二次铜资源利用与铜的湿法冶金
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第12章 二次铜资源的利用
12.1 概述
再生有色金属在有色金属总产量中所占的比例约为30％，再生 铜所占比例更高。美国47.83%，西德54.11%，日本53.74%。 从二次铜资源中生产铜，与原矿开采、选矿及冶金处理相比， 有许多优点： 1）基本建设投资低。 2）质量高的再生原料的处理工艺简单。 3）能耗大大减少，如用矿石生产铜的单位能耗比用废料生产 金属高出6.2倍。 4）降低了不可再生的矿产资源的消费。 5）减少了环境污染。 我国专业大厂有上海冶炼厂、重庆冶炼厂、常州冶炼厂、太原 电解铜厂，其它有芜湖冶炼厂、北京铜厂、天津电解铜厂等。
3、用纯净的紫铜生产线锭铜
用于生产线锭铜的紫杂铜，其化学成分应符合GB466-64二号铜 标准，熔炼设备反射炉、感应电炉和坩锅炉。
12.4 火法熔炼生产再生铜
122
6-2
123
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124 124
12.5 再生铜的湿法冶炼
12.5.1 再生铜湿法冶炼前的物料准备
与火法比：主要金属和伴生金属的回收率更高，能耗较小，较 易解决环保问题，过程容易实现自动化。 在常温下水溶液对废铜料进行处理。备料工序还包括为分离非 金属夹杂物而进行的分选，为增大溶解面积而进行的废料磨碎，以 及除去铁夹杂物的磁选等。 除去有机物杂质的方法是在700～900℃的氧化气氛中焙烧。 准备过程较复杂，能耗较大，加工费用较高，但可在下步湿法 冶金过程中得到相当大的补偿。
13.2.1 浸出过程的热力学基础 浸出过程是湿法炼铜的第一步，能否使铜从矿物原料中最多最 快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物 中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论 限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条 件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要 的热力学指导是优势区图。 1、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图 （1）E-pH图
由于加入配位体 NH3生成络离子，使 Cu2O、CuO的稳定区 缩小了，Cu(NH3)n2+ 的稳定区很大，在pH 为9～11时Cu(NH3)42+ 的浓度可大于1mol， 说明用氨浸氧化矿是 很好的。
2、铜的难溶物质的溶解度
1）氧化物和氢氧化物的溶解度
13. 4
2）硫化物的溶解度
13. 5
3、一些硫化物在水溶液中溶解的标准电位
MeS-L-H2O系
lg［Me］－pH图
在溶液电位为0.3V， Cu2+的稳定区较大， pH0～7时Cu2+均可存 在，用酸浸CuO和 Cu2O是可行的，但 Cu2+的浓度不高仅为 0.03M。CuO22-和 HCu2O-的稳定区很小， 且存在的pH很高、而 Cu浓度很低，说明采 用碱浸是不可取的。
研究表明，提高氧分压和提高温度可提高浸出率。然而，在常 压下，提高温度将导致氧和氨在水中的溶解度降低，而不利于浸 出，所以要采用加压浸出。
3、盐类浸出
单纯用酸几乎不能浸出硫化铜矿，必须加氧化剂。盐浸就是用 电位较高的盐类做氧化剂进行浸出的方法。对硫化铜矿浸出，常用 的氧化剂有Fe2(SO4)3、FeCl3、CuCl2等。 1）铁盐浸出 硫酸高铁浸出 CuS＋4Fe2(SO4)3＋4H2O＝CuSO4＋8FeSO4＋4H2SO4 CuFeS2＋2Fe2(SO4)3＝CuSO4＋5FeSO4＋2S Cu2S＋2Fe2(SO4)3＝2CuSO4＋4FeSO4＋S FeCl3浸出 CuS＋2FeCl3＝2CuCl2＋2FeCl2＋S CuFeS2＋ 4FeCl3＝2CuCl2＋5FeCl2＋2S
