复杂硫化铜精矿微波活化预处理-加压浸出工艺.doc

复杂硫化铜精矿微波活化预处理-加压浸出工艺.txt我很想知道，多少人分开了，还是深爱着。自己哭自己笑自己看着自己闹。你用隐身来躲避我丶我用隐身来成全你！待到一日权在手，杀尽天下负我狗。 本文由perfect_0319贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 卷第 期 年 月 过 程 工 程 学 报 、 ， 复杂硫化铜精矿微波活化预处理一 加压浸 出工艺 徐 志峰 李 强 王成彦 ， ， 西理 工大 学材料 与化 学工程 学院 ，江 西 赣 州 ； 江 北京矿 冶研 究总 院 ，北京 ） 摘 要： 研究 了以黝铜矿为主的复杂硫化铜精矿微波活化预处理一 加压浸 出工艺结果表 明， 该精矿在微波功率 、 每批处理量 及辐照 时间 条件下预处理后 ，矿石浸 出性能显著改善预处理过程 中未见铅、锌、硫 、砷等元 素挥发损失实验确定了微波活化铜精矿 加压浸 出工艺条件为：浸 出温度 ，氧分压 ，初始硫酸浓度 ，液周比 ，浸 出时间 ，木质 素磺酸钙用量为精矿质量 的 ，搅拌速度 在此条件下， 铜 、锌、铁浸 出率分别达到 ， 和 加压浸 出渣经高温煤油溶解单质硫后返回作浸出配矿使用 ，可 保 障 有 价 金 属铜 锌 收 率 关键 词 ：复 杂铜 精 矿 ；黝 铜矿 ；微 波 活 化 ； 预 处理 ；加 压 浸 出 中图分类号： 文献标 识码 ： 文章编号 ： （ ） 前 言 在复杂硫 化铜精矿中，铜多以黄铜矿、黝铜矿形式 存在 ，结构稳定 ，分解困难 ，其浸 出必须经过强氧化过 波能 物质吸 收微波后 ，其晶体结构、表面性质等有 可能发生显著改变 ， 如黄铁矿在一定条件下经微波处理 后会转 变成磁 黄铁矿 且在 微波 场 中不 同矿物具 有 不同的升温特性 。，如大多数硅 酸盐 、碳酸盐 、石英 等脉石属热惰性 因此 ，在微波作用下有可能实现有 用矿物 的选择性热活化， 进而提高矿物反应活性并改善 其浸出性 能 程 加压浸 出是一种强化湿法冶金过程 ， 具有浸取高效、 流程短、无污染等优 点，具有广 阔的应用前景 目 但 前加压浸 出工艺仅在 次生辉铜矿 处理方面成 功实现工 业化， 由于原生黄铜矿 、 黝铜矿在硫酸介质 中浸出“ 钝 本工作开展复杂硫化 铜精矿 微波 活化预处 理一 加压 浸 出工艺研究 ，即对以黝铜矿为主体矿物 的复杂硫化铜 矿进行微波活化预处理，使硫化铜矿晶格 活化 ，从而使 原本难 以浸 出的复杂铜精矿 在 中等温 度和压力下顺 利 浸出 预处理过程 中，铜精矿 中的硫、锌 、砷 、铅等元 素无挥发损 失 复杂硫化铜精矿 微波活化预处理一 加压 化 ” 问题 尚未彻底解决 ，复杂硫化铜矿加压浸 出仍只 停 留在试验研究阶段 为克服浸出 “ 钝化 ”问题 ，在复杂硫化铜矿浸 出过 程中常引入 催化氧 化 或实施加氯活化浸 出 ， 在 催化氧化浸 出条件下，精矿 中的硫将大量氧化 生成硫酸 ，导致后续 中和工序负荷增重 ，此外浸 出液脱 浸出工艺无 需面对 回收 问题，清 洁高效 硝也是一大难题；而加氯活化浸 出工艺 中氯离子对浸 出 设备 的腐蚀不容忽视 为克服复杂硫化铜浸 出 “ 钝化”问题，还可采用矿 石 活化预处理方法 现有的矿石活化预处理研 究多集 中 于机械活化，如 】 铜精矿浸 出工艺的关键就在 于精矿细磨】 矿石经细磨后， 出过程虽可强化 加 浸 ， 买 验 原料 与设备 复杂硫化铜精矿原料 中主要元素含量见表 由铜 精矿 谱 图（ 见图 可知， ） 精矿 中主要金属矿物有闪 