铜的湿法冶金

铜的湿法冶金
南昌有色冶金设计研究院王玮
摘要详细介绍了铜的湿法冶金工艺,在国内外的应用情况及研究成果,总结出铜的湿法冶金工艺的发展趋势。

关键词铜湿法冶金浸出萃取电积
随着铜矿资源的日渐贫化,湿法炼铜技术越来越受到人们的重视。

自60年代以来,浸出-萃取-电积工艺以其工艺过程简单、投资少、能耗、材料消耗低、污染轻、生产成本低等优点,已成为湿法炼铜的主要工艺。

目前全世界用SX-E W流程的铜占全球矿产铜量的20%左右。

以智利为最大的湿法炼铜生产国,年产量达1,116,000t,其次美国为530, 640t112。

1湿法冶金工艺
1.1浸出
湿法炼铜主要适用于铜的氧化矿,具有较高的回收效果,由于生物技术的引入,目前已逐步向低品位硫化铜矿方面发展。

以美国和智利为例,每年以生物氧化技术生产的铜约有100万t122。

在铜矿床的氧化矿中,常见的氧化铜矿物,有孔雀石[CuCO3# Cu(OH)2]、硅孔雀石类矿物(mCuO#nSiO2#P H2O)、赤铜矿(Cu2O)、土状黑铜矿(CuO)、铜的矾类矿物、兰铜矿[2CuCO3#C u(OH)2]、自然铜等。

铜矿床的硫化矿石中,常见的有辉铜矿(Cu2S)、铜兰(C uS)、斑铜矿(C u5FeS4)、黄铜矿(CuFeS2)、硫砷铜矿(Cu5AsS4)等。

在以上的铜矿物中,氧化铜矿是易于用稀硫酸处理的,而占铜储量多数的硫化矿物性质比较稳定,浸出动力速度较慢,通常要借助细菌的作用才能达到满意的浸出效果。

1.1.1槽浸。

在浸出槽中以50g/L~100g/l H2SO4浸出品位1%~2%的氧化矿(-1cm粒度)。

是早期应用较多的一种方式,目前已很少采用。

1.1.2搅拌浸出。

在装有搅拌浸出装置的浸出槽中用50g/l~100g/l的硫酸浸出细粒(-75L m左右)氧化矿或硫化矿焙砂。

有空气搅拌和机械搅拌两种方式。

由于给料粒度小,搅拌充分,搅拌浸出速度快,浸出率高。

赞比亚钦戈拉厂用大型巴秋克槽处理尾矿。

1.1.3就地浸出。

对破碎深堆的低品位大型铜矿床,以及矿山陷落区矿体,采用将浸出剂注入矿体,溶解矿床中有价金属的浸出办法。

美国亚利桑那州费尔杰矿在地下380m处进行2万t级核爆,形成直径67m,高150m的破碎柱,再由钻孔注入浸出液和收集料液,日产铜25t,赞比亚臣安什铜矿则直接把稀硫酸溶液注入沿矿体150m长的36个钻孔中,使溶液通过铜的氧化矿带向下渗流,在运输平巷的陷井内用泵将浸出液回收。

1.1.4堆浸。

堆浸用于难选氧化矿,低铜表外矿,废矿石的浸出。

浸出场通常选择在不透水的山坡处,清除植被后铺设高密度聚乙烯衬垫,有时还铺设疏液管。

将开采的矿石或破碎至一定粒度的矿石堆成堆(通常为6m),在堆表面喷洒浸出剂,浸出剂渗过矿堆时将铜溶出,流到集液池。

浸出一定周期后,再在其上面用新矿筑堆,反复进行堆浸。

对于硫化铜矿的浸出,细菌浸出已越来越广泛的被采用。

通过某些类型的细菌(如氧化亚铁硫杆菌,氧化硫杆菌,细螺旋铁杆菌)的生物化学作用可提高浸出速度和浸出率,矿物通常需先经过几小时的细磨处理。

在澳大利亚新南威尔士的Girilambone 矿细菌浸出已成功应用,NIFTY矿也计划在旧有堆浸的基础上增加细菌浸出。

在常规堆浸的基础上,1975年美国H&N(霍姆斯-纳维)公司推出薄层浸出法(TL),1979年智利SMP索达西矿产公司对此进一步作了改进,并于1980年建成Lo Aguirre矿铜水冶厂。

