湿法提铜工艺在灵宝黄金股份公司的应用与发展.pdf

湿法提铜工艺在灵宝黄金股份公司 的应用与发展 刘鹏飞刘鹏飞刘鹏飞刘鹏飞 杨要峰杨要峰杨要峰杨要峰 赵军晖赵军晖赵军晖赵军晖 1 前言前言前言前言 灵宝黄金股份有限公司是目前国内五大专业黄金生产商之一 作为公司核心成员单位 黄金冶炼分公司具备了日处理金精粉 700 吨 年产黄金 10 吨 白银 30 吨 电铜 10000 吨 硫酸 12 万的生产规模 自 1993 年以来 我公司第一条浆法上料 酸化焙烧 烟气制 酸 氰化提金工艺生产线投产以来 副产大量硫酸铜熔液 为湿法提铜工艺在我公司的推广 应用奠定了基础 97 年 7 月 第一条溶剂萃取方法提铜生产线 使用科宁公司的 LIX 系列 铜萃取剂 建成投产以来 历经 10 年发展 尤其是 99 年以来的 7 年时间内 通过挖潜改 造 建成了三条溶剂萃取生产线 形成了年产 10000 吨电积铜的生产规模 同时在科宁公司 的技术指导下 经过不断的技术革新 工艺指标 生产成本得到了进一步的优化 为公司效 益增长做出了应有的贡献 2 2 2 2 灵宝黄金股份公司冶炼分公司工艺流程简述灵宝黄金股份公司冶炼分公司工艺流程简述灵宝黄金股份公司冶炼分公司工艺流程简述灵宝黄金股份公司冶炼分公司工艺流程简述 目前 我公司共拥有四套烟气制酸 三套焙砂氰化提金 萃取电积提铜工艺生产线 采购的金精矿 配矿后 经硫酸化焙烧 产生大量 SO2烟气和焙砂 烟气经除尘 降 温 除杂 除雾 转化等工序 采用接触法生产 93 98 工业品硫酸 焙砂在高温下经酸浸水淬 铜被浸出 矿浆经浓缩 洗涤产出滤饼和 CuSO4 溶液 滤饼采用氰化工艺浸出 浸出后液采用锌粉置换工艺产出金 银 CuSO4溶液采用溶剂萃取 电积工艺生产国标 1 号电解铜 3 3 3 3 黄金股份公司冶炼分公司湿法铜的发展状况黄金股份公司冶炼分公司湿法铜的发展状况黄金股份公司冶炼分公司湿法铜的发展状况黄金股份公司冶炼分公司湿法铜的发展状况 97 年 10 月 冶炼分公司引进了浸出 溶剂萃取 电积工艺回收浸出液中的铜 代替了 原来的铁块置换生产海绵铜工艺 取得成功 近 10 年来 经过我公司技术人员引进消化吸 收 扩大生产规模 技术创新升级等三个阶段的发展 形成了与主流程配套的 3 个溶剂萃取 系列 共计 10000 吨 年阴极铜的生产能力 工艺指标 生产成本在国内同行均达到先进水 平 下面是冶炼分公司近几年来湿法铜项目发展的概况 97 年 7 月以前 铁块置换工艺 产品为海绵铜 97 年 7 月 第 I 系统 500 吨 年生产线建成投产 2000 年 5 月 在第 I 系统基础上对溶剂萃取 电积工段实施改造 增加二级萃取一 级反萃和 36 台电积槽 形成了 2300 吨 年生产能力 2001 年 10 月 第 II 系统建成投产 年产电铜 2300 吨 年 2003 年 9 月 第 III 系统新建项目投产 年产电铜 2300 吨 年 2005 年 4 月 为了进一步优化工艺指标 提高产量 对第 I 系统萃取工段实施改造 提高了萃取处理能力 同时增加了部分电解设备 产能进一步扩大 到 3000 吨 年 2005 年 8 月 对第 II 系统溶剂萃取 电积工段实施改造 产能增加到 3000 吨 年 2006 年 2 月 对第 III 系统溶剂萃取 电积工段实施改造 产能扩大到 2400 吨 年 在实施改造的同时 通过提高开车率 加强设备计划检修等措施 产量得到进一步的 提高 达到了 10000 吨 年的生产能力 后附图 1 黄金股份公司冶炼分公司铜产量图 图图图图1 1 1 1 黄金股份公司冶炼分公司铜产量统计图黄金股份公司冶炼分公司铜产量统计图黄金股份公司冶炼分公司铜产量统计图黄金股份公司冶炼分公司铜产量统计图 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1997199819992000200120022003200420052006 年年年年 吨吨吨吨 年年年年 铜产量 吨铜产量 吨铜产量 吨铜产量 吨 年年年年 4 4 4 4 近年来系统实施的技术改进措施近年来系统实施的技术改进措施近年来系统实施的技术改进措施近年来系统实施的技术改进措施 4 1 4 1 4 1 4 1 