铜湿法冶金的发展历史
炼铜方法的发展历程
炼铜方法的发展历程炼铜方法的发展历程可以追溯到古代,但随着科技的进步和工业的发展,炼铜方法逐渐改进和改变。
下面是炼铜方法的发展历程:1. 合金炉炼铜:早期的炼铜方法主要采用合金炉进行。
合金炉是一种传统的炉子,用于将铜矿石加热并与含有碳的物质(如木炭)一起冶炼。
经过高温处理,铜矿石中的铜得以与碳反应形成铜金属。
2. 火法炼铜:18世纪中期,随着工业革命的到来,炼铜方法得到了改进。
火法炼铜是其中的一种重要方法,它将铜矿石与黄铁矿一同加热,利用黄铁矿中的硫来消除矿石中的杂质。
然后,再将铜硫化物与铁矿石一同熔化,用于分离出纯铜金属。
3. 电解炼铜:19世纪末,随着电学理论的发展,电解炼铜方法被引入。
这种方法利用电解质溶液中的电流,使铜阳极(通常是含有铜硫化物的矿石)上的铜离子在阴极(晶格结构较好的金属板)上还原,最终得到纯铜金属。
电解炼铜方法在现代炼铜工业中得到广泛应用。
4. 湿法炼铜:20世纪初,湿法炼铜方法开始被采用。
湿法炼铜主要利用溶剂萃取技术,将含铜浸渣浸出溶于有机相,通过萃取操作使其分离,进而得到纯铜金属。
这种方法在提高铜的回收率和降低环境污染方面具有显著效果。
5. 高温氧化还原法:现代炼铜方法中,高温氧化还原法被广泛使用。
这种方法利用高温下的氧化还原反应,通过将铜矿石在氧气和燃料的共同作用下进行烧结、还原、冶炼等过程,从而提纯铜金属。
高温氧化还原法具有高效、低能耗、环保等优势。
总的来说,炼铜方法的发展经历了合金炉炼铜、火法炼铜、电解炼铜、湿法炼铜和高温氧化还原法等阶段。
这些发展不仅提高了铜的回收率和纯度,还减少了对环境的污染,为现代工业的发展做出了重要贡献。
湿法炼铜简介
湿法炼铜一、历史简介我国劳动人民很早就认识了铜盐溶液里的铜能被铁置换,从而发明了水法炼铜。
它成为湿法冶金术的先驱,在世界化学史上占有光辉的一页。
在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”,晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁,铁赤色如铜”的记载。
南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜,其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。
南北朝的陶弘景说:“鸡屎矾投苦洒(醋)中涂铁,皆作铜色”,即不纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水,但可溶于醋,用醋溶解后也可与铁起置换反应。
显然认识的范围扩大了。
到唐末五代间,水法炼铜的原理应用到生产中去,至宋代更有发展,成为大量生产铜的重要方法之一。
葛洪是我国晋代著名的炼丹家。
一次,葛洪之妻鲍菇在葛山用铁勺盛满曾青(硫酸铜溶液),几天后,葛洪拿那个铁勺使用,奇妙的现象出现了:铁勺变成“铜勺”,红光闪闪,葛洪的徒弟高兴得跳了起来:“点铁成金啦!”葛洪把“铜勺”放在火上烤,“铜勺”逐渐变黑。
这些,葛洪在《黄白篇》(《抱朴子内篇·黄白》)一书中均做了记载。
在欧洲,湿法炼铜出现比较晚。
15世纪50年代,人们把铁片浸入硫酸铜溶液,偶尔看出铜出现在铁表面,还感到十分惊讶,更谈不上应用这个原理来炼铜了。
二、具体操作湿法炼铜也称胆铜法,其生产过程主要包括两个方面。
一是浸铜,就是把铁放在胆矾(CuSO4·5H2O)溶液(俗称胆水)中,使胆矾中的铜离子被金属置换成单质铜沉积下来;二是收集,即将置换出的铜粉收集起来,再加以熔炼、铸造。
地所用的方法虽有不同,但总结起来主要有三种方法:第一种方法是在胆水产地就近随地形高低挖掘沟槽,用茅席铺底,把生铁击碎,排放在沟槽里,将胆水引入沟槽浸泡,利用铜盐溶液和铁盐溶液颜色差异,浸泡至颜色改变后,再把浸泡过的水放去,茅席取出,沉积在茅席上的铜就可以收集起来,再引入新的胆水。
只要铁未被反应完,可周而复始地进行生产。
第二种方法是在胆水产地设胆水槽,把铁锻打成薄片排置槽中,用胆水浸没铁片,至铁片表面有一层红色铜粉覆盖,把铁片取出,刮取铁片上的铜粉。
我国古代的水法冶铜
我国古代的水法冶铜
我国古代的炼铜技术有火法和水法(又称湿法)两种。
据已有的考古资料推知,在最早的火法炼铜中,用来炼铜的矿石为孔雀石〔CuCO3·Cu(OH)2〕之类的氧化矿,以木炭为燃料和还原剂。
