6——铜的湿法冶金
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有的学者把含黄铜矿，浸取周期很长的矿石堆浸，也叫
heap leaching。对废矿石进行浸取叫作废石堆浸(dump leaching)，它的作业程序简单粗放。
筑堆前预备试验（矿石的矿物组成、成分、理化性质） 柱浸实验（获取堆浸设计参数） 堆浸工程设计 堆浸工程实施 堆浸运行 堆的复筑 堆浸的技术改进
部酸转的化Cu为SO不4
和 溶
氧化物。最佳焙烧温度为953K。在
沸腾焙烧炉中进行。
CuS+3/2O2=CuO+SO2 2SO2+O2=2SO3 CuO+SO3=CuSO4 从以上反应可知，CuS焙烧的主要
产生物成是的CCuuOS或O4C在uS一O4定、温SO度2和下SO会3。进 行 热分解CuSO4=CuO·CuSO4+SO3
酸过剩、SO2污染，80年代纷纷关闭
4 浸取方式—以氧化铜矿为例
• 浸出主要化学反应：
孔雀石：
Cu2CO3(OH)2+2H2SO4= 2CuSO4+CO2+3H2O
赤铜矿与酸反应，无氧化剂仅一半铜可溶：
2Cu2O +4H2SO4= 4CuSO4+4H2O
硅孔雀石与酸反应生成水合二氧化硅包覆在矿物 颗粒外面，阻滞反应的进行：
美国肯涅科特公司，锥底形置换设 备，使机械化程度增加。
美国通用选矿化学公司，浸取液中 萃取铜不需要碱中和的萃取剂。
1968年，美国亚利桑那州然伽施公 司，工业试验新萃取剂从堆浸液中 回收铜，成本只有市价的一半。
2 现代铜湿法冶金
酸与铜矿石反应使铜溶解进入溶液
• 铜萃取：铜矿石的浸取液中都含有铁及其他杂质，为 了提高铜的产品质量，需要将铜和铁分离。再则，氧 化铜浸取液铜的浓度很低，在电积前需要富集铜。
1 铜湿法冶金发展历史
湿法炼铜概念：利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中的铜溶 解出来，再进一步分离、富集提取的方法。
世界冶金史界公认，湿法炼铜的工艺始于中国。汉代 《淮南万毕术》：白青（水胆矾Cu4SO4(OH)6 ）得铁即 化为铜。
唐朝用铁从天然含铜水流中置 换提取铜。
两宋时期已形成工业规模， “浸铜法”。宋代史书《宋会 要辑稿》
火法炼铜回顾
1、铜矿品位越来越低 2、大气环境污染
铜的湿法冶金
Hydrometallurgy of Copper
冶金与生态工程学院有色系 张娟
zhangjuan85@ustb.edu.cn
湿法冶金发展史及现代湿法冶金 焙烧—浸出—电积法 浸取方式—以氧化铜矿为例 硫化铜矿湿法冶金 铜矿微生物浸取等其他方法
• 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。
堆场 萃取车间
溶液池 电积车间
3 焙烧—浸出—电积法
20世纪60年代兴起
(1) 焙烧
硫酸化焙烧,目的是使铜绝大部分
转化可溶 CuO·CuSO4,
于稀硫 而铁全
• 萃取时有机相的质子与水相的铜交换，使铜萃取到有 机相，质子进入水相补充浸取消耗的酸：
2RH+CuSO4 = CuR2+H2SO4 • 羟肟（wò）萃取剂：2-羟基二苯酮肟→ 2-羟基苯乙酮
肟→ 2-羟基苯甲醛肟。
有机相中负荷的铜在用阴电极积析残出，阳极析出氧 液反萃，得到富气电并解产液生，等电摩尔的硫酸。 解液酸度↓，萃取剂恢复酸 的形态，返回萃取。
湿法工艺是现代铜工业中最有活力，发展最快的部分。 现代湿法提铜主要是从低品位矿，如氧化矿、剥离Baidu Nhomakorabea表
外矿、浮选尾矿、难选硫化矿甚至废弃的矿山中回收铜， 这些物料是火法难以利用的。
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。
金人南侵南宋时期，随之衰败。
前超汉唐后越明清的宋朝
