黄铜矿硫化焙烧相变浸出的研究

1、10有色金属(冶炼部分)2005年3期黄铜矿硫化焙烧相变浸出的研究宋宁,严继康,杜景红(,摘要:浸出除铁获取铜溶液新工艺。,其焙烧试样的X-衍射线和化学物相分析均2,。由于CuS极易被氧化浸出,而FeS2则相反,从而达到关键词:;浸溶;铜溶液中图分类号:TF811;TF11113文献标识码:A文章编号:1007-7545(2005)03-0010-03StudyonSulfidationRoastingandLeachingProcessofChalcopyriteSONGNing,YANJi2kang,DUJing2hong(FacultyofMaterialsandMetallurgica

2、l,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)Abstract:AnewtechniqueofphasetransformationofchalcopyritebysulfidationroastinganddeferrizationbyleachingarestudiedthroughthethermalanalyticalmethodandthemineralphaseanalyticalmethodinlowertemperatureandArgas1Theexperimentaldataandtheresul

3、tofthethermalanalysisindicatethatphasetrans2formationofchalcopyriteiscomplete1TheX2raydiffractionandthemineralphaseanalysisoftheroastingsam2plesshowthatthetransformedmineralphasesareCuSandFeS2,andtheremainedchalcopyriteisless1CuSiseasytooxidizeanddissolvewhileFeS2isundissolved,thereforethepureCuScan

4、beobtained1Keywords:Chalcopyrite;Sulfidationroasting;Leaching;Coppersolution关于湿法冶金中极难处理的黄铜矿在酸性FeCl3和酸性Fe2(SO4)3溶液中浸溶动力学的报导甚多,它已作为一种处理硫化矿的方法在工业上应用,但其缺点是流程长,浸溶次数多,耗大量的FeCl3和Fe2(SO4)3,大量铁进入溶液,除铁或再生FeCl3困难、效果差1。一般采用传统的水解选择沉淀法,铁与硫以氢氧化物胶体形式存在,难以过滤,且胶体含母液铜离子多,不易洗涤。虽可采用絮凝剂使胶体凝集,但也因成本高而难于在工业上广泛应用。即便是使用微波浸出黄铜

5、矿效果也不理想,虽说在浸出过程中加入适量的氧化剂MnO2,用H2SO4溶液浸取,避免了浸溶液中Fe(OH)3nH2O胶体溶液的生成,但浸溶次数也多达7次以上2,因此,在工业上应用也将成为实际问题。PK埃维勒作者简介:宋宁(1960-),女,在职博士,副研究员特等3用Intec炼铜法在8085下多段逆流浸出,在常压下通入空气使铁成为针铁矿类化合物沉淀,随后两段净化过程分离除金属态及其他状态的各种杂质。该法虽优于可用性最佳的浸出/萃取/电积工艺,但工艺流程仍很长,浸溶次数也不少。为了简化工艺,使操作易于掌握和控制,本文采用在低温、惰性气体保护下对黄铜矿进行硫化焙烧相变-浸溶除铁获取铜溶液电解的新工

6、艺制取精铜,可克服上述缺点。在浸溶过程中,CuS极易氧化生成Cu2Cl2,元素硫回收可反复使用;Cu2Cl2在有NaCl的溶液中进行电解,而获得电铜,所耗电能低3-5,且产生的CuCl2返回浸溶铜蓝。黄铁矿则不为Cu2Cl2所还原,而残留于浸溶渣中,从而达到一步脱铁获取铜溶液的目的。© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 有色金属(冶炼部分)2005年3期11转化。换言之,硫化温度低于350或高于400均不能按反应(1)式获得最优值。这表明焙烧的结果与反应

7、一致。1实验研究方法111试料的制备实验用云南某地黄铜矿精矿,将该精矿和试剂元素硫(光谱纯)分别进行破碎、碾磨、筛分后使其达到实验所要求的粒度,二者按一定的比例进行配备,混合均匀,装入瓷坩埚,然后置于电阻炉中心,密封好,排空气后加热。黄铜矿在有单质硫存在的条件下,经过低温焙烧并有惰性气体作保护,按下面反应式进行相变反应:CuFeS2+S0CuS+FeS21实验证明在和黄铁矿6,CuCl2+HCl+NaCl进行配制。固液比为5g试样加200mLCuCl2混合液。112实验方法图1矿物粒度对黄铜矿转化率的影响Fig.1Effectofsizeontheconversionofphasetransf

8、ormationofchalcopyrite将电阻炉内试样取出,按技术要求准确称取样重置于准备好的锥形烧杯中,倒入CuCl2混合液作浸溶液,再放进已到指定温度的电热恒温水浴锅内,通入Ar进行搅拌,直到浸出完毕,立即将其过滤,滤液即是本研究获取的铜溶液。在浸溶过程中,CuS极易氧化生成Cu2Cl2,反应如下:(2)CuS+CuCl2Cu2Cl2+S0元素硫回收可反复使用;Cu2Cl2在有NaCl的溶液中进行电解,而获得电铜,所耗电能低,且产生的CuCl2返回浸溶铜蓝。黄铁矿则不为CuCl2所还原,而残留于浸溶渣中,从而达到一步脱铁获取铜溶液的目的。2实验结果与讨论211最佳反应物粒度的确定首先采