用硫化矿[如:辉铜矿(Cu2S)、黄铜矿(CuFeS2)等]冶炼铜的过程比较复杂,应晚于用氧化矿炼铜。
从迄今已发现的我国最早的由硫化矿炼铜的遗址得知,最迟在西周早期已经发明这种炼铜术。
西汉刘安(公元前179—公元前122年)所著《淮南万华术》中就有记载“白青得铁即化为铜”。
白青,后来又称石青,就是蓝铜矿〔2CuCO3·Cu(OH)2〕。
据古代文献资料得知,我国在唐代已有小规模的水法炼铜生产:取能熬煮而得胆矾(CuSO4·5H2O)的“苦泉”加入碎铁可得铜。
所得铜称为铁铜,后来改称胆铜。
显然这是利用了下面的置换反应:Fe+CuSO4====Cu+FeSO4。
北宋末年,胆铜法开始在生产中大规模应用,曾成为生产铜的重要途径之一。
《宋史·食货志》对此有详细记载。
胆铜法有许多优点,它可以就地取材,在“胆水”多的地方设置铜场,设备比较简单,成本低。
只要把薄铁片或碎铁块放入“胆水”槽中,浸渍几天就能得到金属铜的粉末。
胆铜法可以在常温下提取铜,即可以节省大量燃料,又不必使用鼓风、熔炼设备。
湿法冶金(一)
湿法冶金(一)湿法冶金是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出,进行金属分离、富集和提取的科学技术。
由于这种冶金过程大都是在水溶液中进行,故称湿法冶金。
湿法冶金的历史可以追溯到公元前200年,中国的西汉时期就有用胆矾法提铜的记载。
但湿法冶金近代的发展与湿法炼锌的成功、拜尔法生产氧化铝的发明以及铀工业的发展和20世纪60年代羟肟类萃取剂的发明并应用于湿法炼铜是分不开的。
随着矿石品位的下降和对环境保护要求的日益严格,湿法冶金在有色金属生产中的作用越来越大。
湿法冶金主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液中金属提取及废水处理等单元操作过程。
一、浸出浸出是借助于溶剂选择性地从矿石、精矿、焙砂等固体物料中提取某些可溶性组分的湿法冶金单元过程。
根据浸出剂的不同可分为酸浸出、碱浸出和盐浸出。
根据浸出化学过程分为氧化浸出和还原浸出。
根据浸出方式分为堆浸、就地浸、渗滤浸、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出、流态化浸出。
根据浸出过程的压力可分为常压浸出和加压浸出。
影响浸出速度的因素主要有固体物料的组成、结构和粒度、浸出剂的浓度、浸出的温度、液固相相对流动的速度和矿浆粘度等。
(一)以溶剂分类1.酸浸出是用酸作溶剂浸出有价金属的方法。
常用的酸有无机酸和有机酸,工业上采用硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸、氢氟酸和王水等。
硫酸的沸点高,来源广,价格低,腐蚀性较弱,是使用最广泛的酸浸出剂。
在有色冶金中硫酸常用于氧化铜矿的浸出、锌焙砂浸出、镍锍和硫化锌精矿的氧压浸出等。
盐酸的反应能力强,能浸出多种金属、金属氧化物和某些硫化物。
如用来浸出镍锍、钴渣等。
但盐酸及生成的氯化物腐蚀性较强,设备防腐要求较高。
硝酸是强氧化剂,价格高,且反应析出有毒的氮氧化物,只在少数特殊情况下才使用。
2.碱浸出用碱性溶液作溶剂的浸出方法。
常用的碱有氢氧化钠、碳酸钠和硫化钠。
铝土矿加压碱浸出是碱浸出最重要的应用实例。
碱浸出还用于浸出黑钨矿、铀矿(Na2CO3浸出UO3)、硫化和氧化锑矿(Na2S+NaOH浸出)等。
铜冶炼的历史与技术进展介绍
采矿和选矿
随着采矿和选矿技术的进 步,铜矿石的开采和选矿 效率得到提高,为铜冶炼 提供了充足的原料。
环境保护
随着环境保护意识的提高 ,铜冶炼过程中开始采取 措施减少对环境的污染。
现代铜冶炼
高效率、低能耗
现代铜冶炼技术不断改进 ,实现了高效率、低能耗 的生产,提高了经济效益 。
环保要求
随着全球环保意识的提高 ,铜冶炼过程中的环保要 求越来越严格。
随着全球经济的发展,特别是新兴市场的崛起,铜冶炼行业面 临巨大的市场需求和发展机遇。
05
铜冶炼的挑战与对策
资源短缺问题
总结词
随着全球铜需求的不断增长,资源短缺问题日益严重,成为铜冶炼行业面临的 主要挑战之一。
详细描述
随着经济的发展和人口的增长,全球铜需求量不断攀升,而铜矿资源却日益枯 竭,导致资源短缺问题愈发突出。为了应对这一问题,企业需要加大勘探力度 ,寻找新的铜矿资源,同时提高资源利用率,减少浪费。