但机械活化有明显局 限性， ，未能从根本上解 决矿物 钝化 问题 ，且机械活化方式能耗高、成本大 ，矿石细磨 后有可能引发浸出渣排放 困难等问题 微波 预处理矿 石及促进精矿 浸 出 目前 已有 多项研 锌矿 、黄铜矿、黝铜矿 、黄铁矿、方铅矿及少量铜蓝和 蓝辉 铜矿 ，脉石矿物主要为石英 显微镜 下观察可知， 铜精矿 中闪锌矿多 ，含铜矿物 中黝铜矿量多，占 左右 精矿粒度为一 占 硫酸及其他化学试剂均为分析纯 表 复杂 铜 精 矿 主 要 元 素 成分 究 】 当微波快速加热矿物时 ，由于微波穿过金属矿 物产生很大的热应力 ，致使矿物边缘 出现微小裂缝 ， 这有可能是使矿物活性增强 的原因之一另外，在微波 场 中，大多数硫化矿（ 如黄铁矿 、黄铜矿等） 都能吸收微 里！ 型 垒 ！ 收稿 刚 朗： ，修 回 日期 ： 基 金项 目：江西 省 自然 科 学基金 资助项 目（ 编号 ： ； 国家 重点 基础研 究发 展规划 （） 金资助 项 目（ 号 ： ） ） 基 编 作者 简介 ：徐志 峰（ ） 一 ，男，江 西省 南 昌市 人 ，博 士 ，教 授 ，有色 金属 冶金专 业 ；王成彦 ，通讯 联 系人 ， ： 第 期 徐 志 等 ： 杂硫 化 铜 精 矿 微 波 活 化 预 处 理一 压 浸 出 工 艺 加 复 峰 加 昌 （） ， 暑 出实验 ，实验条 件为 ： ，液 固比 ，氧分 ，搅拌速度 ， ， 浸出体系中引入 木质素磺酸钙（ （ 相对 于精矿质 量，下 同） ，结果见表 一 、， 历 口 表 铜精矿直接加压浸 出实验结果 三 【 】 。 （ ） 图 硫化铜精矿 谱图 主要实验 仪器： 型微波炉（ 广东格 兰仕微波炉电器 有限公司） ，额定频率 ，额定 输出功率 ； 型高压釜（ 大连通达反应釜厂） ， 内容积 高压釜设备连接如 图 所示 由表 可见，未经任 何活化 预处理 ，复杂铜精矿直 接加压浸出时，随浸 出温 度 由 升至 ，浸 出 时，铜浸 出率仅 由 提高至 ，即使浸 出时间延长至 ，铜浸 出率也仅为 ，而锌浸 出过 程相对 容易得 多， 在温度 下浸 出 ， 锌浸 出率可达 ，调整浸 出条件 ，锌浸 出率还可进一 步提 高 在上述实验条件下 ，铁浸 出甚微 经浸 出动力 学分析可 知， 铜浸 出反应表观活化 能为 出过程为界面化学反应控制 ，浸 为解决铜 浸 出困难 ，对 复杂铜精矿进行活化预处理 ，通过增大矿 石 反应活性 ，降低浸 出反应表观活化 能，进而实现复杂 铜精矿在 中等温度及压 力条件 下较理想 地浸 出 微 波功 率的影响 图 高压 釜 设 备连 接 图 考 察 了不 同微 波功 率对微 波预 处理后铜 精矿 加压 浸 出结果 的影 响，浸 出实验条件 为： ， ， ， ， ，木 实验过程 称取一定量铜精矿 ， 均匀平铺于微波炉腔体 内的石 英玻璃 圆盘上 ， 在一定功率及 时间下进行微波辐照预处 理将预 处理后 的铜精矿 按一定液固 比与浸 出剂混合加 质素磺酸钙用量 ，搅拌速度 （ ，微波 预处理 时间 ，每批处理量 铜精矿 ，结果见图 入高压釜 的钛胆 中高压釜加盖密封 ，通过控制箱设定 加热温度升温 至设定温度 时 ，向高压釜 内通入工业纯 氧并开始计时 通过调 节控 制箱，保 持浸出过程中搅拌 、 一 转速恒定 出结束后通水冷却 ，待 釜内压 力降为 后 浸 开启高压釜 ，分别将浸 出液和浸 出渣送样分析 为保证 各实验点间具有可 比性，控制每次实验时高压釜升温速 率及降温速 率相 同 里 巴 曼 ） 控制各 浸出实验中搅 拌转速 恒定为 以保 ， 证实验条件 下釜内气 、 