MeS-H2O系 图13.2给出了MeS-H2O在25℃的E-pH图。
1）通过控制pH可得到硫的不同氧化产物。当体系的pHs＞ pHu，硫氧化成SO42-或HSO4-；当pHd ＜pHs＜pHu时，氧化生成元 素硫；当体系pHs＜ pHd时，会有H2S析出。
2）不同金属的元素稳定区的pHd、 pHu是不同的（如表13.3所 示）。
湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法 炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业 中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及 就地浸出方面将发挥更大的作用。 湿法炼铜工艺主要包括浸出－净化－电积等工序，其中又以萃 取电积法为主。
13.2 浸出过程的物理化学
12.2 二次铜资源再生利用前的预处理Байду номын сангаас
废有色金属的预处理是将有色金属废件和废料的形态进行改 变。包括： a)废体的解体、分类、切割、打包、破碎等； b)废屑的筛选、干燥、破碎、磁选、压块； c)含易爆物废件的烟火检验和无害处理等； d)使各种废件和废料达到规定的外形尺寸和重量标准； e)去除非金属夹杂物、水分、油质等。 目的： 使之适应于冶金工序，将金属损失减少到最低程度，降低燃 料、电力和熔剂的单位消耗，最有效地利用冶金设备和运输工具， 提高劳动生产率，保证金属和合金产品的高质量。
12.3 从杂铜生产合金和铜线锭
杂铜最合理的利用是将其直接冶炼成铜合金，原料中所有的有 价成分都回收到成品中。
1、再生铜合金的精炼
精炼二次铜合金的目的在于降低熔解的气体（氢、氧）、除去 夹带的非金属夹杂物和杂质（铁、硫、铝、硅、锰等）。精炼过程 及其原理与矿铜的火法精炼相同。 氧化精炼在1100～1160℃，固态氧化剂的消耗占熔体量的0.5% ～1.0%。为加速精炼过程，将空气和水蒸汽鼓入液态合金，以造成 锌的强烈氧化和挥发，对锡的影响不大。此法适用于含锌不超过3 ％的青铜。 为还原溶解于铜合金中Cu2O，利用磷、锂、硼、钙等作脱氧 剂。 5Cu2O＋2P＝P2O5＋10Cu 生成P2O5的在359℃下挥发。 铜合金熔体的脱气主要是脱氢（占总量的95％～98％）。往熔 体中鼓入惰性气体（氮、氩）。脱气设备由液态金属罐、真空室和 供氮或氩的系统组成。在浇灌底部装有多孔套管，通过这些套管鼓 入压力为200～300kPa的惰性气体。套管由多孔耐火材料制成。
1、含铜废料来源
含铜废料包括了含铜的废料和废铜。 a)报废的含铜料：电线电缆、废电子器件、废设备部件、废军 用品等；b)铜及铜合金、铜材加工中产生的弃渣、垃圾、浮渣、铜 屑，在铜件铸造中产生的浇口、浮渣等，在电线电缆生产中产生的 线头、乱线团等。
2、二次铜资源的种类与特点
含铜废料的构成如图12-1所示。 二次铜资源大多是多金属的，对其处理应要求最完全地综合回 收其中的全部有价值组分。目前回收来的含铜废料的40％用于生产 铸造合金，20％生产变形合金，3％制取化合物，34％加工成粗 铜，质量太低而不能利用的小于3％。 由于再生粗铜要进行火法和电解精炼，故含贵金属的低质废料 也能处理。
13.9
硫酸浸出时的终酸应小于表13.9上的平衡pH0，否则将会析出CuO沉淀。 矿石中的褐铁矿、氧化铝一类杂质也会被酸溶解。
Fe2O3.nH2O＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋(3+n)H2O
Al2O3＋ 3H2SO4 ＝Al2(SO4)3＋3H2O 当酸度下降时
Fe2(SO4)3＋6H2O＝2Fe(OH)3＋3H2SO4
