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国内外硫化铜矿湿法冶金发展现状
新闻作者:网站管理员 来自:郑州天一萃取科技有限公司 发布时间:2016-08-09 17:10:54 浏览:1677

国内外硫化铜矿湿法冶金发展现状

    摘要:介绍国内外硫化铜矿湿法冶金研究现状,论述复杂黄铜低温低压畏出的特点。对伴砷、锌的复杂黄钥矿,低温低压浸出,祝浸出率可达到95%以上.硫85%以上转化为元素硫,砷形成稳定的砷酸铁固定在渣中,精矿中黄铁矿荃本不参加反应.该技术在国内外具有广阔的应用前景。

关键词:冶金技术;硫化铜矿;综述;湿法冶金;低温低压

    目前火法炼铜仍然占主导地位,世界上约有75%--80%的铜是通过传统的“熔炼一吹炼一精炼一电解”工艺生产的。但国内外随着铜矿资源的不断开采利用,矿石品位越来越低,环境保护也已经引起了各国政府的高度重视,相继出台了各种有关环境的保护法,对冶金行业的三废排放进行了严格的要求,火法炼铜的一些弊端和不足已逐渐暴露出来。我国已经严令禁止5万t以下的火法粗铜项目,西方国家湿法炼铜比例在逐年增加。 2002年世界上通过湿法冶炼生产的铜占铜总产量的25%左右,预计到2005年将达到30 %,比例高的智利已经达到30 .10 %。特别是“浸出一萃取一电积”工艺给铜工业带来了技术革命。

1硫化铜矿湿法处理工艺

    近年来国内外冶金学者们针对硫化铜矿特别是炼铜主要原料黄铜矿的湿法浸出进行了大量的研究,目前大多数处于实验室或半工业试验阶段。主要有生物浸出、常压氯盐浸出、加压浸出。

1.1生物浸出

    生物冶金是近20年才兴起的湿法冶金新技术,在处理辉铜矿原矿方面已经实现了工业化应用,对黄铜矿的生物浸出多处于实验室研究阶段,国内外比较有代表性的工艺有Billiton BioCOP、澳大利亚的Bactech, Mintek( The Intec Process一Superior andSustainable Copper Production, May 2001),我国只有德兴铜矿建设了年产2000tCu/a的生物堆浸工厂。生物浸出的优点是基建投资少、可大规模就地浸出,可处理低品位铜矿,其缺点是浸出周期长、铜

浸出率低、无选择性。铜矿中除含有铜的硫化物外,往往还含有大量黄铁矿或磁黄铁矿,氧化浸出时几乎所有的铁和硫都被氧化,生成大量的硫酸铁废液,采用石灰中和后产出具有潜在污染的铁矾。目前处理辉铜矿原矿一般需要SOd才能氧化浸出80%的铜,而对于黄铜矿则需要更长的时间。生物浸出铜浸出率一般在70 % }-- 90 %,而其他强化浸出过程铜浸出率可达到90%一95 % o

    Billiton BioCOP和Bactech研究结果表明,辉铜矿在35 -- 45'C就可浸出的比较完全,而黄铜矿则需要更高的温度75 0C,这需要培育耐高温菌种,目前正在实验室研究阶段。

1.2常压抓盐浸出

    具有代表性的工艺有澳大利亚的“Inte。工艺”和奥特昆普开发的“HydroCopper”提铜工艺。核心技术是采用四段逆流浸出,前三段鼓风浸出铜,第四段浸金。浸铜12h浸出率可达95%以上,浸金需4h,共15h。铜精矿与废电解液在80 -r 85℃常压下逆流浸出,送浸出的废电解液一般含Cu 30g/L,NaCI 2808/L, NaBr 28g/I_o

    从第一段溢流出来的浸出液中的铜离子经铜粒床还原成一价状态,再通过石灰调pH值到5.5,除去铁、秘、铅、锌及少量砷和锑,然后送电解生产铜粉。如果生产高纯阴极铜,需进行火法精炼和电解。

