離心萃取機(jī)提取銅濕法冶金工藝的應(yīng)用

離心萃取機(jī)提取銅濕法冶金工藝的應(yīng)用

????前些年，由于銅價(jià)較低，開(kāi)發(fā)技術(shù)也不夠完善，一些低品位銅礦未能得到充分利用。近年來(lái)，隨著濕法冶金技術(shù)的較快發(fā)展，銅價(jià)的攀升，這些礦床的開(kāi)發(fā)日益受到重視，因而經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)這些低品位礦床的濕法冶金工藝也得到了快速發(fā)展。一、國(guó)內(nèi)外銅濕法冶金技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

????自1 96 8年以來(lái)，世界上己設(shè)計(jì)、建設(shè)并運(yùn)轉(zhuǎn)了約50家浸出一溶劑萃取一電積廠，其中美國(guó)有16家，2 000年銅產(chǎn)量達(dá)55.75萬(wàn)噸，占其精煉銅產(chǎn)量的28%，?某目前年產(chǎn)量己達(dá)到25.83萬(wàn)噸。智利1980年采用溶劑萃取一電積工藝生產(chǎn)的銅僅有1 .5萬(wàn)噸，2 000年己發(fā)展成為大銅生產(chǎn)國(guó)，有生產(chǎn)工廠21家，年產(chǎn)銅134.73萬(wàn)噸，占其精銅總量的51 %。贊比亞、秘魯、澳大利亞等的濕法冶銅技術(shù)在近幾年也得到了快速發(fā)展。

????現(xiàn)在溶劑萃取一電積工藝己被業(yè)界認(rèn)為是成熟的、低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)，采用該工藝生產(chǎn)的銅產(chǎn)量2 000年己達(dá)240萬(wàn)噸，占世界銅產(chǎn)量的20%以上m，到2 003年濕法銅的產(chǎn)量己占到世界礦銅產(chǎn)量的1 /4。

從上世紀(jì)60年代這一工藝得到生產(chǎn)應(yīng)用以來(lái)，我國(guó)一些研究單位分別開(kāi)展了浸出履浸、氨浸、細(xì)菌浸出即生物冶金)、萃取工藝、萃取劑等方面的研究80年代以后，形成了比較完整的浸出一萃取一電積工藝并且在生產(chǎn)中得到初步應(yīng)用。從90年代起，隨著國(guó)際銅濕法冶金技術(shù)的快速發(fā)展，加上國(guó)內(nèi)銅生產(chǎn)和市場(chǎng)受到國(guó)外越來(lái)越嚴(yán)重的沖擊，銅濕法冶金新工藝研究被列入國(guó)家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，有力地推動(dòng)和加速了我國(guó)銅濕法冶金技術(shù)的研究和推廣。目前正進(jìn)行較大規(guī)模開(kāi)發(fā)性生產(chǎn)的有德興銅礦廢石評(píng)均含銅0.09%的細(xì)菌浸出一萃取一電積試驗(yàn)廠，年產(chǎn)銅2 000噸;紫金礦業(yè)公司硫化銅礦細(xì)菌浸出一萃取一電積試驗(yàn)廠，年產(chǎn)銅1 000噸;中條山銅礦峪礦就地酸浸一萃取一電積試驗(yàn)廠，年產(chǎn)銅500噸。盡管濕法冶金技術(shù)近年來(lái)有了較大發(fā)展，但與國(guó)外相比尚有較大差距，主要是在浸出基礎(chǔ)理論和工業(yè)化技術(shù)方面存在差距，而且己建立的工業(yè)生產(chǎn)廠規(guī)模小、產(chǎn)量低。

二、銅濕法冶金原理、工藝及礦石的適應(yīng)性

????1.我國(guó)銅資源及生產(chǎn)簡(jiǎn)況

????我國(guó)銅礦產(chǎn)資源相對(duì)缺乏，且品位低，質(zhì)量差;大型礦少，中小型礦多;貧礦多，富礦少;復(fù)雜金屬礦多，單一礦少;地下礦多，露天礦少。采選難度較大，特別是選礦，由于原礦品位低，礦物組成復(fù)雜，因而選礦成本高，精礦品位普遍偏低，給后續(xù)的冶煉造成一定難度。

????2.銅濕法冶金原理

浸出一萃取一電積工藝的基本過(guò)程如圖1所示。

?

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????氧化銅礦石的浸出原理。常見(jiàn)的氧化銅礦物主要是孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦、自然銅，浸出劑為H2SO、和Fe2?(SO4)3，浸出過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:

????孔雀石Cu2?(OH)2CO3十2H2SO4= 2CuSO4十CO2十3H2O;

????硅孔雀石CuSiO3·nH2SO4十H2SO4= CuSO4十SiO2+(n+1)H20;

????赤銅礦Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O;

????藍(lán)銅礦Cu (OH)2·CuCO3十2H2SO4=2CuSO4十CO2十3H2O

????目前用于生物浸出的微生物主要是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌。它們可在35℃以下的高酸及重金屬濃度較高的極端環(huán)境中生存。細(xì)菌氧化浸出的機(jī)理一般認(rèn)為有兩種:細(xì)菌吸附到礦物表面直接與礦物發(fā)生作用使礦物溶解的直接作用機(jī)理;礦物溶解釋放出的Fe2+在溶液中被細(xì)菌氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+作為氧化劑氧化硫化礦的間接作用或化學(xué)作用機(jī)理。

