黄铜矿的湿法冶金工艺研究进展

2 山西冶金 32 。2011 文章编号：16721152(2011)04005403 黄铜矿的湿法冶金工艺研究进展 司 霖 (甘肃省核地质219大队，甘肃天水741025) 摘要：简要阐述了黄铜矿湿法冶金技术的发展现状及工艺原理、流程，并探讨了黄铜矿湿法冶金工艺的展望。 关键词：黄铜矿湿法冶金压力氧化浸出 氯介质浸出 生物浸出 中图分类号： 文献标识码：A 收稿日期：20119 1黄铜矿湿法冶金发展现状 随着科学技术的进步和发展，世界各地对铜资源 的需求量日益增长，迫使人们在铜工业生产中采用现 代新技术、新工艺，以最大限度地开发铜矿资源。 传统的黄铜矿类铜矿的回收工艺为浮选精矿火 法冶炼，但是在该冶炼过程中排放的体对环 境危害很大，严重违背了社会对环境保护的要求和 可持续发展道路，而且传统的选矿技术能够处理的 矿物也越来越少，这些都是必须考虑的问题。为 此，湿法冶金工作者不断提出适应现代发展的黄铜 矿处理新工艺，例如：萃取技术的成功应用给铜的湿 法冶金带来了革命性的改变，促进了铜湿法冶金工 业的发展，开发出了一些针对性的新技术新工艺，极 大程度地解决了黄铜矿湿法冶金在原始工业生产中 遇到的问题。这些新技术新工艺已经应用于工业生 产或具备了工业应用于黄铜矿湿法冶金的条件，成 功打造了现代铜湿法冶金工业的基础。 2工艺原理 黄铜矿是铜资源的最重要的组成部分，黄铜矿 的浸出是铜硫化矿湿法冶金的核心。 21压力氧化浸出 黄铜矿压力氧化浸出介质一般为硫酸，空气作 氧化剂，浸出温度分为低温、中温、高温。高温氧化酸 浸一般温度介于200230 力在46 此 条件下，铜以硫酸铜的形式被浸出，所有硫化物中的 硫都被氧化为硫酸根，因此氧气的消耗量较大2。所 得浸出液经萃取电极生产高质量的阴极铜，并用氰 化法回收残渣中的贵金属，此浸出过程可获得很高 的铜和贵金属回收率。该浸出反应可表示为： 作者简介：司霖(1973一)，男，从1996年起长期从事有 色金属分析测试和生产工艺研究工作，工程师E262502=2+酸 度较低时，高铁离子易水解生成赤铁矿，同时产生硫 酸。相关反应为：+3经研究表明，黄铜矿高温高压浸出取得了良好的 效果，但是硫氧化为硫酸根，不能获得单质硫产品。 随后，相继在不同温度下作了黄铜矿浸出研究。 实验证明：浸出温度对铜的浸出率和硫的氧化有着 显著的影响。 中温压力氧化浸取一般温度在150170进 行。刚开始浸取速度较快，但随着形成的单质硫量的 增加，反应速度逐渐下降。为了降低单质硫对黄铜矿 浸出反应的影响，艺：将选好的煤( (c)=2555)磨细至60 或与矿粉一起磨矿)，加人黄铜矿精矿中一起浸 出，煤的添加量一般在10 kg温度为150、 氧分压为750 浸出率达到984，铁浸出 率达268。 二级浸出工艺。第一段浸出：在150 稀硫酸 加少量盐酸加压氧化浸出，35，铜转 化为碱式硫酸铜，铁转化为赤铁矿，大部分硫氧化为 单质硫，少量为硫酸根。第二段浸出：常压40和 2的条件下，使碱式硫酸铜溶解，尽量减 少铁进入溶液。浸约1 h，铜的回收率达到99。添 加煤粉工艺和压力氧化酸浸过程中单质硫量对浸出速率的影 响，对材质的耐腐蚀性要求低，在低能耗下获得了高 的浸出效果引。 低温氧化浸出一般在120以下进行，但在低 于硫熔点之下，氧化浸取黄铜矿会出现钝化现象，故 须活化黄铜矿或增加浸出剂的氧化能力。其中最有 效的活化方式便是超细磨4。细磨机成功开发出适用于难处理金矿的011年第4期 司霖：黄铜矿的湿法冶金工艺研究进展 工艺，一般磨细度为15 m(100)，并于浸出液中 加入210 g低于120和1 压下，浸取4560 的浸出率达98。 22氯介质浸出 氯化物溶液浸取黄铜矿不出现钝化现象，即使 在硫的熔点之下、浸取粒径比较大的矿粉，也能达到 较高的浸取率。众多的工艺路线中以最具工业应用价值。这两种工艺在常压 低温氯化介质中很好地浸出黄铜矿精矿，能同时回 收贵金属，且能耗低，回收率高，是复杂铜精矿湿法 冶金的途径s-。物的氯化钠溶液作溶浸介质，在常压、8O85 下，在逆流浸出系统中进行。