回收,具有环保、节能等优点,但操作条件苛刻、金属回收率较低。
智能化铜冶炼技术
自动化控制技术
物联网技术
利用自动化控制系统对铜冶炼过程中 的各项工艺参数进行实时监测和调控 ,提高生产效率和产品质量。
利用物联网技术实现铜冶炼设备的远 程监控和智能化管理,提高设备运行 效率和安全性。
数据分析技术
通过数据分析技术对铜冶炼过程中的 各种数据进行分析和挖掘,为生产决 策提供科学依据。
湿法冶炼
总结词
利用化学反应将铜从矿石中溶解在溶液 中,再通过电解沉积的方法将铜提取出 来。
VS
详细描述
湿法冶炼是20世纪中叶以后发展起来的 铜冶炼技术,其基本原理是利用酸、碱或 盐类的溶液,将铜从矿石中溶解出来,再 通过电解沉积的方法将铜还原沉积出来。 湿法冶炼的优点是能耗低、环境污染小, 适用于处理低品位、复杂难处理矿石。但 湿法冶炼的生产效率相对较低,成本较高 。
湿法冶金的过去.现在.未来
湿法冶金的过去,现在和未来Henry L.Ehrlich伦斯勒理工学院,生物系,特洛伊,NY12180-3590USA1990年9月19日收到,2000年7月被公认摘要:总结了硫化物浸出的过程中相对较新的发现物参与的历史和商业开发,并表明了未来可能的发展方向。
Q2001爱思维尔科技B.V.保留所有权利。
关键词:自养浸出;生物效应,铜提取;异养浸出1.现在湿法提取铜的浸出液从矿石和通过处理金属铁合成溶液得到的铜沉淀,胶结是一项古老的技术。
中国人实行这种技术的一种形式,可以追溯到公元前100~200年甚至更早。
在远古时代没有现代化学技术发现最基本的原理,我们都把从水铜矿的浸出得到蓝色的硫酸铜溶液的外观当做理所当然,或者当蓝矾水溶液蒸发就可以得到蓝色硫酸铜晶体一样,没有办法表明铜的存在。
意识到铜可以从蓝矾溶液中提取一定是来自偶然的发现铁接触到这种溶液可以得到铜沉淀,作为金属盒青铜,铜锡合金的成分铜对于古人相当重要。
历史记载表明,铜矿浸出和胶结技术在欧洲和小亚细亚同样有名,至少可以追溯至公元前二世纪,这项技术很有可能最早由这里的人们发现,究竟是来自中国还是被带到中国,还是被分别发现不得而知,以我们现在的认识,以我们现在的认识,浸出可能是古人从硫化物矿石中提取铜的唯一途径。
因为远古时代的冶炼在开放的烟囱中进行,有效地自由氧化铜和碳酸盐,直到坩埚的发现才使得硫铜矿的冶炼变得有效。
铜的浸出和胶结的做法经过了几个世纪的提炼,并继续到现在,在西班牙征服摩尔人时期似乎已经提到堆浸在力拓矿业,在1752年,西班牙人就已经形成一套铜浸出的程序通过在力拓矿业灼烧铁,其他记录显示自1678年以来瑞典中部的Falum Mine有超过2十万吨铜被从铜矿中浸出。
尽管硫化铜矿石浸出被长期实践,直到二十一世纪中叶。
参与这个过程中的某些种类的细菌并没有发现,这个迟来的发现其原因是,细菌存在还不为一般人所不知道,直到17世纪中叶。
1676年安东·范列文虎克第一描述了它的存在,解释辣椒玉米输液中存在细菌,他用老式巧妙简单的显微镜检测到。
[课外阅读]张潜:世界湿法冶金第一人
[课外阅读]张潜:世界湿法冶金第一人在德兴市洎水河畔的聚远楼四楼,有一幅浓缩了德兴历史文化的大型铜浮雕壁画。
壁画的上半部分,反映的是张潜湿法炼铜工艺流程。
张潜(1025—1105年),北宋炼铜家,德兴市银城镇新营村吴园人。
他结合前人经验和自己的长期实践总结出一套完整的湿法炼铜工艺,于北宋绍圣年间(1094—1098年)写成《浸铜要略》,因而成为世界湿法冶金技术第一人。
这标志着中国是世界上最早使用化学方法炼铜的国家。
开湿法冶金之先河张潜发明的湿法炼铜,开创了世界湿法冶金技术的先河,同时也是世界化学史上的一个创举,是世界冶金和化学史上的一项重大发明。
蒙昧时代(人类社会划分为蒙昧时代、野蛮时代、文明时代),人们打猎打仗都是用树枝、竹竿的。
到了石器时代,人们主要是以石器作为劳动的工具和打仗的武器。
自从蚩尤氏发明炼铜方法(这是传说,但至少在夏商时代我国劳动人民已发明了炼铜方法)后,人们就开始使用铜刀、铜戟了。
这是我国最早的金属器具。
大约到到商末周初,我国发明了炼铁技术(炼铁晚于炼铜)。
早期的冶炼方法,主要原理是用火加热铜矿石来提炼铜的,工艺复杂成本高,需投入大量的人力物力。
唐天宝十二年(753年),李白漫游到安徽省一个叫秋浦的地方,写下组诗《秋浦歌》。
其中一首,写秋浦的炼铜场:“炉火照天地,红星乱紫烟。
赧郎明月夜,歌曲动寒川。