对铜矿浸出而言硫酸是最主要的浸出剂。 硫酸是弱氧化性酸，φSO42-/H2SO4=0.17V，沸点330℃，故在常压 下可采用较高的浸出温度。其设备防腐问题较易解决，且价格相对 较低，是处理氧化矿的主要溶剂。 硝酸是强氧化剂φNO3-/NO=0.96V，易挥发，价格高，一般作氧 化剂。 盐酸能与金属、金属氧化物等生成可溶性金属氯化物，且能形 成络合物。 当用硫酸浸出时： 黑铜矿 CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O 孔雀石 CuCO3.Cu(OH)2＋2 H2SO4 ＝2 CuSO4 ＋CO2＋ 3H2O 硅孔雀石 CuSiO3.2H2O＋ H2SO4＝ CuSO4 ＋SiO2＋ 3H2O 篮铜矿 2CuCO3.Cu(OH)2＋3 H2SO4 ＝3 CuSO4 ＋2CO2＋ 4H2O 赤铜矿 Cu2O＋ H2SO4＝CuSO4＋Cu＋H2O
Al2(SO4)3＋6H2O＝ 2Al(OH)3＋3H2SO4 铜矿物浸出的同时，碱性脉石
CaCO3＋H2SO4＝CaSO4＋CO2＋H2O
MgCO3＋H2SO4＝MgSO4＋CO2＋H2O 钙镁含量高时，其大量浸出使酸耗大大增加而失去经济性，可采用氨浸。
2、氨浸
氨浸用的是氨和铵盐的水溶液，一般铵盐为碳酸铵。此体系即 可浸出氧化矿，又可浸出硫化矿。 1）氧化矿的氨浸 CuCO3.Cu(OH)2+NH3+(NH4)2CO3=2Cu(NH3)42++2CO32-+2H2O CuSiO3.2H2O+2NH3+ (NH4)2CO3=Cu(NH3)42++H2SiO3+CO32+2H2O CuO+ 2NH3+(NH4)2CO3=Cu(NH3)42++CO32-+H2O Cu2O +2NH3+(NH4)2CO3=2Cu(NH3)2++CO32-+H2O 2) 硫化铜矿氨浸 Cu2S+6NH3+(NH4)2CO3+2.5O2=2Cu(NH3)42++SO42-+CO32-+H2O 2CuFeS2+12NH3+2H2O+9.5O2=2Cu(NH3)2++Fe2O3+4SO42-+4NH4+ 2Cu5FeS2+36NH3+2(NH4)2CO3+18.5O2+H2O =10Cu(NH3)2++8SO42-+2CO32-+Fe(OH)3 斑铜矿 硫化矿的浸出必须有足够的氧以促进硫和低价铜的氧化。
Cu-H2O系
图13.1 Cu－H2O系在25℃、100℃、150℃下的E-pH图
1）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液 （浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、pH值）等。
2）CuO与Cu2O稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。 3）选择氧化剂和还原剂。对于Cu2O的浸出应加一定的氧化剂，以使溶液保 持一定的氧化电位。
2、用纯净杂铜生产铜合金
由能够区分出牌号和纯净的杂铜生产铜合金时，是将杂铜再配 入适当的纯金属或中间合金，直接熔炼制得所需牌号的铜合金。 用紫杂铜生产铜合金时，实际上是把紫杂铜当作矿铜用，其中 化学成分符合二号铜标准的可产出高级铜合金；化学成分符合三号 或四号铜标准的，可产普通铜合金。 用二次铜料生产铜合金的整个工艺过程包括配料、熔化、脱 气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等工序。 在铜合金熔炼过程中，各种元素的烧损率是不同的，在配料时 要给以特别注意。有些元素如磷、铍，必须做成中间合金后才能加 入。 熔炼设备有反射炉、感应电炉和坩锅炉。
3）MeS的浸出可分为三类： ①产生H2S的简单酸浸，如
FeS＋2H+＝Fe2+＋H2S
②产生元素硫的浸出 CuFeS2＋4Fe3＋＝Cu2+＋5Fe2+＋2S 2CuS＋2O2＋4H+＝2Cu2+＋2H2O＋S ③产生SO42-、HSO4-的浸出，包括高压 氧化酸浸和高压氧化氨浸， CuS＋2O2＝Cu2+＋SO42CuS＋2O2＋H+＝Cu2+＋HSO4CuS＋2O2＋nNH3＝Cu(NH3)n2+＋SO42根据需要通过控制pH、电位和采用 加压浸出，可使矿物中的硫以不同的形 式产出，并可使铜的硫化矿物以Cu2+形 态进入溶液。
13. 6
13.3 浸出过程