该工艺以处理辉铜矿为主,更适合于处理含贵金属如金、银较高的硫化铜矿。Inte。工艺在1998年完成1 t-Cu粉/d的半工业试验后未见有新的进展报道。

1.3加压漫出

1.3.1高温高压浸出一Placer Dome工艺。在200一230℃ , 700--1700kPa条件下全氧压浸出。主要应用于难浸金矿的预处理,金矿中的硫化物完全氧化,使被包裹的金得到释放。产生的大量硫酸可用在氧化铜矿的堆浸上。浸出渣氛化回收贵金属。该工艺精矿不需要细磨,也不需加入抓离子和其他催化剂。

I.3.2中温中压浸出。CESL工艺。该工艺是1992年由加拿大科明科公司工程服务公司提出的( Cominco Engineering Services Ltd ),所以叫做CESL法。要求磨矿细度达到一40}em占95 96,另外保持浸出液中有12以L左右的C1-,在150,总压1. 38MPa条件下浸出,矿石中的硫大部分以元素硫S0进入浸出渣,铁和贵金属也入渣。元素硫必须在贵金属之前从浸出渣中除去,CESI_采用热滤法脱硫,主张应用全抓乙烯溶硫。浸出液采用萃取一电积工艺生产阴极铜。

    Dynate。法。是由加拿大舍利特公司开发的,要求精矿粒度90%小于10μm,黄铜矿在150,辉铜矿在100`C ,氧分压500 -1500kPa条件下浸出,该技术是用来浸出锌精矿,后来发展到处理黄铜矿,唯一不同之处就是后者在浸出时加入了木素作为分散剂以缓解硫的包裹。浸出渣浮选回收铜和元素硫,佩化浸出回收贵金属。

NSC工艺。由美国爱达荷州的阳光采矿和冶炼公司、蒙大拿州的矿物新工艺研究中心联合开发。要求磨矿粒度达���80%小于l0μm,在125一175℃,压力630kPa条件下加压浸出,过程中加入硝酸作为催化剂,氧气作为氧化剂进行催化氧化。1985一1995年主要处理含银和少量辉铜矿的黝铜矿,1995年原料枯竭后从其他地方购买复杂硫化矿进行生产,造成年产量不稳定。目前正在开发黄铜矿的加压浸出技术,处于实验室研究阶段。

1.3.3低温低压浸出。Activox工艺。该工艺是由Dominion Mining Limited发展的,但后来由Activox Technologies Pty Ltd实现了工业化,用来处理高品位的辉铜矿。该工艺的关键是精矿细磨,要求磨矿粒度达到-10μm占80%以上,然后在低温中压(95 --100℃ ,1000kPa)条件下浸出。目前该技术的协作单位主要有Dominion矿业有限公司、Avin(南非)、西部矿业技术公司、WMC资源部、Straits资源部、Newcrest矿业有限公司、Kalgoorlie矿山集团、El Misti矿山(秘鲁)、美国Anglo股份公司等。

    Pasminco工艺。该工艺以Cl - -SO42-为浸出介质,精矿细磨后90℃通氧气常压浸出,主要用来处理冰铜。浸出后液萃取一电积生产阴极铜,已经实现了工业化生产。Ausenco工程技术公司正在研究用该工艺处理低品位黄铜矿。

    MIM Albion法。该工艺由澳大利亚的MIMHoldings开发,主要用于处理复杂硫化铜矿。其关键技术为:超细磨矿,要求磨矿粒度达到80%以上小于20μm;在低温、高酸度下浸出,铜浸出率可达95%;浸出过程中通入纯氧。该技术处于实验室研究阶段。

    Mt Gordon硫酸高铁法。该工艺是由澳大利亚Mt Gordon西部金属公司开发的,主要用于处理辉铜矿原矿。要求磨矿细度全部小于75μm,在90℃ ,PO2 800kPa下加压浸出。已经建成了年产5万t阴极铜的湿法炼铜厂,吨铜投资只有loos美元左右,加工成本与火法基本相当。