”这个炼铜场,炉火熊熊燃烧,红星四溅,紫烟蒸腾,天地都被红彤彤的炉火照得通明了;被炉火映红脸膛的工人们,一边劳动,一边歌唱,嘹亮的歌声使大山谷里的河水都荡漾起来了。
这是一幅瑰丽壮观的秋夜冶炼图。
在李白的笔下,光、热、声、色交织辉映,明与暗、冷与热、动与静烘托映衬,鲜明、生动地表现了火热的劳动场景;同时,也反映当时炼铜要投入大量的人力物力的情况。
有没有一种设备简单、操作容易,不必只使用火炉等大型熔炼设备,又能节省燃料和人力,在常温下就可以提炼出铜的方法?长久以来,很多从事冶炼的人都在思考这个问题。
湿法铜冶炼
2、萃取-电积法
1)特点:其优点是产出电积铜,成本低,易于实现机械 化和自动化,缺点是投资较高,技术比较复杂,适于大
规模生产。
2)过程: 萃取 反萃
3)原理: Cu2+水相+2R-H有机相=R2-Cu有机相+2H+水相
4)设备: 萃取箱(图9.3)
图 9.3 萃取箱
9.4氨浸—萃取—电积法
9.4.1高压氨浸法:
9.1.3 湿法炼铜的方法和工艺
根据含铜物料的矿物形态、铜品位、脉石成分 的不同,主要分以下三种:
1
焙烧—浸出净化—电积法 用于处理硫化铜精矿。
2
硫酸浸出—萃取—电积法
用于处理氧化矿、尾矿、含铜废石、复合矿石。
3
氨浸—萃取—电积法
用于处理高钙、镁氧化铜矿或硫化矿的氧化砂。
9.2焙烧-浸出-电积法
Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3↓ +3H2SO4
3
浸出净化设备
浸出和净化都可在带机械搅拌的耐酸槽内进行, 浸出时可加絮凝剂加速沉淀,在Fe(OH)3成胶状沉 淀时,可吸附溶液中的As、Sb、Bi等杂质一同除去。
9.2.3电积过程
铜的电积也称不溶阳极电解,以纯铜作阴极,以PbAg(含Ag 1%))或Pb-Sb合金板作阳极,上述经净化除 铁后的净化液作电解液。电解时,阴极过程与电解精炼 一样,在始极片上析出铜,在阳极的反应则不是金属溶 解,而是水的分解放出氧气。
细菌在有氧和硫酸存在的条件下起催化作用,将Fe2+氧 化成Fe3+ : 2FeSO4+O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+H2O Cu2S + Fe2(SO4)3 +2O2=2CuSO4+ 2FeSO4
铜的湿法冶金
图 11.1 工艺流程
14
2、硫化铜精矿的焙烧
(1) 焙烧的目的 焙烧是首道工序,使炉料进行硫酸化焙烧,
其目的是使绝大部分的铜变为可溶于稀硫酸的 CuSO4和CuO•CuSO4,而铁全部变为不溶的氧化 物(Fe2O3),产出的SO2供制酸。
15
(2) 焙烧过程热力学
主要反应: MeS + 3/2O2= MeO+SO2 2SO2 + O2 = 2SO3 MeO + SO3= MeSO4
2
2、湿法炼铜的优点
火法处理硫化铜矿虽具有生产率高,能耗低,电铜 质量好,有利于金、银回收等优点,但目前已面临 两个难题:一是资源问题;二是大气污染问题。
1)资源问题:硫化铜矿作为目前火法炼铜的主 要原料,开采品位越来越低,因此,低品位硫化矿、 复合矿、氧化矿和尾矿将成为今后炼铜的主要资源。 这类贫矿,火法是无法直接处理的。
5
搅拌浸出 搅拌浸出是在装有搅
拌装置的浸出槽中进行, 用较浓的硫酸溶液(含 H2SO4 50 ~ 100g/L)浸出 细粒(-75μm占90%以上) 氧化矿或硫化矿的焙砂, 一般含铜品位较高。
搅拌浸出具有比槽浸 速度快、浸率高等优点, 但设备运转能耗高。
6
堆浸
堆浸常用于低铜表外矿、铜矿废石的浸出。
9
就地浸出 就地浸出又称为地下浸出,可用于处理残留
矿石或未开采的氧化铜矿和贫铜矿。 加压浸出
对于在常压和普通温度下难于有效浸出的矿 物常采用加压浸出的方式。加压浸出即在密闭的 加压釜中,在高于大气压的压力下对矿进行浸出。
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加压浸出的优点: 1)可以在较高温度下进行浸出; 2)在高温高压下,使一些在普通温度下不
湿法冶炼法
湿法冶炼法
摘要:
1.湿法冶炼法的定义和原理
2.湿法冶炼法的历史发展
3.湿法冶炼法的应用领域
4.湿法冶炼法的优缺点
5.我国在湿法冶炼法方面的发展及成就
正文:
湿法冶炼法是一种利用化学反应原理,通过溶液中的化学反应来提取和分离金属的冶炼方法。
这种方法主要适用于低品位的金属矿石、复杂的金属矿物以及含有多种有价金属的矿石。
