湿法炼铜技术制液培训讲义

1、技术培训讲义铜的湿法炼铜有以下几种方案：1、 浸出法浸出法就是借助于某种溶剂从矿石中溶解铜金属组份、再由溶液中回收铜金属的过程。浸出的溶剂种类和耗量取决于矿石的性质。采用浸出法处理难选氧化铜矿可获较高指标，而且设施简单，易操作控制，效率高，见效快。所以浸出法的应用日益广泛。细菌浸出硫化铜技术，延年来了展较快。（福建紫金1.5万吨细菌湿法铜厂）。根据溶剂的不同，可将浸出分为酸浸法和氨浸法。酸浸法的浸出剂可分为稀硫酸和硫酸铁。稀硫酸适用于不含泥、脉石为硅酸盐类或含有少量碱性脉石的氧化铜矿石，硫酸铁是硫化矿的浸出剂。氨浸法适用于碳酸盐类脉石的氧化铜矿石，浸出剂主要有碳酸铵和氨水，因用硫酸浸出，酸耗大

2、，不经济。根据浸出方式不同可将浸出分为原地浸、堆浸、泡浸和细粒搅拌浸出和熔烧浸出。（1） 原地浸出矿石不需采出，只需在原地经松动爆破或借助于矿体的裂隙、节理渗透溶剂使铜溶解后再回收溶液。（2） 堆 浸将矿石采出破碎到一定粒度（20mm40mm）,堆于有底部结构的场地，喷洒溶剂，使铜金属溶解出来。（3） 泡 浸将矿石采出破碎到一定粒度后直接泡入池中熔剂内、使铜浸出。(4) 搅拌浸出将矿石磨到一定细度加溶剂在搅拌桶内搅拌，使铜浸出。（5）熔烧浸出将硫化矿在沸腾炉内進行熔烧氧化，然后将熔砂与氧化矿一起用硫酸進行浸出。2、 溶液中铜的提取（1） 萃取-电积法含铜浓度较低的酸、氨溶液，经过萃取剂萃取，再

3、反萃后，使含铜浓度提高到35克/升左右后直接电积，生产电铜的方法。此法是我矿今后生产电铜的主要方法。（2） 置换法含铜浸出液用铁置换生产海绵铜。（3） 电积蒸馏法含铜溶液用强电流或加热生产高水硫酸铜 。第二节铜矿物及矿石分类一、铜矿物天然产出的铜矿物有200余种,经常遇到的有工业价值的矿物约15种左右,铜的硫化物占首要地位。简例几种具有工业价值的铜矿物如表1。二、铜矿石分类根据铜化含物的种类和相对含量（即氧化率），将铜矿分为氧化矿、硫化矿和混合矿三大类。1、氧化矿 氧化率在30%以上者称为氧化矿，其中大部分铜矿物呈碳酸盐、硫酸盐和氧化物形态存在。氧化铜矿石分为游离氧化铜矿石。2、硫化矿 氧化率

4、在10%以下者称为硫化矿。其中主要由含铜的硫化物组成。3、混合矿 氧化率介于1030%之间者称为混合矿。此类矿石由铜的氧化物和硫化物组成和性质最为复杂。矿石中某金属的氧化率是该金属氧化矿物的金属量与它的总金属量之比。 表1 主要铜矿物一览表序号矿物名称矿物类别化学组成 含铜量% 比重 硬度光泽与颜色1自然铜 自然铜Cu1008.8-8.92-3铜红色2硫化矿 辉铜矿Cu2S795.5-5.82.53铁黑具蓝纹3硫化矿 铜蓝Cu2S66.44.61-1.2青蓝、灰4硫化矿 斑铜矿Cu3FeS355.55.2 3青铜色、深蓝5硫化矿黄铜矿CuFeS234.24.23.5-4黄铜色6硫化矿 黒幼铜矿

5、Cu3AsS346.74.4-5.13-4灰黑7硫化矿砷黒幼铜矿Cu3AsS352.7 4.4-4.53-4钢灰8氧化矿 赤铜矿Cu2O88.363.5-4浅红色9氧化矿 黑铜矿CuO79.963-4黑10氧化矿 蓝铜矿CuSO4Cu(OH)269.23.8 3.5-4深蓝11氧化矿 孔雀石CuSO3Cu(OH)257.54 3.5-4翠蓝12氧化矿 硅孔雀石CuSiO32H2O36.22.12-4 绿13氧化矿 胆矾CuSO45H2O25.52.22.5蓝14氧化矿 水胆矾 CuSO43Cu(OH)226.23.93.5-4绿玉15氧化矿氯铜矿 CuCl23Cu(OH)259.53.763-

