低品位铜矿提铜工艺研究.pdf

陇海设 骶。1 “ 铜矿 tt ． 1 I - 艺研究 低 品位铜矿提铜工艺研 究 庞 海 霞 ， 姜 燕冬 ， 唐磊 ， 郑建 华 中国地质大学材化学院 ， 湖北武汉4 3 0 0 7 4 【 摘要】 低品位氧化铜经“ 破碎一酸浸一 析铜” 生产铜 ． 矿佯中铜浸出率达 8 5 ％～9 5 ％。 工艺简单 ， 废气 、 液排 出量少 ， 对环 境基本无污 染， 有较好的经济效益 。 【 关键词 】 铜矿 ； 铜； 酸浸 ； 析铜 【 中图分类号 】 TF 1 2 5 ． 2 1 1 【 文献标识码 】 B 【 文章编号】 1 0 0 3 5 0 9 5 2 0 0 3 0 1 0 0 2 9 0 2 我国铜矿资源分布较广， 但贫矿多， 富矿少， 大 多始建于五、 六十年代 ， 经过几十年的生产 ， 有很多 铜矿山已进入开采后期 ，富矿、易选矿资源已近枯 竭。低品位氧化铜直接提取铜新工艺研究已被列入 “ 九五” 重点攻关项 目， 因此对低品位铜矿提铜工艺 研究有实际意义。 湿 法冶铜 工 艺 中，浸 出是重要 的 一道工 序 。从 矿石中浸出铜的方法很多， 按浸出方式分为槽浸、 搅 拌浸出、 堆浸、 就地浸出、 薄层浸出、 加压浸出和细菌 浸出等 ；按浸出体系分为硫酸浸出、硝酸浸出和硝 酸 ／硫 酸浸 出等 。本 文针对 某铜矿 进行 了湿 法提 铜 工艺研究 ， 制定了一种适合于中小企业的提铜工艺 ， 并对提铜后的延伸产品 C u O、C u S O , 5 I - t 2 0的生 产技术进行了初步探讨。 l 实验 方 法 1 ． 1 浸 出 取 一定 量的 矿样 ，用一 定浓 度的硫 酸搅 拌浸 取 数小时 ， 用碘量法测定浸 出液中铜的含量 ， 比较浸出 效 果 。 1 ． 2析铜 向澄清的浸 出液中加铁粉 屑 ，进行铜 的置 换 。 2 物相化 学分析 原始矿样首先进行物相分析 ，以确定其基本组 成 ，依据此结果制定后续提铜工艺步骤。实验结果 为 铜含量为 1 ％ ～3 ％， 其中 8 5 ％～9 5 ％为氧化铜 类矿 包括孔雀石、 黑铜矿 、 蓝铜矿 、 赤铜矿等 ， 硫化 翅金量占直 Q 壅查 签县查氢 空直 星王 【 收稿 日期】 2 0 0 2 一O 9 2 O 【 作者简介 】 宠海霞 I 9 6 3 一 ， 女 ， 工程师 ， 从事精 细化 亡新产占 的开 发] 作 。 浸取和回收的特征 ， 但含泥量较高 ， 渗透性差 ， 不利 于 浸 出。 3结 果 与 讨 论 3 ． 1 浸 出 3 ． 1 ． 1 浸 出剂 的选择 根据物相分析结果 ，我们 比较了酸浸和氨浸体 系 。由实验可 以看 出这两种体系均能有效地浸 出 铜 ， 但氨极易挥发 ， 造成试剂的损耗和环境污染， 所 以我们选取硫酸为浸取剂。 3 ． 1 ． 2 酸度对浸出率的影响 表 1 表 1酸 度对 浸 出率 的 影 响 硫酸／ ％ 1 2 3 4 5 6 7 8 浸 出率 ／ ％6 5 ． 0 7 8 ． 4 8 9 ． 8 9 2 ． 4 9 2 ． 5 9 2 ． 5 9 2 ． 6 9 2 ． 6 【 注 】 矿样粒度过 1 0目． 浸取样液 圊比为3 ， 室温条件下搅拌浸取7 h 。 从表 1 可以看出， 随着浸取酸度的增加 ， 浸出率 也增加。酸度太低， 浸出速度慢 ， 浸出不完全； 酸度 太高 ，则浸 出液中浸 出杂质多，耗酸量大。实验证 明， 酸度在 3 ％～5 ％较合适。 3 ． 1 ， 3 液 固比对浸 出率的影响 表 2 表 2 液固比对浸 出率的影 响 液固 比 1 2 3 4 5 6 浸出率／ ％7 8 ． 0 6 8 7 ． 1 7 9 2 ． 8 5 9 4 ． 1 9 9 5 ． 0 4 9 5 ． 0 7 【 注 】 矿样粒度过 1 0 目， 硫酸浓度为5 ％， 室沮搅拌浸取8 h 。 