湿法冶炼法的历史发展可以追溯到古代。
最早的湿法冶炼技术出现在中国,大约在公元前2000 年,我国就已经开始使用湿法炼铜。
随着时间的推移,湿法冶炼技术逐渐发展壮大,应用范围也不断扩大。
到了近代,随着科学技术的进步,湿法冶炼法得到了更为广泛的应用,特别是在金属提炼和环保领域。
湿法冶炼法应用领域广泛,包括铜、铅、锌、镍、钴等金属的提炼。
此外,湿法冶炼法在环保领域也有着重要作用,可以用来处理含有重金属的废水、废渣等。
湿法冶炼法具有许多优点,例如生产成本低、对矿石品位要求低、污染相对较小等。
但是,它也存在一些缺点,如生产周期长、对设备和工艺要求较高
等。
我国在湿法冶炼法方面有着显著的发展和成就。
在近年来,我国不断加大对湿法冶炼技术的研究和投入,取得了一系列重要的科技创新成果。
如今,我国已经成为世界上最大的湿法冶炼生产国之一,具备了世界领先的湿法冶炼技术。
总的来说,湿法冶炼法作为一种重要的金属提炼方法,具有广泛的应用前景。
6——铜的湿法冶金
• 4.1 堆浸(heap leaching)
低品位氧化铜矿最重要的浸取方法,通常是指用专门开采 的矿石筑堆进行浸取的作业,堆浸有一套严格的作业程序。 对矿石铜氧化率要求高,孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿石等。 脉石成分以石英为主,SiO2含量>80%,CaO和MgO之和 <2~3%,铜品位0.1~0.2%。 有的学者把含黄铜矿,浸取周期很长的矿石堆浸,也叫
• 5.2.1 高温氧化酸浸
在200~230°C,压力在4~6MPa条件下进行浸取。发生反应 2CuFeS2+H2SO4+8.5O2 → 2CuSO4+Fe2(SO4)3+H2O Fe2(SO4)3+3H2O → Fe2O3(稳定性好,渣安全排放)+3H2SO4 3Fe2(SO4)3+14H2O → 2(H3O) Fe3(SO4)2(OH) 6 (酸型黄铁矾) +5H2SO4 不同温度、pH,还可生成针铁矿FeOOH 、碱式硫酸铁Fe(OH) SO4 黄铜矿和混合矿酸浸\高杂质含量铜精矿
火法熔炼—电解生产
萃取—电积法生产
20世纪80年代以后,世界上铜产量的增加大都来自湿法 炼铜的发展。 世界各地区湿法炼铜发展不平衡,发源地美国世界领先, 智利后来居上,产量赶超北美。
• 我国起步不晚,发展较慢,第一家1983年投产。 • 紫金铜矿大型湿法炼铜厂投产标志着我国湿法 炼铜技术和规模已基本达到国际同类技术水平。
铜离子在氨溶液中形成稳定的 配合物,Cu(NH3)n2+。 1915年,氨浸法提铜的专利, 20年代工业应用。 东川汤丹氧化铜矿
小论文 铜配合物及湿法冶金
铜配合物及湿法冶金摘要:在冶金技术中,湿法冶金是一门既古老而又有极大发展前途的现代科学技术。
湿法冶金理论主要是依靠化学理论发展起来的,现在虽然还是以化学理论为基础,但是由于学科交叉、互相渗透,它与地球科学、矿物学、物理学及一些工程科学都有关系。
本文主要借助铜配合物萃取的相关研究来探讨湿法冶金在配位化学方面的应用。
关键字:湿法冶金、萃取、铜配合物、萃取剂、应用机理、发展与展望引言:追溯历史,在公元前206年,也就是在西汉时期,就有了用胆矾法提取铜的记载。
西汉时期刘安所著《淮南万毕术》中记载有“曾青得铁则化为铜”其含义是把铁片放入硫酸铜溶液或其它铜盐溶液中,可以置换出单质铜。
这种方法是现代湿法冶金先驱。
多少年来,湿法冶金技术发展缓慢,只是作为火法冶金的一个辅助手段而存在。
直到19世纪它才得到快速发展,20世纪逐渐成为冶金学科中的一个独立分支,进而成为重要的二级学科。
现代的湿法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼,有的金属其全部冶炼工艺属于湿法冶金,但大多数是矿物分解、提取和除杂采用湿法工艺,最后还原成金属采用火法冶炼或粉末冶金完成。
1.湿法冶金概述1.1湿法冶金湿法冶金就是金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。
湿法冶金作为一项独立的技术是在第二次世界大战时期迅速发展起来的,在提取铀等一些矿物质的时候不能采用传统的火法冶金,而只能用化学溶剂把他们分离出来,这种提炼金属的方法就是湿法冶金1.2历史与发展中国在北宋时期已用湿法(胆铜法)生产铜,据《宋史·艺文志》记载,有《浸铜要略》一卷,可惜已失传。