    BGR I MM-LPT工艺。国内对硫化铜矿湿法冶金也进行了大量的研究,其中包括加压浸出、矿浆电解、细菌浸出等方法。北京矿冶研究总院是国内较早研究黄铜矿加压浸出的单位之一,近几年,在处理复杂硫化矿物方面开展了大量的试验工作,在一些关键技术上取得了突破性进展,分别形成了硫化锌精矿、复杂硫化铜矿、复杂镍钻硫化物加压浸出新工艺,并申请了国家专利。目前已经完成了复杂黄铜矿的半工业试验,在较低温度和较低压力下,首次实现了黄铜矿的完全浸出,铜浸出率在95%以上,黄铁矿基本不参与氧化反应,85%以上的硫生成了单质硫,砷与铁结合成稳定的砷酸铁被固定在渣中。该技术已经通过了国家技术鉴定,鉴定结果认为BGRIMM-LPT技术在该领域达到国际领先水平。

2加压浸出工艺的优越性

2.1级化剂消耗低

    无论哪种工艺,都需要氧化剂才能将硫化铜矿溶解。以黄铜矿氧化浸出为例,为了便于比较,设定铜精矿含Cu 12.596, Fe 3596, S 4096,铜主要以黄铜矿形式存在,铁主要以黄铁矿形式存在。

    生物浸出过程中主要反应为式(1)和式(2),常压氯盐浸出过程中主要反应为式(3),加压浸出过程中主要反应为式(4)。

    2CuFeS2+17/2O2+H2SO4=2CuS04+Fe2(SO4)3+H2O       (1)

    2FeS2+15/2O2+H2O=Fe2 ( SO4 ) 3+H2SO4               (2)

    2CuFeS2+3/2O2+2CuCl2+3H2O=2CuxCl2+2Fe(OH)3+4SO    (3)

    4CuFeS2+4H2SO4+5O2=4CuS04+2Fe2O3+H2O+2H2O+8S    (4)

    由反应方程式(1)一(4)可以算出,加压浸出氧气消耗量只相当于生物浸出的10.4596,相当于常压抓盐浸出的83.33%。相比之下,加压浸出氧气消耗量小,这就意味着加压浸出酸平衡好,因为多消耗的氧气,要相应多产出硫酸。

2.2设备容积小

生物搅拌浸出需要很长时间,平均按7d计算,抓盐浸出总时间16.0h,而加压浸出只需要2.0h,按年产1000t铜计算.所需设备容积如图1所示。

 

    图1表明,加压浸出法大大缩小了设备体积,设备投资、操作维修费用也相应减少。

2.3其他方面

加压浸出法与其他方法在原料适应性、产品等级、环保等方面的比较见表1。

 

2.4应用前景展盛

    硫化铜矿湿法冶金技术的研究主要集中在生物浸出、常压抓盐浸出、加压浸出3个方向上。生物冶金是新技术,其应用受到地理条件、地域环境、矿石性质等的制约,在近期难以在中国大规模推广应用,但随着铜矿的不断开采,矿石品位的逐渐降低,加上生物浸出技术的不断完善,预计今后该技术将在我国得到更广泛的应用。

    目前具有代表性的常压氯盐浸出工艺“Intec"和“HydroCopper"只能生产铜粉,如果生产高纯阴极铜,还需进一步精炼和电解,且整个过程液固分离量大,能耗高,制约了其推广和应用。

    高温高压浸出虽然可以彻底浸出硫化铜矿,但能耗高,对设备密封性能要求高。超细磨矿也可以达到硫化铜矿彻底浸出的目的,但磨矿也是能耗较高的操作过程。以高能耗的代价获得高浸出率是不应提倡的。

    “低温低压”浸出工艺克服了高能耗,但对设备防腐性能要求较高。材料学科的迅速发展,将解决冶金设备耐腐蚀问题,而且设备造价也将越来越低。在未来十几到几十年,低温低压处理复杂硫化铜矿将会有广阔的应用前景。

 

 

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