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國内外硫化銅礦濕法冶金發展現狀
新聞作者:網站管理員 来自:东方财富配资 發布時間:2016-08-09 17:10:54 浏覽:1424

國内外硫化銅礦濕法冶金發展現狀

    摘要:介紹國内外硫化銅礦濕法冶金研究現狀,論述複雜黃銅低溫低壓畏出的特點。對伴砷、鋅的複雜黃鑰礦,低溫低壓浸出,祝浸出率可达到95%以上.硫85%以上轉化为元素硫,砷形成穩定的砷酸鐵固定在渣中,精礦中黃鐵礦荃本不參加反應.該技術在國内外具有廣闊的應用前景。

關鍵词:冶金技術;硫化銅礦;綜述;濕法冶金;低溫低壓

    目前火法煉銅仍然占主導地位,世界上約有75%--80%的銅是通過傳統的“熔煉一吹煉一精煉一電解”工藝生産的。但國内外随着銅礦资源的不斷开采利用,礦石品位越来越低,環境保護也已经引起了各國政府的高度重視,相繼出台了各種有關環境的保護法,對冶金行业的三廢排放進行了嚴格的要求,火法煉銅的一些弊端和不足已逐漸暴露出来。我國已经嚴令禁止5萬t以下的火法粗銅項目,西方國家濕法煉銅比例在逐年增加。 2002年世界上通過濕法冶煉生産的銅占銅總産量的25%左右,預計到2005年将达到30 %,比例高的智利已经达到30 .10 %。特别是“浸出一萃取一電積”工藝給銅工业帶来了技術革命。

1硫化銅礦濕法處理工藝

    近年来國内外冶金学者們針對硫化銅礦特别是煉銅主要原料黃銅礦的濕法浸出進行了大量的研究,目前大多數處于實验室或半工业試验階段。主要有生物浸出、常壓氯鹽浸出、加壓浸出。

1.1生物浸出

    生物冶金是近20年才興起的濕法冶金新技術,在處理輝銅礦原礦方面已经實現了工业化應用,對黃銅礦的生物浸出多處于實验室研究階段,國内外比較有代表性的工藝有Billiton BioCOP、澳大利亞的Bactech, Mintek( The Intec Process一Superior andSustainable Copper Production, May 2001),我國隻有德興銅礦建設了年産2000tCu/a的生物堆浸工廠。生物浸出的優點是基建投资少、可大規模就地浸出,可處理低品位銅礦,其缺點是浸出周期長、銅

浸出率低、無選擇性。銅礦中除含有銅的硫化物外,往往還含有大量黃鐵礦或磁黃鐵礦,氧化浸出時幾乎所有的鐵和硫都被氧化,生成大量的硫酸鐵廢液,采用石灰中和後産出具有潛在污染的鐵礬。目前處理輝銅礦原礦一般需要SOd才能氧化浸出80%的銅,而對于黃銅礦則需要更長的時間。生物浸出銅浸出率一般在70 % }-- 90 %,而其他強化浸出過程銅浸出率可达到90%一95 % o

    Billiton BioCOP和Bactech研究結果表明,輝銅礦在35 -- 45'C就可浸出的比較完全,而黃銅礦則需要更高的溫度75 0C,这需要培育耐高溫菌種,目前正在實验室研究階段。

1.2常壓抓鹽浸出

    具有代表性的工藝有澳大利亞的“Inte。工藝”和奧特昆普开發的“HydroCopper”提銅工藝。核心技術是采用四段逆流浸出,前三段鼓風浸出銅,第四段浸金。浸銅12h浸出率可达95%以上,浸金需4h,共15h。銅精礦與廢電解液在80 -r 85℃常壓下逆流浸出,送浸出的廢電解液一般含Cu 30g/L,NaCI 2808/L, NaBr 28g/I_o