6、3.5深绿三、铜矿物、矿石类型与浸出的关系自然铜可溶于硝酸或氨水溶液，表1所列的氧化铜矿物中，赤铜矿在硫酸溶液中存在氧时才能溶解，无氧时稀硫酸仅能溶解赤铜矿中铜的一半，而其它氧化铜矿物都能溶于稀硫酸，并且，从化学反应式理论计算，均为溶解出1g铜要耗1.54g硫酸。赤铜矿、黑铜矿、孔雀石、蓝铜矿也能被氨溶液（碳酸氨、氢氧化铵等溶液）溶解。硫化铜中，辉铜矿、斑铜矿、铜蓝可溶于硫酸铁的溶液中，即所谓的细菌浸出。一般来说，氧化铜矿物的浸出速度比硫化铜矿物的快，所以氧化率越高的铜矿石越适宜用浸出法处理。矿石分为有用矿物和无用矿石（脉石），有用矿物含量较小，分散在脉石中，浸出时，除有用矿物需要被溶解外，其

7、它不需要溶出的可溶组分（杂质）也会被溶解出来，耗费浸出剂。所以矿床的脉石类型与浸出剂的选择直接相关，要根据脉石类型，选择适宜的浸出剂，有效而经济地浸出。一般地说，含石英等硅酸盐类无用矿物较多的矿石，适宜于用酸浸，含方解石等碳酸盐类无用矿物质较多的矿石，适宜于用氨浸。一、工艺的发展酸浸萃取电积工艺是处理硅酸盐型难选氧铜矿石的一湿法冶金的有效方法。该工艺具有流程简短，生产效率高，连续作业强，分离效果好，资源利用率和回收率高，可直接生产一号标准阴极铜，操作简便，易于实现自动化等特点。尤其为闭合型工艺，生产时“三废”少，对环境保护好，是常规浮选火冶电解工艺不可比拟的。此工艺的关键工序萃取，萃取以前主要

8、应用于稀有金属的分离和提纯。由于萃取剂较贵，对铜萃取的工业应用受到限制。七十年代以来，由于有机化学和石油工业的发展促進了新型廉价、特效萃取剂产品的发展，铜的工业型萃取成为现实。1968年世界第一座铜矿石溶剂萃取工厂在美国亚历桑那州兰彻斯公司兰乌矿投产，使用LIX64N，年产铜5400吨。以后，国外这项工艺技术高速发展，以成为从尾矿、贫铜矿料和溶液采矿中直接生产电铜的常规方法。目前拥有70万吨的产量。国内这项技术的研究过去曾出现过热潮，使用国产N510萃取剂，但由于萃取剂昂贵，有机化学工业落后及铜价格低的原因，工业应用较少。目前采用国外萃取剂，应用该工艺技术正日益兴起，已建成多座小厂。1983年

9、由北京矿冶研究总院在海南石录山铁矿设计建成了我国第一家萃取电积厂。由于此技术投资少、成本低（比传统的火法成本减少1/3），建设周期短而得到世界各产铜国的青睐，正在吸引着越来越多的投资者。据统计到2000年采用此项技术生产的铜产量将达到240万吨，将由目前占铜生产量的15%增加到22%，有人说：“湿法炼铜正在進入铜工业的主流”此话不无道理。第四节湿法炼铜的一些名词定义矿石指符合工业要求的矿物混合体，由一种或多种有用矿物与脉石组成。矿物指具有均一的组成和构造及限定的化学物理性质的元素。粒度矿块大小的尺度。浸出某种溶剂从矿石中溶解有用组成的过程。溶剂为酸性，则叫酸浸。若溶剂为碱性，则叫氨浸。溶液一种

10、物质（或几种物质）分散到另一物质里所形成的均一、稳定的混合物，溶液由溶剂和溶质组成，一般把能溶解其它物质的物质叫溶剂，被溶解的物质叫做溶质。溶液的浓度溶质在溶液中的含量。一般用三种表示方法：1、质量体积浓度=溶质的质量（克）/溶液的体积（升）2、体积百分浓度=溶质的体积/溶液的体积100%单位用V/O或V/V%表示 溶液的体积=溶质体积+溶剂体积3、 质量百分浓度=溶质的质量/溶液的质量100%溶液的质量=溶质的质量+溶剂的质量相指体系中具有相同物理性质和化学组成的，互不相溶可自然分离的物质。萃取剂和稀释剂组成的的溶液叫做有机相，含有铜离子（或无机酸、碱）的水溶液叫做水相。萃取有机相和水相搅拌