薄层浸出包括两个步骤:(1)用浓硫酸熟化细碎的氧化铜矿或含硫化物低的氧化/硫化混合矿;(2)用稀硫酸溶液进行薄层堆浸。

薄层浸出具有酸耗低,浸出周期短,占地
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X收稿日期:2000-05-22
作者简介:王玮(1974-),男,江西南昌人,南昌有色冶金设计研究院工程师,主要研究方向湿法冶金。

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面积小的优点。

以SMP公司所属的La Cascala厂为例,改为TL法后,酸耗由6.0~7.0kg/kg Cu降至4.3 kg/kg C u,浸出周期由12~14d缩短至7~8d,使工厂年生产能力由1.2~ 1.3万t升至2.2万t。

此外,薄层浸出法克服了浓酸熟化浸出法中的矿石干法磨细的粉尘问题和搅拌酸操作可能的有害气体逸出的问题,在环境方面也很具吸引力。

1.1.5加压浸出。

是从含铜的镍、钴硫化矿及镍冰铜中回收有价金属的湿法冶金技术,最早由加拿大不列颠哥伦比亚大学开始研究,其后加舍利特高尔登矿山公司等也开发了此类技术,芬兰的哈贾瓦尔塔精炼厂采用了这种工艺。

在澳大利亚昆士兰州的Mt Gorden矿,加压浸出工艺首次用以处理铜矿矿石,原矿品位8.5%,在低温(90~95e),低压(7巴)的压力釜中处理。

表1中列出了该矿部分生产操作参数。

研究中的还有Placer Dome高压氧化处理工艺,AC TIVOX低压氧化处理工艺,C ESL中压氧化处理工艺及Dynatec中压氧化处理工艺132。

表1Mt.Gordon矿加压浸出工艺操作参数
磨矿处理能力90t/h
原矿品位8.5%铜
利用率85%
浸出温度高压釜卸料口90~95e
压力总压7巴
溶液铁含量25~35g/L
富浸出液25~35g/L铜
富浸出液固体悬浮物10~30ppm
萃取、电积萃取回收率85%
铜铁选择性4000B1
电流效率87~90%
回收率浸出90~93%
洗涤98~99.5%
总回收率87~90%
以上是利用酸浸的浸出方式,非酸浸的浸出方式的研究和应用也同样活跃。

1.1.6氯化物浸出。

英国帝国化学工业公司与西班牙Technicas Reunidas研究中心及美国Nerco矿物公司联手研究了Cuprex法氯化物浸出-萃取-氯化物溶液电积工艺,其工艺进程为:用FeCl3溶液于95e下浸出硫化铜精矿,硫以元素硫的形式进入渣中,浸出液冷却后加入氯化钙除去硫酸盐,用溶于煤油的Acorga CLX50两段萃铜,以废阳极液洗涤负载有机相除杂,用水在65e下反萃铜,在Metclor隔膜电解槽中电积铜粉。