1752年西班牙里奥·廷托开始用湿法生产铜。
工艺与我国北宋胆铜法基本相同,其重要进展是采用人工焙烧硫化铜矿而不靠自然风化。
同期,俄国古米雪夫斯基矿也开始用湿法生产铜。
1889年开始用湿法生产氧化铝,以后湿法炼锌、金、银、钴、镍等工厂相继出现。
铜的湿法冶金
机相,水相即为萃余液返回用于浸出矿石。
12
2)反萃 以适量的废电解液与负载有机相进行搅拌
混合,负载有机相中的铜离子转入硫酸(废电
解)溶液中,即成为富铜电解液,反萃后的卸 载有机相(再生有机相)返回用于萃取。富铜 液送往电解车间沉积铜。
13
二、焙烧-浸出-电积法
(Roasting- Leaching- Electrowinning)。
11.5-22
10 17~19 4
10~12
180~270 20 15- 25
15
220 20~25 5
9
825 --53
20
3、焙烧矿的浸出与净化
(1)浸出过程
焙砂中Cu主要以CuSO4 、CuO•CuSO4 、Cu2O、 CuO存在,而Fe以Fe2O3 存在。当用稀硫酸作溶剂 时 , 除 CuO•Fe2O3 不 溶 外 , 其 余 都 溶 于 硫 酸 生 成 CuSO4。Fe2O3不溶于硫酸,但少量的FeSO4 也溶于 其中。 影响浸出反应速度的因素是温度,溶剂浓度和 焙砂粒度,通常温度在80~90℃,H2SO4>15g/L, 焙砂粒度小于0.074mm,采取搅拌浸出。
若浸出的对象是贫矿、废矿,所得浸出液含
铜很低,难以直接提取铜,必须经过富集,萃取技
术能有效地解决从贫铜液中富集铜的问题。
29
2、浸出
(1)氧化铜矿堆浸
适用于硫酸溶液堆浸的铜矿石铜氧化率要求
较高,铜主要应以孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿石等
形态存在。脉石成分应以石英为主,一般SiO2 含量 均大于80%,而碱性脉石CaO、MgO含量低、二者
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(3)浸出净化设备
浸出和净化都可在带机械搅拌的耐酸槽内进 行,浸出时可加絮凝剂加速沉淀,在Fe(OH)3 成胶 状沉淀时,可吸附溶液中的As、Sb、Bi等杂质一同 除去。
湿法冶炼法
湿法冶炼法
(原创版)
目录
1.湿法冶炼法的定义
2.湿法冶炼法的历史
3.湿法冶炼法的原理
4.湿法冶炼法的应用领域
5.湿法冶炼法的优缺点
正文
湿法冶炼法,顾名思义,是一种利用水溶液或其他液体介质进行金属提炼的方法。
与传统的火法冶炼不同,湿法冶炼法采用化学反应来提取金属,而不是通过高温熔炼。
这种方法有着悠久的历史,可以追溯到公元前2000 年,当时的中国人就已经开始使用湿法冶炼铜。
湿法冶炼法的原理非常简单,主要是通过金属氧化物与液体介质中的化学物质发生反应,使金属以离子的形式进入溶液,然后通过一系列处理工艺,将金属离子还原成纯金属。
这个过程可以分为两个主要步骤:金属的溶解和金属的回收。
湿法冶炼法的应用领域非常广泛,包括铜、铅、锌、镍、钴等金属的提炼。
特别是在现代工业中,湿法冶炼法已经成为一种重要的金属提炼方法,特别是在低品位矿石和复杂矿石的处理上,有着火法冶炼无法比拟的优势。
湿法冶炼法的优点主要体现在以下几个方面:一是能耗低,相比火法冶炼,湿法冶炼法的能耗只有火法冶炼的 1/3 到 1/2;二是对矿石的品质要求低,湿法冶炼法可以处理低品位和复杂性质的矿石;三是污染相对较小,湿法冶炼过程中产生的废气、废水等污染物,相对容易处理;四是
金属回收率高,一般可以达到 90% 以上。
然而,湿法冶炼法也有其缺点,主要是工艺流程长,操作复杂,需要严格的控制条件,以及对某些金属的提炼效果不如火法冶炼。
湿法炼铜技术的发展
湿法炼铜技术的发展摘于《科技信息》2007年第19期,《浅谈湿法炼铜技术的发展》当1997 年下半年到1998 年由于亚州金融危机而引发了有色金属价格急剧下滑,铜价持续走低,西方一些铜公司关闭了他们成本较高的火法炼铜厂,但在此期间世界湿法炼铜产量仍然强劲地增长,由此可以说明湿法炼铜技术的生命力。
湿法炼铜主要是采用各种浸出手段包括堆浸、生物堆浸、搅拌浸出、加压浸出、地下溶浸等,直接从铜矿石或铜精矿中提取铜,然后用特效的萃取剂将铜选择性地提取、富集,再用电积技术生产阴极铜,即通常说的浸出- 萃取- 电积。
湿法炼铜的优势在于:(1)湿法炼铜可以处理低品位铜矿,美国采用堆浸处理的铜矿石品位甚至低到0.04%。