11、接触时，水相中被分离的物质部份或几乎全部转移到有机相相中的过程。反萃有机相和水相搅拌接触时，有机相中被分离的物质部分或几乎全部转移到水相中的过程。相比有机相体积和水相体积的比例，通常用O/A表示，O表示有机相体积，A表示水相体积。流比有机相流量与水相流量的比例。流量的单位是L/h或升/分。萃取剂能够与被萃金属相结合，并以萃合物形式转入有机相的活性有机反应剂。浸出液通过浸出过程得到的含有用金属子的水溶液，也叫做料液或水相。萃余液含铜浓度较高的料液经过萃取过程后分离出来的含铜浓度较低的料液。稀释剂溶解萃取剂的一种低比重的有机溶剂。一般是200号溶剂油或260号溶剂油，也叫磺化煤油。也可用普通煤油。

12、饱和容量一定浓度的有机相萃取某金属有一个限度，达到这个限度就不能再萃取该金属，这时的有机相金属浓度（克/升）称为饱和容量，也叫最大负荷量。溶剂在一定（混度，浓度）的条件可溶某种溶质的最大量。操作容量生产实际中有机相的实际负荷能力不会达到饱和，通常只有饱和容量的6080%，此时的有机相金属浓度称为操作容量。萃取率萃取过程中金属被萃取到有机相中的总量占料液中该金属总量的百分数。 料液浓度萃余液浓度萃取率（%）=100% 料液浓度反萃率反萃过程中金属被反萃到水相中的总量占负荷有机相中该金属总量的百分数。 负荷有机相铜浓度贫有机相铜浓度反萃率（%）=100% 负荷有机相铜浓度负荷有机相萃取了金属离子的

13、有机相。再生有机相负荷有机相经反萃迁移出金属离子后的有机相，也叫贫有机相。PH 值定量地表示稀的水溶液酸碱度的一种标度值。取值范围为014。PH大于 7时，溶液呈碱性，其值越大，氢氧根离子浓度越大；PH =7时溶液呈中性，氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等；PH小于7时，溶液呈酸性，其值越小，氢离子浓度越大。反萃液進入反萃的相对高酸水相。通常是经过电积后的尾液。反萃富液经过反萃后分离出的水相，含有较高浓度的铜离子。电积在金属离子富液中放入阴阳极板，通上直流电后，阴极上折出金属的过程。阳极直流电源的正极。接入的板叫阳极板。阴极直流电源的负极。接入的板叫阴极板。电解槽放置阴阳极板和电积溶液的池子。槽电

14、压一个电解槽中阳极与阴极的电位差。单位为伏特（V）。同名极距电解槽中相邻俩两块阳极（阴极）之间的距离。电流密度单位阴极板有效面积上通过的电流强度，单位安培/平方米电流强度通过导体横断面的电量与通过时间的比值，单位为安培（A）电能单位为焦耳或伏特库仓，实用单位为1千瓦小时（KWh），即1度电。1KWh=3.610焦耳=1.359马力小时功率单位为瓦特，1瓦特是非曲直伏特电压和1安培的恒定电流所做的功。实用单位为1千瓦=1000瓦特=1.359马力电流效率指金属在阴极上实际折出的金属量与理想条件下通过同样电量应得的理论金属量的比值，通常用百分数表示。电能消耗指生产1吨电解铜所消耗的直流电能。始极片

15、电解开槽时装入槽中作阴极的纯铜片。第二章 浸 出第一节 浸出一般原理及影响因素一、浸出概况及一般原理溶浸是溶剂选择性溶解矿物原料中某组分的工艺过程。它选用适当溶剂使矿物原料中的有用组分选择性溶解，使其進入溶液中，达到有用组分与杂质或脉石相分离的目的。浸出方法和浸出试剂的选择主要取决于矿物中有用矿物和脉石矿物组成，化学组成及矿石结构等。一般来说，含石英等硅酸盐类脉石矿物较多的矿石，适宜于酸浸，含方解石等碳酸盐类无用矿物较多的矿石，适宜用氨浸。铜矿峪矿利用矿块崩落法所遗留的松散混合矿石来進行对硅酸盐类型采用常温常压就地溶浸。铜矿峪的氧化矿石主要含硅酸类脉石，氧化铜矿物主要以孔雀石、硅孔雀石为主，它