在澳大利亚新南威尔士州的Charwoods以Intec 公司为主进行了Intec法的中间工厂规模试验。

该法是在强氯化钠溶液中使用氯化铜和卤素化合物的浸出介质,在80~85e下四阶段逆流浸出,物料中的贵金属将与铜一道溶解。

在隔膜电解槽上得到树枝状沉积铜,氯化/溴化复合物在电积槽中得到再生,返回浸出工艺。

杂质用石灰沉淀,银用混汞回收,碳吸附回收金。

Intec法的特点是电沉积铜是由一价铜开始,节约能源,同时贵金属得到回收。

见诸报道的还有用两段FeCl3浸出的Canmet法。

在智利的林塞厂,利用硫酸加海水堆浸氧化铜矿石。

平均含铜1.56%的矿石破碎后,先用较浓的硫酸预处理,然后用硫酸海水溶液作浸出剂进行堆浸,反萃时使用脱盐的海水,以防止氯化物转移至电解液中,年产阴极铜2万t。

1.1.7硫酸铁浸出。

Nena Tech硫酸高铁浸出工艺中,硫被转化为硫酸盐,须对产生的酸进行处理。

常压条件下,硫酸铁浸出温度80e,同时要求现场制氧以保证足够的三价铁量,缩短浸出时间。

原料的细磨有助于浸出,采用溶剂萃取-电积工艺回收铜。

1.1.8氨浸。

由美国阿纳康达铜公司的Nathaniel Arbiter研究成功,工艺过程是在常压中温(65~ 85e)下用氨和氧对硫化铜精矿进行碱性浸出,使铜呈Cu(NH3)4SO4溶解,再利用萃取、电积回收铜、浸出渣用萃取残液洗涤后,用浮选法回收有价金属。

1974年在蒙塔那州的阿纳康达建成年产3.6万t阴极铜的Arbiter法炼铜厂。

美国B HP矿业公司研究成功Escondida氨浸法,1994年在智利Escondida建成年产8万t阴极铜的工厂。

与Arbiter法不同的是Escondida氨浸法只有1/2的铜浸出,同时硫基本上被浸出,不须大规模的石灰-煮沸工序来再生氨。

此外,应用硝酸浸出,硝酸-硫酸浸出的方法也有研究142。

1.2溶剂萃取
1.2.1萃取剂。

商业用铜萃取包括酮肟类和醛肟类两种,第一种酮肟类萃取剂由美国General Mills公司开发,几经改进成为Henkel公司的Lix84,这类萃取剂萃取能力较弱,在pH>2条件下萃取,且Cu/Fe 选择性不好。

第二类萃取剂最先由英国ICI公司研制成功的Corgal P50为代表,其后Henkel公司也推出Lix860。

这类醛肟类萃取剂萃铜能力很强,Cu/Fe 选择好,能在较高的酸度下萃取铜,但反萃困难,须加改质剂改性。

目前常用工业铜萃取剂是基于芳香基乙醛肟,2-羟基-5-壬基苯甲醛肟。

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1.2.2稀释剂。

性能优良的稀释剂对萃取工艺的顺利进行是非常重要的,不仅起着降低有机相粘度,溶解萃取剂和改质剂,改善有机相的分散和聚结的作用,同时,对萃取剂最大负荷能力,操作容量,动力速度,金属离子的选择性及相分离都有影响。

常用的稀释剂包括Escanicl100,260,Shel140,工业煤油, DSR3等。

1.2.3萃取设备。

萃取工艺的核心设备常用的为混合澄清萃取箱,传统的混合澄清萃取箱为内衬防腐材料的混凝土材料或不锈钢结构,包括混合室和澄清室两个部分,混合室中水相和有机相充分接触,完成离子的传递,在澄清室中两相分离开来,达到从浸出液中提取有价金属的目的。

目前应用较多的是浅池式混合澄清萃取箱。

目前有不少研究着力于强化萃取箱的性能,90年代法国Krebs公司将铀萃取工厂的Krebs萃取箱引入铜萃取,这种萃取箱的比流量可达9m3/m2#h,已于1994年在智利伊万矿应用,并向美国和澳大利亚铜萃取工厂推广。

芬兰奥托昆普公司设计的VSF 垂直平流混合澄清器则具有独特的双螺旋搅拌器,特殊的DOP分散溢流泵和栏栅,保证了VSF的高效率,目前VSF在美国莫伦西矿、澳大利亚奥林匹坝矿使用。