、固三相充分混合和氧 的传质 液 （ ） 结果与讨论 直接浸 出对 比实验 复杂硫 化 铜精矿 未经 微波 预处理 直接 进行 加压浸 图 微波功率对预处理后铜精矿加压浸 出的影响 过 程 工 程 学 报 第 卷 由图 可见 ，经 功率微波辐 照后 ，铜浸 出率 明显提 高至 ，而锌 、铁浸出率则分别为 和 随微波功率进一步增大，铜 、锌 、铁浸 出率 、一 未见明显变化 经微波预处理后，复杂铜精矿浸出性能 的确得 以极大改善，在较低微波 功率（ 即可实现较 ） 理想 的铜浸 出效果 进步考察 了微波功率对复杂铜精矿 中铅 、 、 、 锌 硫 砷等元素挥发损失的影响，结果见 图 由图可见，在 微波功率 范围内，金属铅、锌一直稳定存在 于精矿 中，未见挥发损 失；当微波功率大于 后 ， 硫才开始挥发，损 失率达 左右 ；而当微波功率提 高至 后，砷才开始出现少量挥发， 时损失 呈 仍 （） 图 批 处 理 量 对 微 波 预 处 理后 铜 精 矿 加 压浸 出 的影 响 率为 由此可见 ， 微波功率下， 在 复杂铜精 矿活化预 处理过程 中不会产 生砷 、铅 、锌 元素挥 发及 烟气污染 问题 ，该工艺过程清洁，对环境友好 矿石微波预处理过程 中，微波辐射能量（ 波一部 ） 分被物料吸收而使其升温（ ）另一部分 则损耗（ ） ， ， 即 吸 ，其 中 为矿石 比热 ， 微 波 （ 为矿石质量 ， 为经微波预处理后矿石温度升 高值） 微 波功率一定 ， 即 为常数 的条件下 ， 镦 物料质量较小时， 、 ， ） ） 虽然较物料质量大时用 于升高相 同温 度所需热量更小， 器 但热损耗更大；而物料质量较大时 ，虽然 单位质量物料 向外 界散热减少 ，但用 于升高相 同温度所 需热量增加 所 以，只有物料 质量在某个适 当值时，其温度才能升至 最高 ，从而达到活化矿 石并最终促进矿石浸 出的 目的 综上所述，在本实验条件下，每批物料处理量选择 ） （ 较适宜 ， 工艺放大 时，可能需要重新调整微波功 但 率及预处理时间等条件 图 微波功率对铜精矿中元素挥发损失 的影响 ， ， 预处理时 间 在微波功率 、每批处理量 条件下 ，考察 了微波预处理时间对活化铜精矿加压浸出结果 的影响， 物料质量 的影响 在微波功率 、预处理时问 的条件下 ， 考 浸 出实验条件 同 ，结果见图 节 察 了批处 理量对微波预 处理后铜 精矿加压浸 出结果 的 影响，浸 出实验条件 同 节，结果见 图 由图 可见，在本实验条件下，批处理量在 、 ， 范围内， 微波辐照能起到活化铜精矿 并有效促进矿物浸 出的效果 ；批处理量进一步增大，特别是增大至 时， 微波辐 照不仅对铜精矿无 活化作用 ， 反而使铜、 、 锌 铁浸 出明显受到抑制 ， 铜、 锌浸 出率分别降低 至 兰 ） 和 ， 铁浸 出完全受到抑制随批处理量进一步增 大，铜精矿石预处理后浸 出性能反而恶化，与蔡超君【 引 的研究相 同 进一步考察 了批 处理量对铜精矿中硫挥发 损失率 的影响 结果发现，在微波功率 、预处理时 间 条件下 ， 在批处理量 围内未见硫挥 范 发损 失 （） 图 微 波 预 处 理 时 间对 活 化 铜 精 矿 加 压浸 出 的影 响 第 期 徐志峰等 ： 复杂硫化铜精矿微波活化预处理一 加压浸 出工 艺 由图 可见 ， 范围 内， 在 微波预 处理 时间 对铜浸 出无 明显影响 ，铜浸 出率保持在 左右 随预处理 时间延长 ，锌 、铁浸 出率均呈 降低趋势 ，原 因 可 能是硫化铁矿石具有 良好 的微波吸收性 能， 如磁黄铁 矿微波加热升温速率就高达 凹 ， 】在微波加热条 