13.3.1 浸出剂体系 根据原料的特点选用适当的浸出体系和浸出方式。 浸出体系选择原则：热力学可行、动力学反应速度快、经济合 理、来源容易，对脉石和杂质元素不溶，不对环境造成污染。 常见的浸出体系见表13.7，各种铜矿物的溶解率见表13.8。 13.7
13.8
1、酸浸出
12.5.2 再生铜湿法冶炼工艺
具有工艺流程短、设备简单、投资少、见效快、有价金属综合 回收好等特点，但有一定的局限性，处理量小，只能处理一些单一 的碎铜废料，适宜于一般小型工厂进行小批量的屑状废铜料的处 理。
121
121
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第13章 湿法炼铜
13.1 概述
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。 浸出－电积法，由于电解液杂质含量高生产不出高质量的阴极 铜，没有得到大的发展。 铜精矿沸腾焙烧－浸出－电积，此法回收率低，经济效益不 好，只有为数不多的几个厂在生产。 浸出－萃取－电积法，工艺流程短，产品质量高，加工成本 低，且能从铜矿废石等含铜很低的原料中提取铜，日益成为一种重 要的炼铜方法。西方国家矿产铜和萃取电积铜所占比例见表13.1， 智利萃取电积法产铜量占矿铜量的比例见表13.2。 萃取电积技术在我国也有较大的发展。目前全国约有200个工 厂采用萃取电积工艺处理矿铜或铜精矿生产电铜，生产能力已达2 万吨/年左右。
12.1 概述
再生有色金属在有色金属总产量中所占的比例约为30％，再生 铜所占比例更高。美国47.83%，西德54.11%，日本53.74%。 从二次铜资源中生产铜，与原矿开采、选矿及冶金处理相比， 有许多优点： 1）基本建设投资低。 2）质量高的再生原料的处理工艺简单。 3）能耗大大减少，如用矿石生产铜的单位能耗比用废料生产 金属高出6.2倍。 4）降低了不可再生的矿产资源的消费。 5）减少了环境污染。 我国专业大厂有上海冶炼厂、重庆冶炼厂、常州冶炼厂、太原 电解铜厂，其它有芜湖冶炼厂、北京铜厂、天津电解铜厂等。
3、用纯净的紫铜生产线锭铜
用于生产线锭铜的紫杂铜，其化学成分应符合GB466-64二号铜 标准，熔炼设备反射炉、感应电炉和坩锅炉。
12.4 火法熔炼生产再生铜
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12.5 再生铜的湿法冶炼
12.5.1 再生铜湿法冶炼前的物料准备
与火法比：主要金属和伴生金属的回收率更高，能耗较小，较 易解决环保问题，过程容易实现自动化。 在常温下水溶液对废铜料进行处理。备料工序还包括为分离非 金属夹杂物而进行的分选，为增大溶解面积而进行的废料磨碎，以 及除去铁夹杂物的磁选等。 除去有机物杂质的方法是在700～900℃的氧化气氛中焙烧。 准备过程较复杂，能耗较大，加工费用较高，但可在下步湿法 冶金过程中得到相当大的补偿。
13.2.1 浸出过程的热力学基础 浸出过程是湿法炼铜的第一步，能否使铜从矿物原料中最多最 快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物 中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论 限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条 件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要 的热力学指导是优势区图。 1、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图 （1）E-pH图
由于加入配位体 NH3生成络离子，使 Cu2O、CuO的稳定区 缩小了，Cu(NH3)n2+ 的稳定区很大，在pH 为9～11时Cu(NH3)42+ 的浓度可大于1mol， 说明用氨浸氧化矿是 很好的。
2、铜的难溶物质的溶解度
1）氧化物和氢氧化物的溶解度
13. 4
2）硫化物的溶解度
13. 5
3、一些硫化物在水溶液中溶解的标准电位