过去认为无法处理的表外矿、废石、尾矿等均可作为铜资源被重新利用,因此大大扩大了铜资源的利用范围。
(2)湿法炼铜由于工艺过程简单,能耗低,因此生产成本低。
1997年西方SX- EW铜平均的生产成本为43 美分/磅,这包括8 美分/磅采矿费、15 美分/磅浸出费用、18 美分/磅的SX- EW费用、2 美分/磅的管理费用。
而1997 年西方火法铜的平均生产成本为70 美分/磅。
(3)投资费用低、建设周期短。
国外大型的湿法炼铜厂的单位投资费用为2300$/tCu,而火法铜的单位投资费用超过4500$/tCu。
中国湿法炼铜厂由于设备简陋,单位投资费用只有1~1.2 万元/t。
(4)没有环境污染问题。
湿法炼铜工艺没有SO2 烟气排放,也避免了硫酸过剩问题。
特别是地下溶浸技术不需要把矿石开采出来,不破坏植被和生态,从根本上改善了采矿工人的劳动条件。
(5)阴极铜产品质量高。
由于溶剂萃取技术对铜的选择性很好,因此铜电解液纯度很高,产出的阴极铜质量可以达到99.999%。
(6)生产规模可大可小。
这尤其适合于中国企业的特点。
湿法冶金简介
二、矿物浸出特性和浸出剂的选择
1、矿物浸出特性 1)酸性浸出的矿物特性 ◆大部分金属的氧化物和含氧酸盐都能溶于酸中; ◆大部分金属硫化物都不易与酸作用,只有少数硫化物
(如FeS、NiS、CoS、MnS等),但是在有氧化剂存在 时,几乎所有硫化物在酸中都不稳定。 ◆脉石矿物中,碳酸盐、钙镁氧化物等在低酸和室温下 都容易与酸反应,游离态的二氧化硅则在酸中不溶解, 铁、铝氧化物在酸中也较稳定,但水和黏土和其它酸溶 性硅酸盐则能部分溶于酸,溶解度随酸度和温度提高而 增大。
仰韶文化彩陶 公元前5000年至前3000年
铜器时代 公元前4000年至公元初年
湿法冶金
CHAPTER 2
冶金分类
电冶金
电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同,电冶金又分为电热冶金和电化冶金。 1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。 在电热冶金的过程中,按其物理化学变化的实质来说,与火法冶金过程差别不大,两者的主要区别只是冶炼 时热能来源不同。 2、电化冶金(电解和电积)是利用电化学反应,使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液 电解,如锕的电解精炼和锌的电积,可列入湿法冶金一类;后者称为熔盐电解,不仅利用电能的化学效应, 而且也利用电能转变为热能,借以加热金属盐类使之成为熔体,故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中 提取金属的生产工艺流程,常常是既有火法过程,又有湿法过程,即使是以火法为主的工艺流程,比如,硫 化锅精矿的火法冶炼,最后还须要有湿法的电解精炼过程;而在湿法炼锌中,硫化锌精矿还需要用高温氧化 焙烧对原料进行炼前处理。
3)单质金属矿物的浸出特性
自然金属以及在冶金过程中产生的金属,如阳极泥副产品或还原 氧化矿得到的铜、镍等金属单质。它们的浸出特点是必须氧化成一 定价态后才能溶于水溶液中。(见表5-2)
湿法炼铜简介
反萃
电沉积
开路萃余液 萃余液:Cu0.3g/l, Fe4.0g/l,
H2SO46.0g/l
再生有机相 Cu1.83g/l
废电解液:Cu35g/l, Fe1g/l,H2SO4180g/l
电铜 图1 湿 法 炼 铜 的 原 则 流 程 图
开路废电解液
浸出-溶剂萃取-电积工艺
H+
Raffinate Stripped Organic Spent Electrolyte
萃余液
反萃有机相
废电积液
Cu
Cu
Cu
Cu
Acid 酸
LEACH 铜浸出
EXTRACT 铜萃取
STRIP 铜反萃
EW
Cu2+
Loaded Organic Strong Electrolyte
PLS 料液负载有机相 Nhomakorabea电积富液
1 湿法炼铜简介
1.3 当代湿法炼铜工艺过程概貌
1 湿法炼铜简介
1.4 当代湿法炼铜工艺主要应用领域
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1 湿法炼铜简介
1.3 当代湿法炼铜工艺过程概貌
