ，p Hv a l u eo ft e r m i n a lp o i n to f3 ．0 ，t e m p e r a t u r eo f8 0 ～8 5 ℃，a n dt i m eo f8ha n dt h eo p t i m u mh i g ha c i d i cw a s h i n gc o n d i t i o n si n c l u d i n gr a t i oo fs o l i dt ol i q u i do f 4 ～6 1 ，t e r m i n a la c i d i t yo f5 0 g ／L ，t e m p e r a t u r eo f7 0 ～8 7 ℃，a n dt i m eo f6 0 ～9 0r a i n ． K e yw o r d s z i n ch y d r o m e t a l l u r g y ；p u r i f i c a t i o ns l a g ；a c i dl e a c h i n g ；w a s h i n g ；c o p p e rc o n c e n t r a t e 湿法炼锌锌精矿因矿源的不同含铜量也不同， 一般含量在0 ．1 ～1 ．0 ％，经过焙烧后多半呈氧化物 或某些铁酸盐的形式存在，在常规浸出时铜的氧化 物很容易溶解 铁酸盐热酸浸出时也可溶解 进入溶 液，除一部分随中性浸出水解沉淀外，大部分随中性 浸出液进入净化工序，最终经净化工序净化除杂进 入净化渣，对于净化渣中铜的回收，一般的工艺是净 化渣先经长时间的自然氧化，氧化后经酸性浸出，把 渣中的锌、镉、铜、钴等其他金属浸入溶液，再经过锌 粉置换得到较高品位的铜镉渣以中间渣产品外售。 收稿日期2 0 1 3 0 1 1 8 作者简介郭新玲 1 9 7 2 一 ，女，山东莱州市人，工程师 巴彦淖尔紫金锌冶炼厂目前已具有2 0 万t ／a 锌锭生产能力。处理平均含铜0 ．5 5 ％～0 ．7 5 ％、钴 0 ．0 3 ％左右的锌精矿。净化工艺采用两段高温锑盐 除钴工艺，年产净化渣约4 万t 。由于原料中含钴较 高 是同行业的几十倍 ，常规净化渣的处理工艺不 能有效回收其中的有价金属。经过研究和试验验 证，最后采用了“酸浸混合净化渣一口萘酚除钴”工 艺[ 1 - 3 ] ，特别是铜可以得到较好的富集回收，铜品位 可达6 5 ％以上，每年可回收铜金属量超过0 ．2 万t ， 取得了非常好的经济效益。 万方数据 2 0 1 3 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y [ ．b g r i m m ．c n 5 1工艺原理及流程 净化渣浸出根据各金属活泼顺序性质，采用稀 酸浸出时，锌、镉、钴等被溶解进入溶液，而铜不与稀 酸反应，富集在浸出渣中，从而使铜分离出来[ 4 ‘6 ] 。 高酸洗涤高温酸浸净化渣在高酸度下继续浸 出，尽可能地降低铜渣中的锌含量，保证铜渣品位。 工艺流程锌净化渣 包括一净渣和二净渣 先 进行中性浸出，中浸液回收钴、锌和镉。中浸渣再进 行高酸洗涤，高酸洗涤液返回中性浸出，铜渣进行水 洗、过滤得铜精矿，滤液返回高酸洗涤。 2 试验原料 试验原料为净液工序两段高温锑盐除钴后的混 合净化渣，成分如表1 所示。 表1 净化渣成分 T a b l e1C o m p o s i t i o no fp u r i f i c a t i o ns l a g ／％ 渣种类编号Z n C uC dC oN i 一段净化渣 二段净化渣 4 5 ．4 3 5 ．5 6 4 2 ．5 51 1 ．3 9 4 3 ．7 1 1 1 ．5 3 6 5 ．3 6 0 ．1 0 0 6 6 ．5 20 ．0 2 5 6 4 ．1 90 ．0 5 8 3 结果与结论 主要考察温度、酸度和时间等对浸出率的影响。 3 ．1 高温浸出 3 ．1 ．1 温度对浸出率的影响 固定条件混合渣5 0 0g 一净渣和二净渣各占 一半 ，液固比 6 ～7 1 ，始酸浓度1 0 0g ／L ，用 1 1 的硫酸调节酸度，控制反应终点p H 3 ．0 ，反 应时间8h ，机械搅拌。不同反应温度下的浸出结 果如图1 所示。 由图1 可知，钴和锌的浸出率随着温度的升高 而增大，在8 5 ℃左右后稳定在9 5 ％以上。 3 ．1 ．2 时间对浸出率的影响 固定条件混合渣5 0 0g 一净渣和二净渣各占 一半 ，液固比 6 ～7 1 ，始酸浓度1 0 0g ／L ，用 1 1 的硫酸调节酸度，控制反应终点p H 一3 ．0 ，反 应温度8 5 ℃，机械搅拌。不同反应时间的试验结果 如图2 所示。 图2 表明，钴和锌的浸出率随着时间的增加而 增大，在8h 后稳定在9 5 ％以上。 图1 温度与浸出率的关系 F i g ．