件下铁矿物较短时间 内能迅速达到高温 ， 易造成铁矿物 与锌矿物之间局部 “ 烧结 ”现 象 ，且随微波预处理 时间 浸 出温度 的影响 在 范围 内， 考察 了浸 出温度对微波活化 铜 精 矿 加 压 浸 出 的影 响 浸 出实 验 条 件 为 ： ， ，【 ， ，木 质素磺酸钙用量 ，搅拌速度 （ ） ，结果 见图 延长和矿物 持续升温 ，“ 结 ”现象有可 能趋于严重 ， 烧 最终表现为锌 、 铁浸 出率 随微波预 处理时间延长而降低 进一步考察 了微波功率 条件下预处理时间对 铜精矿 中易挥发元素铅、锌 、硫 、砷损 失率 的影响，发 现在本实验条件下，铜精矿 中铅 、锌、硫 、砷无挥发损 、 一 山 ） 失因此 ，在微波功率 、每批 处理量 的条件 下 ，微波预处理时间选择 为宜 在上述实验条件 下 ，铜、锌浸 出率可分别达 和 ，铁浸 出 率为 浸出剂用量的影响 （） 考 察 了浸 出剂硫 酸用 量对微 波活化 铜精矿 加压浸 出的影响以硫酸与精矿 中铜 、铅、锌金属 的摩尔 比（ 以 图 浸 出温 度 对 微 波 活化 铜精 矿 加 压 浸 出 的影 响 下简称酸 比 表征浸 出剂硫酸 的用量 出实验条件 为： 浸 ， ， ， ，木质素 磺酸钙用量 ，搅拌速度 （ ） ，结果见图 由图可见 ，随酸 比由 增大至 ，即 由 增大至 ，铜 、锌浸 出率略呈增 大 趋势， 铁浸 出率在 之间波动当酸 比为 （ 即 由图 可见，随浸出温度 由 升高至 ， 铜浸出率 由 增大至 ， 锌浸 出率 由 增大 至 ，浸 出温度进一步升高至 ，铜、锌 浸 出率均略有升高，分别达 和 随浸 出 温度 由 升高至 ，铁浸 出率 由 降至 ， 这可能是 由于高温 下溶出的铁 易水解沉淀入渣 时，锌浸 出率达 ，铜浸 出 ） 率为 若进一步提高浸 出剂硫酸用量 ， 不仅 未能 明显提高铜 、锌浸 出率 ，反而提 高浸 出终酸浓度 ，降低 了酸利用率 因此 ，酸 比取 为宜，即 浸出温 度进 一步升高 ，铁浸 出率保持相对平衡因此 ， 浸出温 度选 择 为宜 添加剂用量的影响 单质硫 为硫化 铜精矿 氧压酸浸的产 物之一当浸 出 温度 高于硫熔 点（ 时 ， 熔融硫 易包裹未反应矿 ， 将 严 重影响有 价金属浸 出率 常用 的硫分散剂有木质素 、 木质素磺酸盐 、丹 宁化 合物（ 白雀木及其他 树皮提取 如 物） 及烷基 芳基磺酸 盐等 ，其 中，木质 素磺酸盐为工 们 、 ， 业上最常用的硫分散剂 考察 了木质 素磺酸钙作添加剂 旦 窭 ） 时其用量对 微波活化铜精 矿加压浸 出的影响 出实验 浸 条件 为： ， ， ， ， ，搅 拌速度 ，结果见 图 由图 可见 ，在用量 范围内，木质 （ 呈 弼 ） 一 素磺 酸钙对 铜浸出无 明显影响， 铜浸 出率保持在 左 ） （ 右 木质素磺酸钙用量 由 增至 ，锌浸 出率 （ ） 由 略增至 ， 而铁浸 出率则 由 略降 至 木质素磺 酸钙用量 由 进一步提高至 （ ，虽然锌 浸 出率增 幅不 明显 ，但 铜浸 出率 由 （ 图 硫 酸 用 量 对 微 波 活 化 铜 精 矿 加 压 浸 出 的影 响 过 程 工 程 学 报 第 卷 明显增至 ，而铁浸出率则 由 显著 降低至 木质素磺 酸钙用量进一步增 大， 、 、 铜 锌 铁 浸 出基 本保持 平衡因此 ，木质 素磺酸钙 用量选 择 为宜 （ 响 ，浸出实验条件 为： ， ， ， ， 木 质 素 磺 酸 钙 用 量 ，搅 拌速度 （ ，结果见 图 由图 可见，随浸 出时间由 延长至 ， 铜 浸 出率由 增至 ， 锌浸 出率 由 增至 ，浸 出时间进一步延长 ，铜 、锌浸 出率无明显变 化 在 范围 内，铁浸 出率保持在 左右，浸 出 、 ， 山 时间进 一步延长 ， 铁浸 出率有 明显增长， 浸出时间为 时，铁浸出率 高达 鉴于此 ，为减轻后续 中和 旦 巴 ） 除铁工序 的负荷 ，在保证铜、锌 高效浸 出的前提下尽可 能缩短浸 出时间，浸 出时间取 为宜 ） ） ， （ 、一 图 木 质 素 磺 酸 钙用 量 对 微 波 活化 铜 精 矿 加 压 浸 出 的影 响 ? 