湿法铜冶炼工艺 ppt课件

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
国内外应用：国内：海南（83年）、云南、中条山、西藏尼木、新 疆伽师、嫩江、江西 合计：2万吨。 国外：美国（Lakeshore 、Bluebird ）、智利合计200万吨 以上（98年） 占20%。
9.1.2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。
(2) 焙烧过程热力学
主要反应：
MeS+3/2O2=MeO+SO2 2SO2+O2 = 2SO3
MeO+SO3=MeSO4 从以上反应可知，MeS焙烧的主要产物是 MeO或MeSO4、SO2和SO3。生成的MeSO4在一 定温度下会进行热分解； 2MeSO4=MeO•MeSO4+SO3
图 9.2 Me-S-O热力学稳定区图
第九章
湿法炼铜
9.1 概 述
9.1.1湿法炼铜的概念、发展历史及应用 概念：湿法炼铜是利用溶剂将铜矿、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。
历史：我国是世界上最早采用湿法冶金提取铜的国家。《山海经》 《神农本草》有记载北宋 (1086～1100年) 张潜 《浸铜要略》 国外则是到十六世纪才采用湿法冶金技术获得海绵铜。
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。
2
净化过程
浸出液的组成(g/L)：50～110Cu、2～18H2SO4、 2～4Fe2+、1～4Fe3+，铁在电积时将反复氧化还原而 消耗电能，故必须净化除去。
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。
2）大气污染问题：只要以硫化矿为原料火法处 理，都不同程度地存在着二氧化硫对大气的污染。
基于上述两个原因，湿法炼铜近年来有了较大发展。
(4) 焙烧设备及经济指标
沸腾炉：一般为圆形(个别厂用长方形)。炉壳用 钢板焊成，内衬耐火砖。技术条件及经济指标列于下 表 9-1：
表9-1沸腾焙烧炉的技术条件及指标
指标
直径(内径) 高度
沸腾层高度 床层温度 炉料水分
直线速度
(米) (米) (米) (℃) (％)
(米／秒)
空气的体积速度 (米3／分)
常用的除铁法为氧化水解法，即在PH=1～1.5， T=60℃时，用MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，然后使Fe3+水 解成Fe(OH)3沉淀除去。即
2 FeSO4+MnO2+2H2SO4=Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O
Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3↓ +3H2SO4
3 浸出净化设备
（Roasting- Leaching- Electrowinning)。
9.2.1工艺流程：
图 9.1 工艺流程
9.2.1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。
(3) 焙烧过程动力学
焙烧是固—气间的多相反应。反应速度取决 于矿粒表面上的化学反应速度和气相中氧分子扩 散到矿粒表面的速度。
当温度较低时，化学反应速度小于气体的扩 散速度，过程总速度取决于表面反应的条件并服 从阿累尼乌斯指数定律。
当温度较高时，化学反应速度迅速增大并超 过气体扩散速度，过程总速度取决于气体的扩散 速度。
国内二厂
田纳西铜 公司①(美)
恰姆比西 加斯柏 铜厂(赞) 铜厂②(加)
1.6l 5.26 1.3 640～680 0.1
4 5 ---500 20～22
75
4.9
12
9.4
1.3
1.1
680
525-560
30
10
O.42 O.13 -O.22 0.15
0.4
14.2
100～170
325 420～500
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。
22
---
---
---
1.3
---
---
---
30
85
---
80
70
15
---
20
6.7
15.3
---
15.0
11.5-22
10～12
15
9
10
180～270
220
825
17～19
20
20～25
---
4
15- 25
5
53
9.2.2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。
1、电积反应
阴Βιβλιοθήκη Baidu：Cu2++2e==Cu
阳极：H2O-2e==1/2O2+2H+
总反应：Cu2++H2O ==Cu+1/2O2+2H+
2、电积实践及技经指标
电 积 时 的 实 际 槽 电 压 为 1.8 ～ 2.5V ， 电 效 仅 为 77～92%，电解液中Cu2+浓度越低，铁含量越高，温 度越高和阴极周期越长，促使化学溶解增高，电效也 就越低。槽电压和电效低的结果，使电耗为铜电解精 炼的十倍。
风帽口风速
(米／秒)
空气过剩系数
(a)
产品：烟尘
(％)
焙砂
(％)
烟气中SO2浓度
(％)
炉料与焙砂中含硫量之差 (％)
给料率(干精矿) (吨／日)
炉料含铜
（％）
床能率（干料) (吨／日)
国内一厂
2.52 7.59 1.3 660
1 O.23
27.5～28
12 1.2 30 70 --10～14 19 17.4--18 3.82