1R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt e m p e r a t u r e a n dl e a c h i n gr a t e 1 0 0 8 0 堡6 0 碍 罨4 0 2 0 O 24681 0 时间，l l 图2 时间与浸出率的关系图 F i g ．1R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt i m ea n d l e a c h i n gr a t e 3 ．1 ．3 酸度对浸出率的影响 固定条件混合渣5 0 0g 一净渣和二净渣各占 一半 ，液固比 6 ～7 1 ，始酸浓度1 0 0g ／L ，反应 时间8h ，反应温度8 0 ～8 5 ℃，机械搅拌。用1 1 的硫酸调节酸度，控制反应终点p H 分别为1 、2 、3 、 4 、5 ，结果表明，锌和钴的浸出率都在9 5 ％以上。综 合考虑，选择为终点p H - - - - 3 ．0 。 3 ．2 高酸洗涤 3 ．2 ．1 酸度对铜精矿品位的影响 固定条件中浸后渣5 0 0g ，液固比 4 ～5 1 ， 反应时间6 0 ～9 0r a i n ，反应温度7 0 ～8 0 ℃，机械搅 拌。终点酸度对铜精矿品位的影响结果见图3 。 从图3 可知，铜品位随着终酸酸度的升高而上 升，当酸度超过5 0g ／L 时铜品位变化不大。 3 ．2 ．2 温度对铜精矿品位的影响 固定条件中浸后渣5 0 0g ，液固比 4 ～5 1 ， 控制终点酸度5 0g ／L ，反应时间6 0 ～9 0r a i n ，机械 搅拌。不同温度下酸洗后的铜精矿品位见图4 。 图4 表明，随着反应温度的升高，铜精矿中铜品 位不断升高，当反应温度升至8 5 ℃后，铜品位上升 万方数据 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 求 、 趔 岖 器 图3 终点酸度对铜精矿品位的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e r m i n a la c i d i t yo nc o p p e r g r a d eo fc o p p e rc o n c e n t r a t e 毋 、 魁 暗 罪 图4 温度对铜精矿品位的影响 F i g ．4 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nc o p p e r g r a d eo fc o p p e rc o n c e n t r a t e 幅度变缓，综合考虑能耗等多方面的因素，确定酸洗 温度为7 0 ～8 0 ℃。 3 ．2 ．3 反应时间对铜精矿品位的影响 固定条件中浸后渣5 0 0g ，液固比 4 - - 5 1 ， 反应温度8 0 ～8 5 ℃，控制终点酸度5 0g ／L ，机械搅 拌。不同反应时间的铜精矿品位见图5 。 图5时间对铜精矿品位的影响 F i g ．5 E f f e c to ft i m eo nc o p p e rg r a d e o fc o p p e rc o n c e n t r a t e 从图5 可看出，随着反应时间的延长，铜精矿中 铜品位不断升高，当反应时间超过7 0m i n 后，铜品 位变化不大，说明反应基本结束。 3 ．3 铜精矿水洗 水洗的目的是最大限度地洗去高酸洗涤后的铜 渣中的水溶锌，提高铜精矿的品位。在温度6 5 ℃、 液固比 4 ～6 1 、水洗时间2 0m i n 的条件下水洗 2 遍后的结果见表2 。 表2 水洗试验结果 T a b l e2 R e s u l to fw a s h i n ge x p e r i m e n t 3 ．4 扩大试验 根据上述单因素试验结果，高温浸出最佳条件 为液固比 6 ～7 1 ，始酸浓度1 0 0g ／L 、终点p H 一3 ．0 、8 0 ～8 5 ℃浸出8h ；高酸浸出最佳条件为液 固比 4 ～6 1 ，终点酸度5 0g ／L ，7 0 ～8 0 ℃浸出 6 0 - - 9 0m i n 。高酸洗涤后的铜精矿经过水洗后可将 铜品位提高到6 5 ％以上。 按照上述条件，在4 5m 3 反应槽中进行扩大试 验，结果见表3 。 表3 扩大试验铜精矿成分 T a b l e3 C o m p o s i t i o no fc o p p e rc o n c e n t r a t e o fe n l a r g e m e n tt e s t ／％ 下转第3 8 页 万方数据 3 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 淀率为9 7 ．