    從第一段溢流出来的浸出液中的銅離子经銅粒床還原成一价狀态,再通過石灰調pH值到5.5,除去鐵、秘、鉛、鋅及少量砷和銻,然後送電解生産銅粉。如果生産高純陰極銅,需進行火法精煉和電解。

該工藝以處理輝銅礦为主,更适合于處理含貴金屬如金、銀較高的硫化銅礦。Inte。工藝在1998年完成1 t-Cu粉/d的半工业試验後未見有新的進展報道。

1.3加壓漫出

1.3.1高溫高壓浸出一Placer Dome工藝。在200一230℃ , 700--1700kPa條件下全氧壓浸出。主要應用于難浸金礦的預處理,金礦中的硫化物完全氧化,使被包裹的金得到釋放。産生的大量硫酸可用在氧化銅礦的堆浸上。浸出渣氛化回收貴金屬。該工藝精礦不需要細磨,也不需加入抓離子和其他催化劑。

I.3.2中溫中壓浸出。CESL工藝。該工藝是1992年由加拿大科明科公司工程服務公司提出的( Cominco Engineering Services Ltd ),所以叫做CESL法。要求磨礦細度达到一40}em占95 96,另外保持浸出液中有12以L左右的C1-,在150,總壓1. 38MPa條件下浸出,礦石中的硫大部分以元素硫S0進入浸出渣,鐵和貴金屬也入渣。元素硫必須在貴金屬之前從浸出渣中除去,CESI_采用熱濾法脫硫,主張應用全抓乙烯溶硫。浸出液采用萃取一電積工藝生産陰極銅。

    Dynate。法。是由加拿大舍利特公司开發的,要求精礦粒度90%小于10μm,黃銅礦在150,輝銅礦在100`C ,氧分壓500 -1500kPa條件下浸出,該技術是用来浸出鋅精礦,後来發展到處理黃銅礦,唯一不同之處就是後者在浸出時加入了木素作为分散劑以緩解硫的包裹。浸出渣浮選回收銅和元素硫,佩化浸出回收貴金屬。

NSC工藝。由美國愛达荷州的陽光采礦和冶煉公司、蒙大拿州的礦物新工藝研究中心聯合开發。要求磨礦粒度达���80%小于l0μm,在125一175℃,壓力630kPa條件下加壓浸出,過程中加入硝酸作为催化劑,氧氣作为氧化劑進行催化氧化。1985一1995年主要處理含銀和少量輝銅礦的黝銅礦,1995年原料枯竭後從其他地方購買複雜硫化礦進行生産,造成年産量不穩定。目前正在开發黃銅礦的加壓浸出技術,處于實验室研究階段。

1.3.3低溫低壓浸出。Activox工藝。該工藝是由Dominion Mining Limited發展的,但後来由Activox Technologies Pty Ltd實現了工业化,用来處理高品位的輝銅礦。該工藝的關鍵是精礦細磨,要求磨礦粒度达到-10μm占80%以上,然後在低溫中壓(95 --100℃ ,1000kPa)條件下浸出。目前該技術的協作單位主要有Dominion礦业有限公司、Avin(南非)、西部礦业技術公司、WMC资源部、Straits资源部、Newcrest礦业有限公司、Kalgoorlie礦山集團、El Misti礦山(秘魯)、美國Anglo股份公司等。

    Pasminco工藝。該工藝以Cl - -SO42-为浸出介質,精礦細磨後90℃通氧氣常壓浸出,主要用来處理冰銅。浸出後液萃取一電積生産陰極銅,已经實現了工业化生産。Ausenco工程技術公司正在研究用該工藝處理低品位黃銅礦。

    MIM Albion法。該工藝由澳大利亞的MIMHoldings开發,主要用于處理複雜硫化銅礦。其關鍵技術为:超細磨礦,要求磨礦粒度达到80%以上小于20μm;在低溫、高酸度下浸出,銅浸出率可达95%;浸出過程中通入純氧。該技術處于實验室研究階段。