提高萃取率采取的措施提高萃取率采取的措施提高萃取率采取的措施提高萃取率采取的措施 4 1 1 浸出液 pH 对铜萃取的影响 从如下的肟类铜萃取剂与铜反应的方程式可看出 萃取体系中浸出液中 H 浓度过高 不利于萃取过程 但相反的是酸度相对较高 却有利于反萃的进行 因此 溶剂萃取的一个 关键过程就是合理的控制体系的酸度 2 RH 有机相 Cu 2 水相 R2Cu 有机相 2 H 水相 料液中 pH 较低时 铜萃取率会受到影响 我厂目前浸出液的 pH 在 1 4 以下 为获得 高的萃取率 为此 我们根据实验室实验数据 对浸出液的酸度进行跟踪分析 实施制酸工 段电雾稀酸外排的技术方案 同时确定了合理的酸度 温度和浓度 保证了浸出液中硫酸含 量控制在 8 5 9 5 克 升 减弱了萃取料液 pH 值对萃取作业的影响 4 1 2 反萃酸浓对铜萃取的影响 反萃反应进行的程度受电积液中酸浓的影响 酸浓度较高 从有机相中反萃铜越有效 但过高会加剧铅阳极板的腐蚀 不但增大电铜成本 而且影响电铜质量 因此在生产实践中 将反萃贫液的酸浓度由原来的 180 190 克 升 提高到目前的 200 210 克 升 电积贫液含铜 量稳定在 30 35 克 升 从而提高了反萃效果 4 1 3 筛选 更换不同型号萃取剂 我厂浸出液的 PH 在 1 4 以下 属于高酸度浸出液 为获得高的萃取率 应选择适合高 酸度浸出液的萃取剂 根据科宁公司的建议 我们在实验室对比了 LIX984 和 LIX984N 两 种萃取剂在不同 PH 条件下的萃取率 证明了 LIX984N 在低 PH 值时的优越性 并且两种萃 取剂混用不会对生产造成不良影响 目前 我们三套生产系统全部使用 LIX984N 萃取剂 4 1 4 提高有机相浓度 原设计的有机相相浓度为 8 处理料液品位为 3g l 以下 料液 PH 在 2 以上 随着原 料配铜的不断提高 料液的酸度和含铜品位均有所提高 目前我们的料液含铜在 5g l 左右 而有机相浓度也由原先的 8 提高到目前的 20 通过措施的铜萃取率由原来 96 55 提高到 98 以上采取以上 4 24 24 24 2 降低成本采取的措施降低成本采取的措施降低成本采取的措施降低成本采取的措施 4 2 1 对萃取设备实施改造 实现了萃取各级的相连续 我厂采用的设备为国内开发的浅池式混合澄清器 原来的设计中 没有考虑到操作时 各级萃取相连续的要求 造成一萃负载有机相夹带大量水相 增大了铁的转移 为此 对原 来的设备实施改造 增加了水相回流设施 成功地解决了相连续问题 保证了萃取各级相连 续 减少了相夹带 从而也减少了杂质的转移速度 在一个有机相 水相分散体系中存在 一个连续相和一个被分散相 水相连续是水相连续一体 有机相小液滴分散在其中 见如下简图 有机相连续是有 机相连续一体 水相小液滴分散在其中 见如下简图 对于有机相连续的乳液 离开澄清槽的团聚水相将是澄清的和不含有机的 然而 有 机相离开澄清室也许会含有一些夹带的水相 对于水相连续乳液 团聚的有机将通常是干净 的和不含水相 然而 离开澄清室的水相也许会含有一下夹带的有机相 在我厂溶剂萃取体系中 一级萃取 二级萃取 一级反萃和一级洗涤应分别运行有机 相连续 有机相连续 有机相连续和水相连续 去萃余液和电积去萃余液和电积去萃余液和电积去萃余液和电积 槽的澄清水相槽的澄清水相槽的澄清水相槽的澄清水相 有机相含有夹带的有机相含有夹带的有机相含有夹带的有机相含有夹带的 水相水相水相水相 将进入一级萃将进入一级萃将进入一级萃将进入一级萃 取取取取 二级萃取或反萃二级萃取或反萃二级萃取或反萃二级萃取或反萃 减少有机相在萃余液减少有机相在萃余液减少有机相在萃余液减少有机相在萃余液 中或传递到电积槽的中或传递到电积槽的中或传递到电积槽的中或传递到电积槽的 损失损失损失损失 有机相连续有机相连续有机相连续有机相连续 澄清的有机相减少了澄清的有机相减少了澄清的有机相减少了澄清的有机相减少了 氯氯氯氯 铁或锰的夹带进铁或锰的夹带进铁或锰的夹带进铁或锰的夹带进 入反萃入反萃入反萃入反萃 水相含有夹带的有机水相含有夹带的有机水相含有夹带的有机水相含有夹带的有机 相相相相 将进入二级萃取将进入二级萃取将进入二级萃取将进入二级萃取 水相连续水相连续水相连续水相连续 相连续按照如下简图和表 2 