16、呈暗绿到中绿色薄膜状分布在岩石裂隙及片理中，可浸性较好，酸耗低。硫酸通过裂隙与这部分氧化铜接触，進行化学反应，铜离子就随之携带出来，自流到料液贮池中。浸出剂用稀硫酸渗透矿石中，将矿物中的氧化铜溶解得到Cu2+浸出液，同是又可溶解其它可溶性组分，其化学反应类型有如下几种：孔雀石：Cu2CO3(OH)2+H2SO4CuSO4+CO2+H2O硅孔雀石：CuSiO32H2O+H2SO4CuSO4+H2SiO3+H2O兰铜矿：CuSO4Cu(OH)2+H2SO4CuSO4+CO2+H2O赤铜矿：Cu2O+H2SO4 CuSO4+H2O黑铜矿：CuO+H2SO4 CuSO4+H2O在实际浸出过程中除了上述

17、氧化矿被溶解以外，矿物中的可溶性铁化合物与H2SO4反应生成FeSO4,而溶液中有氧存在的情况下，将其氧化成Fe2(SO4)3、Fe3+有氧化性。因此，矿物中的硫化铜也能部分溶解。其反应类型有如下几种：CuS+Fe3+Cu2+Fe2-+SCu2S+Fe3+Cu2+Fe2-+S第二节 浸出的方法及主要影响因素1、浸出的方法有：堆浸、池浸、搅拌浸、氨浸、就地浸等。露天矿剥离或地下矿采拓与采准的低品位矿石适用于堆浸；氧化铜富矿适于用搅拌浸或池浸；含碱金属多的氧化铜矿适于用氨浸；露天矿坑的边坡矿、老矿的采空崩落区、巷道内残矿以及采用爆破松动的含铜矿体适于用就地浸出。选用哪种方法，主要考虑矿石品位、铜矿

18、物的可溶性、耗酸的共生脉石量、含铜矿物的产状以及生产规模等，各种浸出方法的主要特征于下表：名称搅拌浸出池浸堆浸就地浸出适应矿石类型氧化矿浮选尾矿氧化矿混合矿氧化矿混合矿硫化矿露天采坑的边缘矿，老矿的采空崩落区，巷道中的残矿及矿柱等。矿石粒度矿石中铜品位%浸出周期浸出液始酸g/L浸出液含铜g/L浸出率%浸出液渗透率：L/m2min1065m1235h20303108090210mm0.51020d206035501.81050mm0.21a0101500.10.2106001012500.010.12目前，国内外对铜的低品位矿石、废矿石、及氧化铜矿石等的处理，较多地采用了堆浸萃取电积流程：工 艺

19、 流 程 图 浸矿剂 氧化矿石堆浸 排铁液 浸 出 液 萃取 萃余液 负载有机相 硫酸 反萃 再生有机相 电富液 电积 阴极铜 电贫液2、主要影响因素：浸出速度、浸出率、酸耗等浸出主要指标，受原矿性质、堆矿粒度、矿石中含泥量、堆矿高度、浸出方式、浸出时间、堆矿规模等多方面制约。矿石粒度应在数毫米至50mm较好，堆浸废矿石一般不经破碎，因此，物料中有直径大于1m的大块，但大部分直径小于0.6m，并含大量细粒级。矿石堆浸及废石堆浸中，90%的铜是在堆的上部10m范围内浸出的，30m以下铜几乎不被浸出。因此，合适的层厚一般以410m为宜。矿堆的层数一般由几层至十几层下等。3、浸出过程：可概括为浸出剂配制、浸出液的输送、浸出剂在矿堆表面控制淋浸、浸出液的收集和净化等四个连环作业。浸出剂的配制在萃余液池中進行，开始第一循环，浸出剂硫酸浓度为1.52%，以后在萃余液中补酸，最终酸度在H2SO4含量11.5%范围内。经过调配好的浸出剂通过萃余泵输送到中转池，再由出液管通过流量计控制，经喷液管以612L/hm2的速度，喷洒到矿堆表面。浸出剂在矿堆中自上而下渗透过程中，通过矿石表面，裂隙节理及毛细孔作用，溶解氧化铜矿，带走Cu2+离子成为浸出液，靠堆场底部坡度、集液沟及外部管道自流到浸出液缓冲池，再泵入砂滤器滤除