4 9 ％。沉淀稀土复盐后的溶液主要元素 含量 g ／L R E O0 ．7 7 、N b 2 0 52 2 ．1 9 、T a 2 0 50 ．7 9 ， 相应的回收率分别为2 ．3 7 ％、9 9 ．6 3 ％和9 7 ．6 5 ％。 由此可知，沉淀稀土后的富铌钽溶液中残余稀 土浓度小于1 ．0g ／L ，铌、钽在沉淀过程中损失很 小。稀土硫酸复盐采用碳酸钠沉淀得到碳酸稀 土，在8 5 0 ℃煅烧碳酸稀土得到R E O 含量 9 3 ．3 7 ％的混合稀土氧化物，全流程稀土总回收率 达7 4 ．2 6 ％。 5 铌钽提取试验研究 根据铌、钽氢氧化物的性质，通过控制溶液p H 可实现铌、钽的沉淀。通过系统试验，当原液成分为 g ／L N b O ；2 2 ．1 9 、T a O 。0 ．7 9 时，采用氨水调节 富铌钽溶液的p H 为8 ．5 时，沉淀后溶液成分为 m g ／L N b 2 0 51 0 2 ．0 3 、T a 2 0 56 ．7 7 。铌、钽沉淀率 分别达到9 9 ．5 6 ％和9 9 ．1 8 ％。 将铌、钽沉淀物在8 6 0 ℃煅烧1 8 0r a i n ，可获 得N b 。O 。含量3 3 ．4 7 ％、T a O 。含量1 ．2 1 ％的铌 钽富集物，铌、钽的总回收率分别为7 5 ．4 4 ％和 6 6 ．2 1 ％。 6结论 采用“直接还原一酸化浸出一沉淀煅烧“工艺，可 有效实现某复杂稀有金属矿中稀土、铌、钽及铁的分 离回收，获得铁品位9 1 ．6 2 ％、回收率9 1 ．0 3 ％的铁 粉，R E O 含量9 3 ．3 7 ％、回收率7 4 ．2 6 ％的稀土氧化 物和N b T a O 。含量3 2 ．6 5 ％的铌钽富集物，铌、 钽回收率分别为7 5 ．4 4 ％和6 6 ．2 1 ％。 参考文献 [ 1 3 刘牡丹，刘勇，刘珍珍．复杂稀有金属矿综合利用新工艺 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 7 3 7 3 9 ． E 2 3 刘勇，刘牡丹，刘珍珍．复杂稀土一铌一铁共生矿冶金处理 新工艺[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 8 2 2 9 2 3 1 ． [ 3 ] 高鹏，韩跃新，李艳军，等．白云鄂博氧化矿石深度还原 磁选试验研究[ J ] ．东北大学学报自然科学版，2 0 1 0 ，3 1 6 8 8 6 8 8 9 ． [ 4 ] 方觉，王志荣，张家元，等．包头铌铁矿冶炼实验室研究 [ J ] ．东北大学学报自然科学版，1 9 9 6 ，1 7 1 3 5 4 0 ． [ 5 ] 陈宏，韩其勇，魏寿昆，等．铌铁矿中提铌及制铌铁的新 方法[ J ] ．钢铁，1 9 9 9 ，3 4 3 1 3 1 9 ． [ 6 3 陈宏．直接还原法在铌提取上的应用[ J ] ．宝钢技术， 1 9 9 8 5 2 6 2 9 ． 上接第6 页 表3 表明，锌和钴的浸出率都在9 9 ％以上，铜 精矿品位在6 8 ％左右，略好于试验室结果。 巴彦淖尔紫金有色金属有限公司自投产以来， 一直按照上述工艺条件进行生产，累计回收金属铜 1 ．2 万t 以上，获得了较好的经济效益。 4结论 从净化渣中回收高品位铜精矿的最佳高温浸出 条件为液固比 6 ～7 1 ，始酸浓度1 0 0g ／L 、终点 p H 一3 ．0 、8 0 ～8 5 ℃浸出8h ；高酸浸出最佳条件 为液固比 4 ～6 1 ，终点酸度5 0g ／L ，7 0 ～8 0 ℃ 浸出6 0 ～9 0m i n 。高酸洗涤后的铜精矿最后经过 水洗工序后可得到铜品位在6 5 ％以上的铜精矿。 参考文献 [ 1 ] 孙明生，刘三平．湿法炼锌中G 一萘酚除钴的工业应用 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 8 2 6 - 9 ． E 2 3 孙明生．从高钴净化渣中回收有价金属的生产实践[ J ] ． 中国有色冶金，2 0 0 9 ，3 8 2 3 8 4 1 ． E 3 3 孙明生，沙涛，苏凤来．湿法炼锌净化渣综合回收的生产 实践[ J ] ．矿冶，2 0 1 0 ，1 9 1 7 3 7 6 ． [ 4 3 铅锌冶金学编委会．铅锌冶金学E M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 3 2 7 2 9 ． [ 5 3 陈白珍．电积法脱砷脱铜的现状与进展[ J ] ．有色金属， 1 9 9 8 ， 3 2 9 3 1 ． E 6 3 仇用海，陈白珍．电极法净化铜电解液技术的比较[ J ] ． 有色冶炼，2 0 0 2 3 3 0 3 3 ． 万方数据