口 ） 氧分压 的影响 口 考察 了氧分压对微波活化铜精矿加压浸出的影 响， 浸 出实验条件为： ， ， ，木质素磺酸钙用量 ，搅拌速 （ （） 度 ，结果见 图 图 浸 出 时 间对 微 波 活 化 铜 精矿 加压 浸 出 的影 响 液 固 比的影 响 、 一 考 察了液 固比对微波活化铜精矿加压浸出的影响 ， 浸 出实验条件为 ： ， ， ， ，木质素磺酸钙用 量 ，搅拌速 （ ） 度 ，结果见图 巴 妄 ） （ 、 一 图 氧分压对微波活化铜精矿加压浸 出的影响 口 三 由图 可见 ，随氧 分压 由 增至 ， 铜浸 出率 由 增至 ，铁浸出率 由 增 至 ，氧分压进一步增至 ，铜浸 出趋于平 衡 ，浸 出率不再 明显变化 ，而铁浸 出率则显著提 高至 在 范围内，氧分压变化对锌浸 出 率无 明显影 响综合考虑 ，氧分压取 为宜 浸出时间的影晌 （ ） 图 液固比对微波活化铜精矿加压浸 出的影 响 考察 了浸 出时 间对微 波活化 铜精矿加 压浸 出的影 由图 可见 ，随液 固比由 增至 ， 铜 第 期 徐志峰等 ： 复杂硫化铜精矿微波活化预处理一 加压浸 出工艺 状 有色金属， （） ， ： 浸 出率 由 增至 ， 锌浸 出率 由 增至 ， 铁浸 出率不断增大至 液固 比进一步增 大 ，铜 、锌浸 出率无 明显变化 ，而铁浸 出率则呈 明显增 大趋势因此 ，液 固 比取 为宜 工 艺 优 化 【刘大星湿法炼铜 的发展与前景 】 有色金属再生与利用， ， （） ： ， ， ， ， ， ： （） 【 ， ， ， 由上述实验结果可知 ，以黝铜矿为主体矿物的复杂 硫化铜 矿经微 波活 化预处 理后 可初步 取得较 理想 的加 压浸 出结果 ， 、 铜 锌浸出率可 分别达到 和 但浸出渣 中铜 、锌含量仍偏高 ，分别 为 和 为进一步提高有 价金属 铜、 锌收率 ， 行工艺优 化实验 ， 进 ， （） 】 ， ： 王永 慧 矿石 及精矿 氮类 物催化 加压 浸出 的应用与经 济估算 铜 】 中国有色冶金， （） ，： ， ， ， ， ） ， （ ： 一 即浸出渣 经高温煤 油溶解单质硫 处理 ， 脱硫渣进行第二 段浸出，第二段 浸出工艺条件 同第一段 煤油脱硫实验 条件 为： 油温度 ， 煤 煤油与浸 出渣液 固比 ， 混合时间 ，搅拌速度 在上述 实验条件 ， ， ， ，： （） 【】 ， ， ） （ ， （） ， ： 下， 脱硫率达 煤油经冷却 降温可使溶解其 中的 单质硫 结晶析 出，煤油 可返 回使用 脱硫渣经第二段浸 出，最终渣含铜 、锌量可分别降至 和 ，经 ， ， （： ， ） 】朱 屯现代铜湿法冶金 北京：冶金工业 出版社， 】 【 ） 】 （ ， ： 一 ， （） 两段浸 出， 、 总浸 出率可分别高达 和 铜 锌 微波活化铜精矿经加压浸 出， 出渣经煤油脱硫后 浸 可返 回作浸 出配矿使用 ，以保障有价金属铜 、锌 的收率 并达到优化浸 出工艺 的 目的 ，： （） ， 】赵中伟 ，赵 天从，李洪桂 ，等机械 活化对硫化锌精矿浸 出动力 学 的 影 响 】 有 色 金 属