由表 2可以看出，随着液固比的提高 ， 铜的浸 出率有明显变化。液固比为 2 ～3时较合适 。太低 ， 浸出液太少 ， 不利于后续操作 ； 太高， 考虑酸度 。 会对 析铜工艺产生不利影响， 消耗大量的铁 ， 同时还增加 生产成本。 3 ． 1 ． 4 浸出时问、 粒度对浸出率的影响 表 3 、 表 4 表 3 浸 出时 间对浸 出率的影响 -k 浸取 时 间 ／ h 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 浸出率 ／ ％6 8 ． 0 7 1 ． 8 8 2 ． 5 8 5 ． 1 8 8 ． 3 9 0 ． 4 9 1 ． 4 9 1 ． 5 9 1 ． 5 【 注】 矿样 粒度过 1 0 H， 硫酸浓度为5 ％。 液固比为3 ． 室温下搅拌浸取。 维普资讯 河 北 化 J 二 2 0 0 3年第 1 期 表 4女 浸取时问／ h 0 ． 5 1 1 5 2 2 5 3 4 5 6 7 8 浸出率 ／ ％ 5 8 ． 3 6 7 ． 2 7 4 ． 2 7 8 ． 8 8 2 1 8 4 ． 8 8 8 ． 9 9 1 ． 4 9 3 ． 5 9 4 ． 5 9 4 ． 5 【 注 】 矿样粒度过8 0目， 硫酸浓 度为5 ％， 液固 比为3 ， 常温下搅拌浸取 。 由表 3及表 4可 以看 出 ， 随 着时 间 的延长 ， 铜 的 浸 出率也提高，但 9 h以后 ，铜 的浸出率已变化不 大 。 由此确 定 ， 浸 取时 间控制 在 3 ～9 h为宜 ， 此 时铜 的浸 出 率达 8 5 ％ ～9 5 ％。 矿样 的粒 度对 浸 出率 有影 响 ， 但粒 度不 能太小 ， 粒度 太 小 ， 会增 加 破碎成 本 ， 同时也 不 利于浸 出。 3． 2析 铜 可 置换铜 的金属有锌 、 铝 、 铁等 ， 它们 的 电极 电 位 见表 5 。 表 5几种 金 属 电极 电位 电极反应 标准 电极电位 E。 ／ 、 ， C ’ 2 e Cu Z 2 e Z n AP’3 e Al Fd’2 eFe 由表 5可 以看 出 E。 C 1 3 2 ／C u 0 ． 3 3 7 较 高 ， 其 氧化态 容 易得 到 电子 ， 而 使本 身得 到还原 。而 E。 Z n 2 ／ Z n 一0 ． 7 6 3 ＼ E。 A 1 ／ A1 一1 ． 6 6 0 ＼ E。 F d ／ F e 一0 ． 4 4 4 0 均 较低 ， 在 电极 反 应 中均 有较强的还原能力 ，可给出电子 ，使 C u 2 还原为 C u ， 但锌 、 铝为重要的有色金属， 价格高 ， 而铁置换 铜具有以下优点 生产速度快 ， 设备简单 ， 生产能力 大等， 另外铁屑来源广泛 ， 无论从化学性质或资源价 廉来看 ， 用铁作为置换剂具有一定的优势。 3 2 ． 1 铁铜 比的影 响 浸出液澄清后过滤或取上清液 ，控制一定 的 p H值及溶液 的浓度加铁置换 ，不同的铁铜量的比 对 铜 的浸 出的 影响 见表 6 。 表 6 铁铜比对铜析出的影 响 铁 ／ 铜 I ． 0 I ． I I ． 2 I ． 3 I ． 4 I ． 5 I ． 6 I ． 7 I ． 8 I ． 9 2 ． 0 吸光度A 0 ． 2 0 5 0 ． 1 6 5 0 ． 1 2 0 0 ． 1 1 0 0 ． 0 7 6 0 ． 0 7 0 0 ． 0 7 7 0 ． 0 7 7 0 ． 0 7 7 0 ． 0 7 1 0 ． 0 7 1 【 注】 p H0 ． 5 0 ， 沉析时间为2 h ， 用铁粉置换。 析铜合适的铁铜比为 1 ． 4 ～1 ． 7 ，铁铜 比太大 ， 了铜中除铁的难度 ； 太小 ， 则析铜不完全。 则会有多余 的铁粉存在， 影响吸光值的测定 ， 又增加 3 ． 2 ． 