鹰桥公司的Kristiansand厂则设计了反向液流混合澄清器,也有一定程度的应用。

有潜力的其它类型还包括分部环状澄清室(DAVY),联合混合-澄清器(CMS),C.E.NATCO溶剂萃取法系统(静电)及KE NICS混合澄清器。

1.2.4过程控制。

萃取过程的相连续的控制对提高电铜质量、降低有机相损耗,减轻对絮凝物的处理工作强度都是非常重要的。

通常情况下E1需维持水相连续尽量减少有机相对水相的夹带程度,E2控制有机相连续以减少萃余液夹带的有机相的损失, S1须控制有机相连续以减少富铜电解液夹带的有机相进入电解槽。

在电解液料液杂质含量非常高的时候,如氯含量超过100ppm~200ppm(对于不锈钢阴极来说太高了),锰含量>1g/L(造成阳极剥落,电流效率降低,有机机降解),Fe含量>5g/L,以及钼(影响相分离)含量高的情况下,必须在萃取和反萃之间增加洗涤级,用酸化清水将有机相夹带的水相粒液洗涤下来。

如新疆喀什昆仑铜业公司铜厂利用地下盐碱水浸出,地下水总氯离子达1650mg/L,故加入洗涤级,保证了电解液纯净152。

此外,采用负载有机相聚结器也能除去夹带水相。

絮凝物的产生在铜溶剂萃取系统的运转过程中是正常现象。

絮凝物由有机相、水相和固体组成。

固体粒子引入的途径包括:富浸出物中的悬浮物,溶液pH下降产生的沉淀物、环境间的尘埃以及繁殖的细菌。

控制絮凝物的手段包括给澄清室加盖,铲除贮水池周围植物,定期清除絮凝物,机械破乳等方法。

在Gibraltar矿,待处理的有机相被喷入絮凝物储罐,升温至43~49e后,再用离心机分离,发现升温措施大大的减少了需处理的絮凝物量,同时絮凝物更易分离。

在Chuquicamata矿,将稀释剂(或有机相)装在容器内,在搅拌的情况下加入絮凝物,分相后用粘土处理有机物回收绝大部分有机物,同时采用每天除去产生的絮凝物的方法以避免絮凝物的积累, ICI公司也在试验中规模应用了类似的技术。

Cyprus Miami试验将反萃部分积累的絮凝物间歇地泵入萃取段最后一级混合澄清器的混合室中,由于强烈的分散作用,絮凝物中的吸附有机相被释放回有机相中,而固体颗粒随水相流出162。

应用表面活性剂处理矿料以改变悬浮颗粒表面的物化性能以减少絮凝物的产生的技术也在研究中。

此外,江西铜业公司科研设计所研究成功了化学试剂回收絮凝物中有机相的方法,萃取剂的回收率达90%以上172。

1.3电积
电积是从富铜溶液中生产出高质量的阴极铜并将电解后液返回萃取工段作为反萃剂的关键部分,电积技术比前两个阶段更成熟,近年的改进主要是围绕降低有机物夹带,阳极材料的改进和阴极铜的致密度的控制方面以提高阴极铜的质量。

在有机物控制方面,双介质过滤器和悬浮塔是非常有效的除有机物设备。

此外,有些厂还采用一部分电积槽优先接收富电解液中残留有机物的方法,如Girila mbone矿。

为降低阳极腐蚀带来的铅污染,Pb-Ca-Sn含金阳极使用铜电积,同时电解过程为保证电流不被中断,加入适量的硫酸钴也能降低阳极板腐蚀。

为控制阴极铜致密度,主要的改进有控制适当的硫酸铜浓度,保持电解液一定温度,使用不锈钢永久阴极,添加瓜尔胶等。

2国外典型的湿法炼铜厂
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2.1薄层浸出Lo Aguirre矿182
SMP公司的Lo Aguirre矿是第一个采用薄层浸出技术的浸出-萃取-电积厂,年产约1.7万t阴极铜,矿石为氧化铜和辉铜矿的混合矿,平均品位1.9%Cu。