9、用单因子实验,在焙烧温度为350400,保温时间为4h,矿硫=101111的条件下,测得黄铜矿粒度在-01074mm(200目)左右转化为CuS和FeS2较为理想,见图1。从图1中可看出,反应物粒度为-01074mm时黄铜矿的转化率高达97%。因此确定最佳反应物粒度为-01074mm。212焙烧温度对黄铜矿相变转化率的影响焙烧温度对黄铜矿相变转化率的影响见图2。)黄铜矿相转化从图2看出,在初始时(温度<350率比较低,随着温度的升高,黄铜矿相转化率随之增加,350400达到最大值,几乎100%按反应(1)图2加硫焙烧相变温度对黄铜矿转化率的影响Fig.1Effectoftemperatu

10、reontheconversionofphasetransformationofchalcopyrite213差热差重相变反应分析图34示出黄铜矿按实验条件(矿硫=101111)进行试样的差热差重分析7。从图3中看出,黄铜矿按相转变完善的峰值在353354,这与图2的实验数据相一致。为了证实转变的物相,将试样在最优条件下焙烧后进行X-衍射物相鉴定。X-衍射物相分析证实了在最优条件下焙烧的试样是按反应(1)式进行相变转化为CuS和FeS2,残余CuFeS2很少6。© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House

11、. All rights reserved. 12有色金属(冶炼部分)2005年3期图3Fig13ofchalcopyritewithsulfur图5不同温度对浸溶率的影响Fig15Effectoftemperatureonthedissolutionofcopper图4黄铜矿加硫试样的差热差重分析图Fig14DTA2TGanalysisofchalcopyritemixedwithelementalsulfur214浸出温度对浸溶率的影响浸溶率随温度的升高而增大(见图5)。浸出率在60、80时均比93(昆明地区沸点)的低,而在相同条件下,85的浸出率和93时的比较接近,从节约能源角度考虑,本

12、实验条件下选择浸溶温度85为最佳。215浸出时间对浸出率的影响图6在一定温度下浸溶时间对浸溶率的影响Fig16Effectofleachingtimeontheefficiencyofcopperdissolutionatadefinitetemperature浸溶率随时间的延长而增加,在85浸出4h,可获得80%以上的浸溶率,见图6。216浸出混合液浓度对浸溶率的影响浸出混合液主要研究了(NaCl+HCl)浓度对浸出率的影响,由于Cu2Cl2较难溶于水溶液中,Cu2Cl2易溶解于过量氯离子的溶液中。因此,在浸溶过程中增大Cl-浓度有利于提高铜的浸出率(图7),在85,浸出4h,矿硫=1011

13、11,CuCl2=015mol/L图7不同Cl-浓度对浸溶率的影响Fig17Effectofchlorideionsconcentrationoftheefficiencyofcopperdissolution© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 有色金属(冶炼部分)2005年3期条件下,可获得8716%的浸出率,在此基础上增大CuCl2浓度达110mol/L,浸出率略有增加,可达88%。13参考文献1刘纯鹏.铜的湿法冶金物理化学M.北京:中国科学技术出

14、版社,1991:130-132.3结论1)黄铜矿硫化焙烧相变转化为CuS和FeS2取2苏永庆.微波场中有色金属矿物的物化特性及化学反应动力学研究D.昆明:,1994:65.3PK.国外金属矿选矿,1995):20-4JC,JC.ExtractivemetallurgyofandelectrowinningM.Vol.II,Maryland,PortCityPress,1976:738,827.5LatimerWM.Theoxidationstatesoftheelementsandtheirpotentialsinaqueoussolutions,secondeditionM.NewYork,

15、Prentice2Hall,INC.,1952:184.6宋宁.黄铜矿硫化焙烧相变反应动力学研究J.昆明决于焙烧的条件。2)黄铜矿最佳相变转化温度是350400。转变物相主要是CuS和FeS2,残余黄铜矿很少。3)对黄铜矿硫化焙烧后的矿样2混合液进行浸溶,可解决,因易被氧化浸溶生成2,被排除。4):浸溶温度(NaCl+HCl)=(4+1)mol/L、85、浸溶时间4h、CuCl2浓度015mol/L、固体硫化焙烧矿5g、浸出混合液200mL。理工大学学报,2002,27(2):5-8.7陈镜泓.热分析及其应用M.北京:科学出版社,1985:120-1351(上接第9页)dansJ.Applie

16、dandenvironmentalMicrobiology,1999,65(7).3林建群,彭基斌,颜望明.氧化亚铁硫杆菌基因转移系统3结论原出发菌Sk20经紫外线处理并定向筛选后,获得了适应极低pH值的突变株USk12,其具有以下特征:1)为氧化亚铁硫杆菌的一突变株;2)最适pH=112210;3)多代矿石培养基液体继代培养,性状稳定,未出现退化;4)具极强的抗酸性,能在pH016条件下生长。该突变株的获得,有望进一步提高金属的生物浸出效率,同时也为研究冶金菌的强抗酸机制提供了材料。参考文献1FernandoAcevedo.Presentandfutureofbioleachinginde2

17、velopingcountriesJ.AvailablefromInternet:/minerals/pubs/commodity/myb.November2002.2TAFowler,PRHomes,FKCrundwell.MechanismofPyriteDissolutioninthePresenceofThiobacillusferrooxi2研究进展J.环境生物学报,2001,7(2):193-196.4李宏煦,刘晓荣,邱冠周,等.驯化氧化亚铁硫杆菌浸出废铜矿中铜的研究J.矿冶工程,2001,21(1):40-42.5MatthewO.Schrenk,KatrinaJ.Edwards,RobertM.Goodmanetal.,DistributionofThiobacillusferrooxidansandLeptospirillumferrooxidans:ImplicationsforGenera2tionofAcidMineDrainageJ.Science,1998,279(5356):1519.6李秀艳,周建民,魏德洲,等.金属硫化物矿物生物浸出过程中Fe3+的作用J.东北大学学报(自然科学版)J,2001,22(3):