2 酸度对置换度的影响 表 7 表 7 酸度对置换的影响 浸出 煎p H 值0 ． 5 0 I ． 0 I ． I 1 ． 2 I ． 3 I ． 4 I ． 5 I ． 6 I ． 7 I ． 8 I ． 9 2 ． 0 反应速度 较快 较快 快 快 快 快 较快较慢 慢 很慢很慢很慢 我们通过 2 0 rai n后溶液颜色的变化及现象判 断其反应速度。p H1 ． 0时 ， 浸出液颜色变化较快 ， 而且在 1 ． 6 ～2 ． 0之间溶液中均出现浑浊 ， 反应异常 缓慢 ； p H1 ． 1 ～1 ． 4的溶液 ， 颜色很快 由深到浅。 因此铁置换铜的适 宜酸度应控制在 p H值为 1 ． 1 ～ 1 ． 4 ， 酸度太高， 耗铁多， 溶液 中铜离子沉析不完全， 增 加生 产成 本 ； 酸 度太小 ， 沉 析慢 ， 需 要 的时间 长 ， 且 易 生成 铁 的氢 氧化 物 或 碱 式 沉 淀 物 ，降 低 铜 的质 量 。 3 ． 2 ． 3 铁 粉 与铁 屑 作置换 剂 的比较 我们用铁粉和铁屑作对 比实验 ，实验结果都比 较满意 ， 因铁屑的比表面积 比铁粉的小 ， 置换速度较 慢 ， 故 析铜 时间需相应延长 ， 但铁 屑可降低 生产成 本 。 3 ． 3放 大 实验 通过上述实验，已初步得到了一套铜矿中酸浸 提铜 的工 艺 ， 为 了保证 该工 艺 的合 理性 ， 进 一步 做 了 铜矿的放大实验 。实验结果表明，该工艺能满足实 际生产的需要 ， 而且简单易行， 同时利用该工艺得到 铜来制备氧化铜和硫酸铜产品，可进一步提高其附 加值 。 4 结 束语 用低品位铜矿为原料生产铜具有流程短 ，投资 少， 见效快的特点 ， 并具有一定的经济效益。同时， 利用该工艺生产的铜作为原料生产氧化铜粉及硫酸 铜， 经济效益得到提高。 S t u dy on Pr o du c t i o n Te c hn ol o g y o f Low 。 。g r a d e Co ppe r PANG Ha ixi a， J I ANG Yahd o n g． TANG Le i 。 ZHENG Ji a nhu a S c h o o l o f Ma t e r i a l An d Ch e mi c a l En g i n e e r i n g ． C h i n a Ge o l o g i c a l Un i v e r s i t y ， W u h a n 4 3 0 0 7 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Co pp e r c an b e p r o du c e d o u t f r o m l o w g r a de c o pp e r o x i de z e d o r e s b y a p r o c e s s of “ c r u s h i n g a c i d l e a c h i n g s u b s t i t ut i on” ． Co p p e r l e c h i ng r a t e i s 85 ％ ～ 95 ％ ．Th e p r o c e s s h a s l i t t l e wa s t e g a s a n d wa s t e l i qu i d． n o e nv i r o n m e n t p o l l ut i o n a n d a g o o d e c o n o m i c p r of i t ． Ke y wo r ds c o p p e r o r e； c o p p e r； a c i d l e a c hi n g s ub s t i t u t i o n 7 3 0 O “ O O 1 O 一 一 一 维普资讯