矿石由前端式装载机和自卸汽车将矿石送至颚式破碎机,由三级破碎至100%-6mm。

在ª2000@6000mm衬胶回转圆筒内,碎矿石与98%浓硫酸及水混合浸润造粒,料酸液固比0.11,转速5~6r/min,出矿由桥式启运机送至堆场。

24个20@40m堆场,混凝土底加铺带帆布筋的氯磺酰后聚乙烯合成橡胶板,矿层厚2.4m,喷淋周期18d。

喷淋速率48l/m2#h。

薄层浸出池排出的尾渣由传送带运至永久堆场,堆成6m厚矿堆,120d淋浸,在喷淋速率3L/m2#h,采用雨鸟喷淋器布液而非淋滤熟化矿石的喷嘴。

浸出段回收率可达80%~90%。

采用Lix864萃取剂Escaid100为稀释剂,萃取后液流量7m3/min,二级萃取二级反萃,萃余水相含Cu0.5g/L,H2SO48g/L,返回浸出。

富铜电积液含Cu50g/L,H2SO4130g/L,送电沉积。

72个电解槽,其中8个种板槽,64个生产槽,电流密度240A/m2,单位沉积铜电耗2.11~ 2.16KWh/kg Cu,电解槽由3组2500KW整流器供电,电流效率92%。

2.2美国Tyrone矿
矿石以辉铜矿为主,露天开采矿石品位0.8%,送选矿厂处理,含铜0.1%~0.3%的矿采用细菌堆浸,每天送堆场8万t,共有12个堆场,每层高10m,浸120d加堆新矿层,每堆可至8~10层,喷淋速率76L/m2#h。

浸出液含铜2.0g/L,铁2.0g/L,pH值2.2。

萃取厂2个系列,每系列料液流量2025m3/h,利用12%Lix984(后改为M5640)为萃取剂,O/A=1 B1,反萃相比O/A=12,反萃流量171m3/h。

萃取回收率90%,电积部分有196个电积槽,每槽61片阳极,60片阴极,电流密度260A/m3,槽电压2V,生产周期8天,每片阴极铜重90kg,电耗2000kwh/t Cu,电效90%~92%。

2.3智利EL Abra矿1921102
EL AB RA铜矿采用薄层浸出-萃取-电积流程,年产阴极铜225000t,该矿51%为Phelps Dodge属下的Cyprus Amax Minerals所有,Codelco拥有其余的49%。

环境条件:位于Calama以北55公里,南纬21b 55,西径68b50,海拔3900~4100m,日平均气温10e,最高30e,最低-16e,年平均降水30mm。

资源情况:以氧化矿为主,包括硅孔雀石,假孔雀石,蓝铜矿,辉铜矿,斜长石,含铜粘土等,其中硅孔雀石和假孔雀石约占氧化矿的95%左右,含铜粘土及其他成分占氧化矿的5%左右,同时有硫化铜矿储备。

目前主要处理氧化铜矿,5至7年后开始处理硫化铜矿矿石资源如表2(矿山服务年限:17年)。

表2EL ABRA铜矿矿石资源
储量(Mt)铜平均品位(%)含铜量(亿磅)氧化矿9580.52108
硫化矿5860.6179
可采氧化矿7980.5495以电铲和汽车露天开采,废石与矿石剥离比0.22。

粗碎采用60@110旋回破碎机,矿石成品粒度-200mm,处理能力142000t/d,采用三级架空运输方式将粗碎后的矿石运至细碎厂。

细碎采用Nord-berg MP1000S二级破碎至11mm。

2个平行排列大小为400@1600@8m矿堆,堆能力1300万t,浸出周期90d,喷淋密度15L/m2#h,浸出液流量4800m3/h,含铜6.1g/L,萃余液流量4900m3/h,含铜0.6g/L。

采用的设备包括输送能力8250t/h,3.6MW的布料输送机,带倾卸装置的履带运输机(8250t/h,900KW)堆垛,以斗轮式履带萃取料机(9100t/h,900KW)取料,90d后送渣场。