15世纪，欧洲匈牙利西莫尔尼兹，矿水中铁置换铜，西方 最早的湿法炼铜厂。
1752年，西班牙雷奥·廷托矿，铜黄铁矿氧化焙烧—浸取— 置换，西方公认的湿法提铜厂鼻祖。
1854年，西班牙，焙烧—浸取—置换法生产铜专利。 20世纪，开始发展并采用堆浸，浸取液流经系列大木桶。
（2）浸出和净化
焙 烧 产 物 中 铜 主 要 以 CuSO4\CuO·CuSO4 及 少 量 的 CCuuOO\·FCeu22OO3\形Cu态2S存形在态。存 在 ， 铁 以 Fe2O3 及 少 量 的 FeSO4， 0.1工47艺m条m（件-：10温0目度）3，53固~3液63比K为，1ω:(1H.52S~O14):>2.155,g/浸L，出焙时砂间粒2~度3h-, 铜浸出率为94~98%。
除铁方法：氧化水解法(MnO2)；萃取法。 带机械搅拌的耐酸槽
(3) 电积 阴极：铜的始极片；阳极：铅锑合金板；电解液：净化液 槽总电反压应：为C1u.28+~+2H.52OV=，Cu电+1流/2O效2+率2H7+7~92% ， 电 解 液 温 度 35 ~45°C ， 阴 极 周 期 7d ， 电 流 密 度 150~180A/m2 ， 同 极 距 离 80~100mm。电解液中铜离子浓度越低，铁含量越高；温度 越高和阴极周期越长，则化学溶解量也越大，电流效率越低， 槽电压高和电流效率低，使电耗比铜电解精炼高10倍。
CuSiO3·2H2O +H2SO4= CuSO4+SiO2+3H2O
• 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%。
我国是火法炼铜最早的国家之一？
公元前3000年在塞浦路斯人 公元前3000年。我国劳动人 类已经开始用熔炼方法炼铜。 民用孔雀石与点燃的木炭接 触而被分解为氧化铜，继而 被还原为金属铜。 CuCO3·Cu(OH)2＝ 2CuO+CO2+H2O C+2CuO＝2Cu+CO2 或CuCO3·Cu(OH)2+C＝ 2Cu+2CO2+H2O
heap leaching。对废矿石进行浸取叫作废石堆浸(dump leaching)，它的作业程序简单粗放。
筑堆前预备试验（矿石的矿物组成、成分、理化性质） 柱浸实验（获取堆浸设计参数） 堆浸工程设计 堆浸工程实施 堆浸运行 堆的复筑 堆浸的技术改进
部酸转的化Cu为SO不4
和 溶
氧化物。最佳焙烧温度为953K。在
沸腾焙烧炉中进行。
CuS+3/2O2=CuO+SO2 2SO2+O2=2SO3 CuO+SO3=CuSO4 从以上反应可知，CuS焙烧的主要
产生物成是的CCuuOS或O4C在uS一O4定、温SO度2和下SO会3。进 行 热分解CuSO4=CuO·CuSO4+SO3
酸过剩、SO2污染，80年代纷纷关闭
4 浸取方式—以氧化铜矿为例
• 浸出主要化学反应：
孔雀石：
Cu2CO3(OH)2+2H2SO4= 2CuSO4+CO2+3H2O
赤铜矿与酸反应，无氧化剂仅一半铜可溶：
2Cu2O +4H2SO4= 4CuSO4+4H2O
硅孔雀石与酸反应生成水合二氧化硅包覆在矿物 颗粒外面，阻滞反应的进行：
美国肯涅科特公司，锥底形置换设 备，使机械化程度增加。
美国通用选矿化学公司，浸取液中 萃取铜不需要碱中和的萃取剂。
1968年，美国亚利桑那州然伽施公 司，工业试验新萃取剂从堆浸液中 回收铜，成本只有市价的一半。
2 现代铜湿法冶金
酸与铜矿石反应使铜溶解进入溶液
• 铜萃取：铜矿石的浸取液中都含有铁及其他杂质，为 了提高铜的产品质量，需要将铜和铁分离。再则，氧 化铜浸取液铜的浓度很低，在电积前需要富集铜。
1 铜湿法冶金发展历史
湿法炼铜概念：利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中的铜溶 解出来，再进一步分离、富集提取的方法。