铜在电积槽中电积在阴 极板上，同时金也随之浸出，吸附于活性炭上。 Hy显著降 低铜的生产成本。该工艺采用氧化剂，浸出 温度在80100，浸出时间为1020 h，铜的浸出 率达到98，绝大部分硫氧化成单质硫，少量氧化成 硫酸根。产 的是中间产品铜粉，可直接加工高附加值产品，流程 能耗低，金银的回收率高，不产生硫酸，适合于建立 年产35万艺在常压低温条件下均能很好地浸出黄铜矿精 矿，并能同时回收伴生的贵金属，是黄铜矿湿法冶金 的途径 。 氯化体系浸铜的最根本缺陷在于氯化物溶液中 电积只能获得铜粉或小铜粒，与工业习惯的板状阴 极铜差别较大。 23生物浸出 自20世纪50年代以来，生物浸出技术以其反 应温和、对环境友好、能耗低、流程短等优点被各国 广泛研究，在开采中取得了良好的效果，但研究者发 现常温细菌难以获得较高的浸出速率，黄铜矿很快 因“硫膜”阻滞而钝化。高温菌和极端嗜热菌浸取黄 铜矿的钝化现象却不明显，目前采用高温和极端嗜 热菌取得了很大的进步，使铜的浸出率达到了很高 的水平。但由于高温菌和作业环境的要求，需要很大 的投资成本，给现实应用带来了一定的难度 。 温细菌氧化浸出成为现实，它克服了细菌浸出对 设备要求高的缺点，利用堆浸的优势，以低的运行成 本获取高的黄铜矿浸出率。其流程是将黄铜矿精矿 的矿浆喷在耐酸的普通岩石表面，再进行堆浸，因黄 铜矿具疏水性，表面岩石的精矿在喷淋浸取过程中不 会被冲刷脱落。生物浸出技术要求岩石被碎至625 在矿堆中接种嗜热和极端嗜热菌，自身产生的热量足 以维持细菌的衙眭，只需通入验表明：在 70条件下，浸出140 d，铜浸出率达到975。 生物氧化浸出技术对于复杂矿石的提取有着非 常大的竞争优势，伴随着高温菌培育的成功，原生黄 铜矿的生物氧化浸出率达到了很高的水平，直接处 理高品位铜精矿也达到了工业化程度。这些将对我 国西部原生铜资源的开发产生巨大的影响。 24氨一铵盐浸出 氨浸硫化铜矿以空气或氧气作为氧化剂，硫在 碱性介质中易氧化为高价态，主要成为成单质硫。反应过程中硫的氧化态由一2价升至 +6价，每摩尔硫消耗2 消耗的氧是铁的 6倍，生成水合氧化铁，可从溶液中分离铁，但可能 沉淀形成一层膜，包裹在矿粒表面，影响进一步反 应。研究表明：将矿磨细有利于浸取，并不断加强搅 拌，从而有利于氧的溶解、扩散，并促使矿粒表面的 水合氧化铁脱落。采用H 0一1体系，在氧 化剂( $20 的存在下，可在较低的温度下进行 黄铜矿的浸取。实验显示，在70常压条件下，一次 浸出率在2530，经4次循环浸出，即可浸取完 全，黄铜矿的累计浸出率达到9799。 3黄铜矿湿法冶金发展前景 从环保角度考虑，湿法冶金工艺的优势在于不 会造成二氧化硫气体排放，可以避免大气污染。从经 济角度考虑，湿法冶金工艺在处理低品位复杂矿石 中取得了不错的成就，更具经济效益 。相信随着科 技的发展，黄铜矿的湿法冶金技术将会得到更大的 发展和应用。 加快湿法炼铜技术的推广和应用，将会为国家 提供更多的铜，来满足经济建设的需要。经济、高效、 绿色的湿法冶金技术将会越来越成熟化，为实现广 泛的工业化生产和国家可持续发展做出贡献。 参考文献 1王海北，蒋开喜，邱定蕃，等国内外硫化铜矿湿法冶金发展现 状J有色金属，2003，55(4)：101 2 范兴祥一种环境友好的黄铜矿浸出新工艺及理论研究D， 昆明理工大学，2006 3张小并铜湿法冶金工艺发展概况J采矿技术，1996(11)：6 4 56 山西冶金 2634卷 c us003 5朱屯现代铜湿法冶金M北京：冶金工业出版社，2002：55 6，ct of Ac2003 7 8 9 张风君，李滦宁，权新君黄铜矿中铜湿法冶金工艺的研究 J世界地质，1996，15(3)：97 杨红晓，周爱东，徐家振生物浸出技术在铜工业中的应用 J有色矿冶，2003，19(5)：15 兰兴华湿法炼铜的新进展J世界有色金属，2003(2)：5O (编辑：胡玉香) of I 19 41025，of 上接第22页) (5)炼钢成分的高低对连铸冷凝过程及轧钢工 艺都有影响，控制合理的 含量和铬镍当量至关重 要。 参考文献 1