浸出液:Cu3.0g/l, Fe4.0g/l, H2SO42.0g/l
负载有机相: Cu 4.53g/l
电解液:Cu50g/l, Fe1.0g/l, H2SO4157g/l
硫酸+水
矿石
浸出
萃取
总产量 (万吨)
1971
2
1981
9
1991
26
2001
53
0
0
1.5
1
0
25
5
0
[课外阅读]张潜:世界湿法冶金第一人
[课外阅读]张潜:世界湿法冶金第一人在德兴市洎水河畔的聚远楼四楼,有一幅浓缩了德兴历史文化的大型铜浮雕壁画。
壁画的上半部分,反映的是张潜湿法炼铜工艺流程。
张潜(1025 —1105 年),北宋炼铜家,德兴市银城镇新营村吴园人。
他结合前人经验和自己的长期实践总结出一套完整的湿法炼铜工艺,于北宋绍圣年间(1094 —1098 年)写成《浸铜要略》,因而成为世界湿法冶金技术第一人。
这标志着中国是世界上最早使用化学方法炼铜的国家。
开湿法冶金之先河张潜发明的湿法炼铜,开创了世界湿法冶金技术的先河,同时也是世界化学史上的一个创举,是世界冶金和化学史上的一项重大发明。
蒙昧时代(人类社会划分为蒙昧时代、野蛮时代、文明时代),人们打猎打仗都是用树枝、竹竿的。
到了石器时代,人们主要是以石器作为劳动的工具和打仗的武器。
自从蚩尤氏发明炼铜方法(这是传说,但至少在夏商时代我国劳动人民已发明了炼铜方法)后,人们就开始使用铜刀、铜戟了。
这是我国最早的金属器具。
大约到到商末周初,我国发明了炼铁技术(炼铁晚于炼铜)。
早期的冶炼方法,主要原理是用火加热铜矿石来提炼铜的,工艺复杂成本高,需投入大量的人力物力。
唐天宝十二年(753 年),李白漫游到安徽省一个叫秋浦的地方,写下组诗《秋浦歌》。
其中一首,写秋浦的炼铜场:“炉火照天地,红星乱紫烟。
赧郎明月夜,歌曲动寒川。
”这个炼铜场,炉火熊熊燃烧,红星四溅,紫烟蒸腾,天地都被红彤彤的炉火照得通明了;被炉火映红脸膛的工人们,一边劳动,一边歌唱,嘹亮的歌声使大山谷里的河水都荡漾起来了。
这是一幅瑰丽壮观的秋夜冶炼图。
在李白的笔下,光、热、声、色交织辉映,明与暗、冷与热、动与静烘托映衬,鲜明、生动地表现了火热的劳动场景;同时,也反映当时炼铜要投入大量的人力物力的情况。
有没有一种设备简单、操作容易,不必只使用火炉等大型熔炼设备,又能节省燃料和人力,在常温下就可以提炼出铜的方法?长久以来,很多从事冶炼的人都在思考这个问题。
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世上无难事,只要肯攀登
铜湿法冶金的发展历史
中国古代的铜湿法冶金大约在一万多年前人类就开始利用自然铜制成针、珠、锥等。
至今发掘到的最早炼制铜器是在伊朗出土的刮刀、锥、凿等物,年代可能是公元前3800 年。
我国甘肃发现的青铜小刀的炼制时间约为公
元前2750 年。
公元前3000 年在塞浦鲁斯人类已经用熔炼方法炼铜。
世界冶金学史界公认,湿法炼铜的工艺始于中国。
铁置换铜反应的发现远自西汉。
汉代《淮南万毕术》卷下记载:“白青得铁即化为铜”。
白青是水胆矾。
用铁从天
然含铜水流中置换、提取金属铜在唐朝已开始,两宋时期已形成工业规模,当时称为”浸铜法”。
由于蓝绿色的含铜水称为“胆水”,所得的铜称为“胆铜”。
据
宋代史书《宋会要辑稿》记载的当时东南各路九处产铜情况,仅韶州岑水场(今广东翁源县北)一处年产胆铜即达80 万斤,各处之和多达187: 4427 万斤。
北宋元丰、元祐(1086~1094)年间,有一位富有经验的炼铜能手还总结编写了《浸铜要略》一书,可惜已失传。
但其后人编写的《浸铜要略序》今尚存世。
在金人南侵的南宋时期,随着国家衰落,胆水炼铜业也随之衰败[1]。
西方铜湿法冶金的发展过程西方最早的湿法炼铜厂出现在欧洲的匈牙利境内靠近西莫尔尼兹(Schmollnitz)的一个矿山,15 世纪就开始从矿水中用铁置换回收铜。
但是西方公认的湿法提铜厂鼻祖是西班牙的雷奥·廷托(Rio Tinto) 矿,1752 年起他们先对含铜黄铁矿进行氧化焙烧,然后浸取,再从浸取液中置换回收铜[2]。
据记载,1854 年西班牙的一项专利是焙烧一浸取一置换法生产铜。
可能是由于焙烧产生的二氧化硫造成过分污染,20 世纪初,他们开始发展并采用堆浸技术,所得浸取液流经一系列木制大桶,其中堆放铸铁块。
进人20 世纪,随着铜的需求量日益扩大,人们开始重视铜矿表层氧化矿的开发
利用,湿法逐渐成为处理氧化矿的主要冶金方法,在浸取技术方面有了长足的。