世界冶金史界公认，湿法炼铜的工艺始于中国。汉代 《淮南万毕术》：白青（水胆矾Cu4SO4(OH)6 ）得铁即 化为铜。
唐朝用铁从天然含铜水流中置 换提取铜。
两宋时期已形成工业规模， “浸铜法”。宋代史书《宋会 要辑稿》
火法炼铜回顾
1、铜矿品位越来越低 2、大气环境污染
铜的湿法冶金
Hydrometallurgy of Copper
冶金与生态工程学院有色系 张娟
zhangjuan85@ustb.edu.cn
湿法冶金发展史及现代湿法冶金 焙烧—浸出—电积法 浸取方式—以氧化铜矿为例 硫化铜矿湿法冶金 铜矿微生物浸取等其他方法
• 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。
堆场 萃取车间
溶液池 电积车间
3 焙烧—浸出—电积法
20世纪60年代兴起
(1) 焙烧
硫酸化焙烧,目的是使铜绝大部分
转化可溶 CuO·CuSO4,
于稀硫 而铁全
• 萃取时有机相的质子与水相的铜交换，使铜萃取到有 机相，质子进入水相补充浸取消耗的酸：
2RH+CuSO4 = CuR2+H2SO4 • 羟肟（wò）萃取剂：2-羟基二苯酮肟→ 2-羟基苯乙酮
肟→ 2-羟基苯甲醛肟。
有机相中负荷的铜在用阴电极积析残出，阳极析出氧 液反萃，得到富气电并解产液生，等电摩尔的硫酸。 解液酸度↓，萃取剂恢复酸 的形态，返回萃取。
湿法工艺是现代铜工业中最有活力，发展最快的部分。 现代湿法提铜主要是从低品位矿，如氧化矿、剥离Baidu Nhomakorabea表
外矿、浮选尾矿、难选硫化矿甚至废弃的矿山中回收铜， 这些物料是火法难以利用的。
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。
金人南侵南宋时期，随之衰败。
前超汉唐后越明清的宋朝
15世纪，欧洲匈牙利西莫尔尼兹，矿水中铁置换铜，西方 最早的湿法炼铜厂。
1752年，西班牙雷奥·廷托矿，铜黄铁矿氧化焙烧—浸取— 置换，西方公认的湿法提铜厂鼻祖。
1854年，西班牙，焙烧—浸取—置换法生产铜专利。 20世纪，开始发展并采用堆浸，浸取液流经系列大木桶。
（2）浸出和净化
焙 烧 产 物 中 铜 主 要 以 CuSO4\CuO·CuSO4 及 少 量 的 CCuuOO\·FCeu22OO3\形Cu态2S存形在态。存 在 ， 铁 以 Fe2O3 及 少 量 的 FeSO4， 0.1工47艺m条m（件-：10温0目度）3，53固~3液63比K为，1ω:(1H.52S~O14):>2.155,g/浸L，出焙时砂间粒2~度3h-, 铜浸出率为94~98%。
除铁方法：氧化水解法(MnO2)；萃取法。 带机械搅拌的耐酸槽
(3) 电积 阴极：铜的始极片；阳极：铅锑合金板；电解液：净化液 槽总电反压应：为C1u.28+~+2H.52OV=，Cu电+1流/2O效2+率2H7+7~92% ， 电 解 液 温 度 35 ~45°C ， 阴 极 周 期 7d ， 电 流 密 度 150~180A/m2 ， 同 极 距 离 80~100mm。电解液中铜离子浓度越低，铁含量越高；温度 越高和阴极周期越长，则化学溶解量也越大，电流效率越低， 槽电压高和电流效率低，使电耗比铜电解精炼高10倍。
CuSiO3·2H2O +H2SO4= CuSO4+SiO2+3H2O
• 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%。
我国是火法炼铜最早的国家之一？
公元前3000年在塞浦路斯人 公元前3000年。我国劳动人 类已经开始用熔炼方法炼铜。 民用孔雀石与点燃的木炭接 触而被分解为氧化铜，继而 被还原为金属铜。 CuCO3·Cu(OH)2＝ 2CuO+CO2+H2O C+2CuO＝2Cu+CO2 或CuCO3·Cu(OH)2+C＝ 2Cu+2CO2+H2O