MeS-L-H2O系
lg［Me］－pH图
在溶液电位为0.3V， Cu2+的稳定区较大， pH0～7时Cu2+均可存 在，用酸浸CuO和 Cu2O是可行的，但 Cu2+的浓度不高仅为 0.03M。CuO22-和 HCu2O-的稳定区很小， 且存在的pH很高、而 Cu浓度很低，说明采 用碱浸是不可取的。
研究表明，提高氧分压和提高温度可提高浸出率。然而，在常 压下，提高温度将导致氧和氨在水中的溶解度降低，而不利于浸 出，所以要采用加压浸出。
3、盐类浸出
单纯用酸几乎不能浸出硫化铜矿，必须加氧化剂。盐浸就是用 电位较高的盐类做氧化剂进行浸出的方法。对硫化铜矿浸出，常用 的氧化剂有Fe2(SO4)3、FeCl3、CuCl2等。 1）铁盐浸出 硫酸高铁浸出 CuS＋4Fe2(SO4)3＋4H2O＝CuSO4＋8FeSO4＋4H2SO4 CuFeS2＋2Fe2(SO4)3＝CuSO4＋5FeSO4＋2S Cu2S＋2Fe2(SO4)3＝2CuSO4＋4FeSO4＋S FeCl3浸出 CuS＋2FeCl3＝2CuCl2＋2FeCl2＋S CuFeS2＋ 4FeCl3＝2CuCl2＋5FeCl2＋2S
MeS-H2O系 图13.2给出了MeS-H2O在25℃的E-pH图。
1）通过控制pH可得到硫的不同氧化产物。当体系的pHs＞ pHu，硫氧化成SO42-或HSO4-；当pHd ＜pHs＜pHu时，氧化生成元 素硫；当体系pHs＜ pHd时，会有H2S析出。
2）不同金属的元素稳定区的pHd、 pHu是不同的（如表13.3所 示）。
湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法 炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业 中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及 就地浸出方面将发挥更大的作用。 湿法炼铜工艺主要包括浸出－净化－电积等工序，其中又以萃 取电积法为主。
13.2 浸出过程的物理化学
12.2 二次铜资源再生利用前的预处理Байду номын сангаас
废有色金属的预处理是将有色金属废件和废料的形态进行改 变。包括： a)废体的解体、分类、切割、打包、破碎等； b)废屑的筛选、干燥、破碎、磁选、压块； c)含易爆物废件的烟火检验和无害处理等； d)使各种废件和废料达到规定的外形尺寸和重量标准； e)去除非金属夹杂物、水分、油质等。 目的： 使之适应于冶金工序，将金属损失减少到最低程度，降低燃 料、电力和熔剂的单位消耗，最有效地利用冶金设备和运输工具， 提高劳动生产率，保证金属和合金产品的高质量。
12.3 从杂铜生产合金和铜线锭
杂铜最合理的利用是将其直接冶炼成铜合金，原料中所有的有 价成分都回收到成品中。
1、再生铜合金的精炼
精炼二次铜合金的目的在于降低熔解的气体（氢、氧）、除去 夹带的非金属夹杂物和杂质（铁、硫、铝、硅、锰等）。精炼过程 及其原理与矿铜的火法精炼相同。 氧化精炼在1100～1160℃，固态氧化剂的消耗占熔体量的0.5% ～1.0%。为加速精炼过程，将空气和水蒸汽鼓入液态合金，以造成 锌的强烈氧化和挥发，对锡的影响不大。此法适用于含锌不超过3 ％的青铜。 为还原溶解于铜合金中Cu2O，利用磷、锂、硼、钙等作脱氧 剂。 5Cu2O＋2P＝P2O5＋10Cu 生成P2O5的在359℃下挥发。 铜合金熔体的脱气主要是脱氢（占总量的95％～98％）。往熔 体中鼓入惰性气体（氮、氩）。脱气设备由液态金属罐、真空室和 供氮或氩的系统组成。在浇灌底部装有多孔套管，通过这些套管鼓 入压力为200～300kPa的惰性气体。套管由多孔耐火材料制成。
1、含铜废料来源
含铜废料包括了含铜的废料和废铜。 a)报废的含铜料：电线电缆、废电子器件、废设备部件、废军 用品等；b)铜及铜合金、铜材加工中产生的弃渣、垃圾、浮渣、铜 屑，在铜件铸造中产生的浇口、浮渣等，在电线电缆生产中产生的 线头、乱线团等。
2、二次铜资源的种类与特点