渣场810万m2,能力80000万t,带轨道的浸出渣输送机输送能力为9100t/h,
4.5MW,带倾卸装置的移动式堆垛输送机9100t/h,
5.4MW。

溶剂萃取采用M5640为萃取剂,有2个停留时间1h的除砂池,1个停留时间16h的浸出液池, 1个停留时间8h的萃余液池。

萃取分四个系列,每个系列料液流量1200m3/h,包括二级萃取,一级洗涤,二级反萃。

电积流量9000m3/h,含Cu33~48g/ L。

电积部分由4台整流变压器(18MW/台)供电,分四个系统,每系统170台电积槽,每槽含316L不锈钢阴极66片,Pb-Ca-Sn阳极67片,电流密度270A/m2,单槽电压2V。

以4台全自动吊车运送阴极产品,输送能力22片阴极/次,以2台圆盘自动剥离机剥离,能力1000片阴极片/h。

2.4智利Cerro C olorado铜矿
Cerro C olorado铜矿采用薄层浸出-萃取-电积流程,年产阴极铜45000t,该矿为Rio Algom Ltd.所有,由Compania Minera Cerro Colorado SA具体操作。

(1)环境条件:位于Iquique以东120km,海拔
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2600m,日气温最高30e,最低5e,年平均降水20mm。

(2)资源情况:表生硫化铜及氧化铜矿体呈不规则的卵圆形,面积850@700m,厚度50至2090m,处于地表岩石覆盖层下60m~120m。

为低品位斑岩铜矿,可采量79Mt,品位1.39%(矿山服务年限:23年)。

(3)采矿:露天开采,10m台阶,设计日开采11.1kt品位1.39%矿石,剥采比2.6B1,使用2台In-gersoll Rand D MM2钻机,3台Demag185铲车(铲斗13m3),12台Caterpillar77785t卡车。

(4)破碎:破碎能力560t/h,一段破碎采用一台1065@1525mm Fuller旋回破碎机,初碎的矿石进入振动矿仓,由变速带式给料机供给粗矿传送机,在粗矿堆场堆存。

粗矿堆场的变速带式给料机将粗矿供给细矿传送机,由一台2.1m Allis systems圆锥破碎机进行二段破碎,二台2.1m Allis systems圆锥破碎机进行三段破碎,最终至13mm,送入3kt水泥精细矿仓贮存。

(5)团聚:2台直径2.5m,长7.5m混和滚筒制粒机,可变转速5~10rpm,可变倾斜角度4~20b,每台混和滚筒制粒机的进料速度、硫酸及水加入、转速、倾斜角度均单独控制,总处理能力800t/h,产出矿团含水9~10%。

(6)筑堆及浸出:从混和滚筒制粒机产出的矿团通过收集传送机送至堆场,由堆场的一台固定高度的移动式筑堆传送机送入移动式传送筑堆系统进行筑堆操作。

该系统包括16台首尾相接的移动式传送机,一台给料传送机和一套自平行水平径向筑堆工作单元。

通过筑堆机的液压起落系统控制堆高变化,通过附在筑堆机上的一台伸缩式输送机来保证矿堆表面平整。

可重复使用堆场位于露采区西南部,分9个83m@400m堆场,堆高6m,堆场向西南方向倾斜,倾斜角3.09b。

浸出210d,浸矿液流量1850m3/h,含铜
0.3g/l,含硫酸10g/l,PLS含铜3.2g/l,含硫酸
1.5g/l。

泵至萃取电积工厂的PLS流量为1800m3/ h。

(7)萃取及电积:萃取分为2个系列,2级萃取1级反萃,每级设计进料流量799m3/h。

电积有2个系列,共140台电积槽,其中一个系列有34台电积槽,另一系列有106台电积槽,设计阴极铜日生产能力110t。

3国内湿法炼铜厂
我国目前的铜溶剂萃取工厂的规模以中小型为主,在云南、山西、江西、四川、黑龙江、山东、新疆、广西、甘肃等地都有建厂,规模从200~3000t不等,浸出方式主要有槽浸、搅拌浸出及堆浸方式,萃取剂多利用Lix984或M5640,以灯用煤油为稀释剂,多采用杨佼庸教授设计的浅池式混合澄清器为萃取设备,电积电流密度通常不高,为100~150A/m2左右,以下列举几个规模较大的工厂实例。