??輝銅礦的細(xì)菌浸出輝銅礦在酸性及Fe3+存在的條件下，可以被氧化成FeSO、和S:

????Cu2S十2Fez2(SO4)3=?2CuSO4十4 FeSO4+S

????所生成的FeSO、和S再由細(xì)菌氧化成Fe2?(SO)4、和H2S4、如此反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行·

????在細(xì)菌作用下，輝銅礦也可被氧氣氧化而溶解:

????2Cu2S+5O2+2H2SO4=4CuSO4十2H2O

????輝銅礦的浸出被認(rèn)為是以Fe3+間接氧化作用為主，細(xì)菌是浸出反應(yīng)的間接氧化劑。

????銅藍(lán)的細(xì)菌浸出。由于浸出環(huán)境中沒(méi)有Fe3+及其他氧化劑，所以浸出作用只能是由細(xì)菌引起，在浸出期間酸耗等于零，其反應(yīng)為:

????CuS十2O2=CuSO4

????細(xì)菌浸出在礦物表明發(fā)生，浸出后礦物表明的化學(xué)組成未發(fā)生變化，說(shuō)明浸出中沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其他硫化物的中間過(guò)程，也沒(méi)有產(chǎn)生元素S

????硫砷銅礦的細(xì)菌浸出在H2O,O2存在條件下，在氧化亞鐵硫桿菌氧化硫硫桿菌及復(fù)合細(xì)菌作用下，硫砷銅礦發(fā)生直接浸出反應(yīng):

????4CuAsS十6H}0十1302= 4H3As04十4CuS02

????黃銅礦·斑銅礦的細(xì)菌浸出反應(yīng)在細(xì)菌存在條件下直接與Fez2(SO)3發(fā)生如下:

????CuFeS2+2Fe2(SO)3=CuSO4+2FeSO4十2S

????2 CuSFeS2+2Fe2?(SO4)3十1702=1 0CuSO2十4FeSO4十2FeO

其中，F(xiàn)eSO、與FeO在酸與細(xì)菌作用下又轉(zhuǎn)化為F2e (SO4)3并繼續(xù)反應(yīng)。

3.適宜采用濕法冶金工藝處理的銅礦石類型

????對(duì)于氧化銅礦石，只要控制礦石粒度，一般都能獲得較滿意的浸出效果。但硫化銅礦石按其礦物種類不同，其浸出效果差異較大。國(guó)外目前采用生物氧化工藝處理的銅礦石基本上以次生硫

????化銅??石如輝銅礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)等為主，而對(duì)原生硫化銅礦石目前仍以火法處理。就礦石類型來(lái)看，目前濕法工藝主要處理斑巖型銅礦，這主要是斑巖型銅礦規(guī)模較大，含堿性脈石少，是硫酸浸出理想的原料。如國(guó)內(nèi)的德興銅礦、紫金山銅礦、中條山銅礦峪礦、大寶山銅礦等。我國(guó)矽卡巖型銅礦數(shù)量多，占50%以上，儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的29%，一般規(guī)模較小，零星分散，礦體賦存條件復(fù)雜，多數(shù)適宜于地下開(kāi)采，開(kāi)采成本較高。另外含堿性脈石較多，不利于用硫酸浸出。三、濕法冶金工藝在國(guó)內(nèi)銅礦中的應(yīng)用國(guó)內(nèi)采用濕法工藝的生產(chǎn)試驗(yàn)廠主要有德興銅礦、紫金山銅礦、中條山銅礦峪礦等。

????1.某銅礦銅回收工藝及指標(biāo)

某銅礦堆浸試驗(yàn)廠以露天采礦剝離的廢石洽Cu 0.1 %~0.25%)為原料。按0.25%的臨界品位計(jì)算，其廢石總量有8.9億噸，其中含銅達(dá)到95.15萬(wàn)噸。礦石大多數(shù)((85%以上)為原生硫化礦，屬難浸礦石，在我國(guó)銅工業(yè)中具有典型性，遇到的問(wèn)題及工藝流程特點(diǎn)也有一定代表性。試驗(yàn)廠于1 994年5月建成，年產(chǎn)A級(jí)銅2 000噸，噸銅成本10 450元，為國(guó)家“九五”科研攻關(guān)項(xiàng)目。該礦是一家應(yīng)用細(xì)菌浸出工藝處理原生硫化銅礦石為主的生產(chǎn)廠，通過(guò)堆浸一萃取一電積工藝，不僅從剝離廢石中回收部分銅，而且采礦過(guò)程產(chǎn)生的酸性礦坑水不再外排，減少了環(huán)境污染。自1 997年10月投產(chǎn)以來(lái)，流程運(yùn)行基本穩(wěn)定。存在的主要問(wèn)題是:整個(gè)礦堆銅的浸出率不高，僅16.59%，浸出液中Cu2+質(zhì)量濃度未達(dá)到每升1g以上，一直低于0.6g。整個(gè)工藝流程如圖2所。

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