    Mt Gordon硫酸高鐵法。該工藝是由澳大利亞Mt Gordon西部金屬公司开發的,主要用于處理輝銅礦原礦。要求磨礦細度全部小于75μm,在90℃ ,PO2 800kPa下加壓浸出。已经建成了年産5萬t陰極銅的濕法煉銅廠,噸銅投资隻有loos美元左右,加工成本與火法基本相當。

    BGR I MM-LPT工藝。國内對硫化銅礦濕法冶金也進行了大量的研究,其中包括加壓浸出、礦漿電解、細菌浸出等方法。北京礦冶研究總院是國内較早研究黃銅礦加壓浸出的單位之一,近幾年,在處理複雜硫化礦物方面开展了大量的試验工作,在一些關鍵技術上取得了突破性進展,分别形成了硫化鋅精礦、複雜硫化銅礦、複雜鎳鑽硫化物加壓浸出新工藝,并申請了國家专利。目前已经完成了複雜黃銅礦的半工业試验,在較低溫度和較低壓力下,首次實現了黃銅礦的完全浸出,銅浸出率在95%以上,黃鐵礦基本不參與氧化反應,85%以上的硫生成了單質硫,砷與鐵結合成穩定的砷酸鐵被固定在渣中。該技術已经通過了國家技術鑒定,鑒定結果認为BGRIMM-LPT技術在該領域达到國際領先水平。

2加壓浸出工藝的優越性

2.1級化劑消耗低

    無論哪種工藝,都需要氧化劑才能将硫化銅礦溶解。以黃銅礦氧化浸出为例,为了便于比較,設定銅精礦含Cu 12.596, Fe 3596, S 4096,銅主要以黃銅礦形式存在,鐵主要以黃鐵礦形式存在。

    生物浸出過程中主要反應为式(1)和式(2),常壓氯鹽浸出過程中主要反應为式(3),加壓浸出過程中主要反應为式(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)

    由反應方程式(1)一(4)可以算出,加壓浸出氧氣消耗量隻相當于生物浸出的10.4596,相當于常壓抓鹽浸出的83.33%。相比之下,加壓浸出氧氣消耗量小,这就意味着加壓浸出酸平衡好,因为多消耗的氧氣,要相應多産出硫酸。

2.2設備容積小

生物攪拌浸出需要很長時間,平均按7d計算,抓鹽浸出總時間16.0h,而加壓浸出隻需要2.0h,按年産1000t銅計算.所需設備容積如圖1所示。

 

    圖1表明,加壓浸出法大大縮小了設備體積,設備投资、操作維修费用也相應減少。

2.3其他方面

加壓浸出法與其他方法在原料适應性、産品等級、環保等方面的比較見表1。

 

2.4應用前景展盛

    硫化銅礦濕法冶金技術的研究主要集中在生物浸出、常壓抓鹽浸出、加壓浸出3個方向上。生物冶金是新技術,其應用受到地理條件、地域環境、礦石性質等的制約,在近期難以在中國大規模推廣應用,但随着銅礦的不斷开采,礦石品位的逐漸降低,加上生物浸出技術的不斷完善,預計今後該技術将在我國得到更廣泛的應用。

    目前具有代表性的常壓氯鹽浸出工藝“Intec"和“HydroCopper"隻能生産銅粉,如果生産高純陰極銅,還需進一步精煉和電解,且整個過程液固分離量大,能耗高,制約了其推廣和應用。

    高溫高壓浸出雖然可以徹底浸出硫化銅礦,但能耗高,對設備密封性能要求高。超細磨礦也可以达到硫化銅礦徹底浸出的目的,但磨礦也是能耗較高的操作過程。以高能耗的代价獲得高浸出率是不應提倡的。

    “低溫低壓”浸出工藝克服了高能耗,但對設備防腐性能要求較高。材料学科的迅速發展,将解決冶金設備耐腐蝕問題,而且設備造价也将越来越低。在未来十幾到幾十年,低溫低壓處理複雜硫化銅礦将會有廣闊的應用前景。

 

 

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