3.1德兴铜矿含铜废石综合处理厂
年产2000t阴极铜,采用细菌堆浸-萃取-电积工艺生产。

堆浸厂分为3个堆,主要由其中的1#、2#堆轮流筑堆,喷淋布液浸出。

含铜废石由采场用汽车运至堆场,第一层平均堆高30m,以上各层均高10m,用松土犁犁松矿堆表面1.2~1.4m矿层。

用旋摇式喷头,喷淋密度为6~8L/m2#h,由祝家山酸性水库提供浸出剂,流量约7500m3/d,用泵扬至喷淋高位槽后喷淋。

浸出时通过将部分合格的浸出液配入酸性水返回喷淋的手段来维持富铜浸出液含铜浓度。

PLS成分为:Cu\1g/L,Fe8~12g/L,pH2~2.1。

合格浸出液用泵送至合格液高位槽后,自流入萃取箱。

萃取部分在常温下进行,采用2级萃取1级反萃级配,萃取剂为4~5%的Lix984,稀释剂为260#煤油,相比O/A=1B1,混合3min,澄清速率3.6m3/m2#h。

用含铜35g/l,铁5g/l,硫酸175g/l的电积贫液反萃,反萃后液含铜45g/l,铁5g/l,硫酸160g/l,经气浮塔和电积液过滤器分离有机相后,送电积车间。

萃余液经澄清池回收有机相后,自流至卧式离心机分离。

分离出的有机相及水相返回萃取箱,残渣外排。

电积部分30个电积槽,尺寸3.5@1.2@1.4m,每槽32片不锈钢永久阴极,33片Pb-Ca-Sn合金阳极,电流密度185~195A/m3,电压1.9~2.1V。

反萃后液自流至电积供液槽与部分电积贫液混合后,通过板式换热器升温,再扬至高位槽,自流至电积槽。

用阴离子交换膜每天处理部分电积贫液回收部分酸并作为铁的开路。

设计的堆浸浸出率18%,萃取回收率90%,电积回收率99.5%。

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3.2广通选冶厂
年产1000t阴极铜,矿物属砂岩铜矿,氧化铜矿以孔雀石为主,硫化铜矿以辉铜矿为主,脉石矿物为石英,大致成分为(%):Cu1~ 1.5,Fe 1.08,MgO 0.57,Ca O0.92,SiO286.96,Al2O34.70。

矿石经颚式破碎机两级开路破碎至-20m m,分区堆矿,每层堆至3m后喷淋,布液系统为软PVC管和旋转喷头。

设计采用两级萃取一级反萃工艺(近年来已改为串并联作业以适应PLS浓度下降的情况),以7%M5640及灯用煤油构成有机相,萃取级O/A=1B1,反萃级O/A=2.5,为维持反萃混合室O/ A=1,混合澄清萃取箱设有水相回流管。

萃取箱为双混合室的浅池式混合澄清器,混合停留时间为2.5min,澄清速率4.0m3/m2#h,萃取级效率90%,萃取回收率95%。

以贫电解液反萃,富铜电积液经缓冲池和砂滤池后进入电解液贮池,最终进入电解槽。

采用Pb-Ca-Sn合金阳极,单槽电压2V,电流效率95%,电解液添加瓜尔胶及钴盐。

3.3楚雄选冶厂
年产2500t阴极铜,主要处理高硅低硫铜精矿,精矿主要成分(%)为:Cu25.24,Fe4.8,SiO243.2, Ca O3.1,MgO0.94,Al2O33.8,S7.1,Zn0.13。