来控制 表表表表 2 溶剂萃取推荐的相连续溶剂萃取推荐的相连续溶剂萃取推荐的相连续溶剂萃取推荐的相连续 段 相连续 说明 一 级 萃取 有机相连续 混合室运行水相连续方式 通常可以最大程度降低负载有机相中 的水相夹带 改变水相连续的最普遍的主要原因之一 控制第三相形成 在有 些溶剂萃取厂 如果混合室运行有机相连续模式 第三相会在水 相和有机相界面形成密实的一层 当有些溶剂萃取厂的一萃运行 有机相连续时候 固体颗粒会通过溶剂萃取系统与萃余液一起排 出 由于水相夹带从一萃进入洗涤段 负载有机相增加一个洗涤 段可以运行一萃有机相连续不会经历以上问题 二 级 萃取 有机相连续 当萃余液返回浸出时 若夹带有机相 会损失在浸出作业中无法 回收 有机相连续操作可以降低这种夹带 反萃 有机相连续 电积富液中夹带的有机相对阴极铜质量会产生不利影响 会导致 松软的海绵铜 在阴极铜的电积液 空气界面会出现烧痕 电积 槽中的有机相会使酸雾抑制剂降低使用效果 电积槽中的有机相 会被酸 温度和氧气降解 这种有机相绝对不能再返回萃取系统 一 级 洗涤 水相连续 有机相从洗涤段进入反萃段 最大程度降低有机相中的水相夹 带 建议采用水相连续 然而 这样可以平衡附加的澄清槽液流 通过量 这种通过量会造成较大的水相循环流量 一萃一萃一萃一萃 运行 有机 相连 续 二萃二萃二萃二萃 运行 有机 相连 续 反萃反萃反萃反萃 运行 有机 相连 续 洗涤洗涤洗涤洗涤 运行 水相 连续 负载有 机相 料液 萃余液 废电积液 电积液 洗涤液 水相 两萃一反一洗两萃一反一洗两萃一反一洗两萃一反一洗 在实际操作中 是通过安装水相回流管道和有机相回流管道实现对混合室相连续的控 制 4 2 2 从改善有机相的性能入手 减少萃取剂的消耗 对于搅拌浸出 溶剂萃取 电积工艺来说 料液中的杂质成分和固体悬浮颗粒都会造 成有机相的降解 因此 时常监测有机相是否健康是十分关键的 通常可采用科宁标准的检 测方法 分相试验 来进行的 对于出现部分降解的有机相 通常可采用粘土处理的方法 我厂在实验室 研究粘土对有机相饱和容量 分相时间的影响 并确定了处理单位有机相消 耗试剂 8 公斤的实验数据 在生产中投入使用后 分相时间从 4 分 30 秒降低到 1 分 20 秒左 右 缓解了因分相时间过缓 造成的有机损失 4 2 3 采用先进设备 解决水相中油相夹带过大的问题 在解决水相中有机相夹带量大这一问题 利用空气颗粒对有机相润湿性这一原理 采 用微孔技术 自行开发设计了气浮塔这一新型除油装置 水相中夹带有机物的问题得到明显 缓解 减少了有机相损耗 4 2 4 洗涤段技术的成功应用 在科宁公司的技术指导和充分论证下 应用科宁公司的洗涤段专利技术 在第 III 系统 的基础上 增设一级混合澄清室 作为洗铁段 有效的降低了有机相中杂质离子的物理和化 学夹带 电积液中铁含量由原来的 9 10g L 下降至目前的 3 4g L 电积中电流效率由原来 的 78 左右提高至目前的 88 92 4 2 5 对浸出液实施净化 浸出液中存在大量的固体悬浮物 含量约 150ppm 大量悬浮物的存在 严重时影响萃 取作业的运行 形成大量的第三相 造成有机相的损耗以及一些有害杂质被夹带进入电积 为此 在萃取作业前 采用聚丙烯板框净化料液 取得了明显效果 减少了第三相引起的溶 剂损失 以上方案实施后 生产成本有效下降 电流效率由 78 提到至 90 92 萃取剂由 4 1 公斤 吨阴极铜降至 2 8 公斤 吨阴极铜 溶剂油由 35Kg 吨阴极铜降至 13 15Kg 吨阴极铜 吨铜直接成本由原来的 2316 元降至目前的 1970 元 与同行业比 降幅达 500 元 吨阴极铜 5 5 5 5 采取的其他措施采取的其他措施采取的其他措施采取的其他措施 5 1 5 1 5 1 5 1 引进国外先进的技术产品引进国外先进的技术产品引进国外先进的技术产品引进国外先进的技术产品 克服酸雾挥发问题克服酸雾挥发问题克服酸雾挥发问题克服酸雾挥发问题 经过翻阅资料 从国外引进试剂 A 在实验中 验证了试剂 A 对系统有机相的影响 确定了在其含量小于 30ppm 的情况下 对有机相性能的反面作用较少 在生产中采用试剂 A 和低压聚乙稀塑料球结合使用的措施 利用气体挥发时表面张力减少的这一原理 有效地 抑制