品位为25%的铜矿经回转窑处理后,焙砂搅拌浸出,浸出渣用萃余液洗涤后再压滤,渣含铜0.6% ~1%,送浮选回收银。

料液含铜12g/L左右,流量100m3/h送萃取。

采用16%M5640萃取,O/A=2,反萃段O/A=1,萃取箱为双混合室浅池式混合澄清器。

富铜电积液经除油塔和砂滤器处理后进电解。

以Pb-Ca-Sn合金为阳极,每槽含31块阳极30块阴极,电流密度180A/m2。

3.4元江甘庄白龙厂
年产阴极铜1000t,主要处理土状氧化铜矿。

该矿为硅状白云岩经长期风化钙镁流失后的褐色松散状物。

其中含铜的矿石为孔雀石,斑铜矿,黄铜矿,微量黑铜,脉石为石英。

化学成分(%)为:Cu0.5~ 1.4,Fe3.78,Co0.006,SiO281.52,Ca O0.31,MgO 0.79,Al2O35.0。

采用露天开采的方式,含铜较高的土状铜矿搅拌浸出,有6台ª3.5@3.5m机械搅拌槽,日处理矿石100t。

大部分粉矿先用ª1.6@6m圆筒制粒机制粒,由皮带运输机送到堆场筑堆,固化后喷淋浸出。

堆至10m高后埋入块状矿石以增加渗透性。

料液流量80m3/h,用7%M5640为萃取剂,萃取级配为2级萃取1级反萃。

选用Pb-Ca-Sn合金阳极进行电积。

4我国铜湿法冶金工业存在的问题及技术发展趋势
我国是电解铜的生产和消费大国,产量居世界第四,消费量居世界第三,而目前国内的铜矿山资源枯竭,产铜能力不断滑坡,无法满足国内铜原料的要求。

另一方面,已探明的900多处铜矿中,含铜品位低于0.7%的占总储量的56%,未开发利用的铜矿中50%属于低品位的。

全国正在开发的铜矿采出的大量表外矿、废石、尾矿中含铜低于0.3%的表外矿、废石中含铜600万t以上,尾矿中含铜200万t 以上,此外还有许多难选氧化铜矿和含砷铜矿,可见作为湿法炼铜的原料的矿山储量是非常可观的。

但是至目前为止,我国湿法铜产量在总产量的比例尚不超过2%。

我国铜的L-SX-EW工业起步较晚,近年来发展虽颇为迅速,但相对于国外来说规模都很小,多为年产量数百吨或千余吨的小厂,同时生产过程的自动化程度不高,例如在堆浸部分,国外矿山已大规模地应用高度自动化的大型筑堆复垦机械,浸出操作中的关键参数通过软件控制,在萃取和电积部分,新型的高效混合澄清器及阴极剥片机的应用改善了操作,提高了效率,同时国外各公司对新工艺方法的研究非常活跃,国内的差距是明显的。

纵观国外各工厂的生产和研究情况,可以发现,由于矿物原料、环境、相关技术发展的影响,铜的湿法冶金工艺正在发生以下的变化。

(1)硫化铜即黄铜矿CuFeS2的浸出技术的发展。

对硫化铜矿超细磨后加压活化或细菌浸出以及用氨浸,澳大利亚的Intec法,Cuprex,Canmet法处理硫化铜矿,将是浸出这种常规浸出方法难以处理的矿物的有效手段。

(2)要求从浓浸出溶液中萃取/电积铜。

由于SX-EW技术主要从较稀的堆浸溶液中生产阴极铜,其中可溶铜回收率高,一般高于90%,而最新发展的浸出技术能产生含可溶铜更高的料液,欲追求一定的回收率必须增加有机相浓度,从而导致分相减慢及水相夹带增加,这就要求使用可在浓溶液中使用的萃取剂。

(3)由于含盐地下水,海水利用,氯铜矿的浸出,
12铜业工程2000l2。