含铜废料的构成如图12-1所示。 二次铜资源大多是多金属的，对其处理应要求最完全地综合回 收其中的全部有价值组分。目前回收来的含铜废料的40％用于生产 铸造合金，20％生产变形合金，3％制取化合物，34％加工成粗 铜，质量太低而不能利用的小于3％。 由于再生粗铜要进行火法和电解精炼，故含贵金属的低质废料 也能处理。
13.9
硫酸浸出时的终酸应小于表13.9上的平衡pH0，否则将会析出CuO沉淀。 矿石中的褐铁矿、氧化铝一类杂质也会被酸溶解。
Fe2O3.nH2O＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋(3+n)H2O
Al2O3＋ 3H2SO4 ＝Al2(SO4)3＋3H2O 当酸度下降时
Fe2(SO4)3＋6H2O＝2Fe(OH)3＋3H2SO4
对铜矿浸出而言硫酸是最主要的浸出剂。 硫酸是弱氧化性酸，φSO42-/H2SO4=0.17V，沸点330℃，故在常压 下可采用较高的浸出温度。其设备防腐问题较易解决，且价格相对 较低，是处理氧化矿的主要溶剂。 硝酸是强氧化剂φNO3-/NO=0.96V，易挥发，价格高，一般作氧 化剂。 盐酸能与金属、金属氧化物等生成可溶性金属氯化物，且能形 成络合物。 当用硫酸浸出时： 黑铜矿 CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O 孔雀石 CuCO3.Cu(OH)2＋2 H2SO4 ＝2 CuSO4 ＋CO2＋ 3H2O 硅孔雀石 CuSiO3.2H2O＋ H2SO4＝ CuSO4 ＋SiO2＋ 3H2O 篮铜矿 2CuCO3.Cu(OH)2＋3 H2SO4 ＝3 CuSO4 ＋2CO2＋ 4H2O 赤铜矿 Cu2O＋ H2SO4＝CuSO4＋Cu＋H2O
Al2(SO4)3＋6H2O＝ 2Al(OH)3＋3H2SO4 铜矿物浸出的同时，碱性脉石
CaCO3＋H2SO4＝CaSO4＋CO2＋H2O
MgCO3＋H2SO4＝MgSO4＋CO2＋H2O 钙镁含量高时，其大量浸出使酸耗大大增加而失去经济性，可采用氨浸。
2、氨浸
氨浸用的是氨和铵盐的水溶液，一般铵盐为碳酸铵。此体系即 可浸出氧化矿，又可浸出硫化矿。 1）氧化矿的氨浸 CuCO3.Cu(OH)2+NH3+(NH4)2CO3=2Cu(NH3)42++2CO32-+2H2O CuSiO3.2H2O+2NH3+ (NH4)2CO3=Cu(NH3)42++H2SiO3+CO32+2H2O CuO+ 2NH3+(NH4)2CO3=Cu(NH3)42++CO32-+H2O Cu2O +2NH3+(NH4)2CO3=2Cu(NH3)2++CO32-+H2O 2) 硫化铜矿氨浸 Cu2S+6NH3+(NH4)2CO3+2.5O2=2Cu(NH3)42++SO42-+CO32-+H2O 2CuFeS2+12NH3+2H2O+9.5O2=2Cu(NH3)2++Fe2O3+4SO42-+4NH4+ 2Cu5FeS2+36NH3+2(NH4)2CO3+18.5O2+H2O =10Cu(NH3)2++8SO42-+2CO32-+Fe(OH)3 斑铜矿 硫化矿的浸出必须有足够的氧以促进硫和低价铜的氧化。
Cu-H2O系
图13.1 Cu－H2O系在25℃、100℃、150℃下的E-pH图
1）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液 （浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、pH值）等。
2）CuO与Cu2O稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。 3）选择氧化剂和还原剂。对于Cu2O的浸出应加一定的氧化剂，以使溶液保 持一定的氧化电位。
2、用纯净杂铜生产铜合金
由能够区分出牌号和纯净的杂铜生产铜合金时，是将杂铜再配 入适当的纯金属或中间合金，直接熔炼制得所需牌号的铜合金。 用紫杂铜生产铜合金时，实际上是把紫杂铜当作矿铜用，其中 化学成分符合二号铜标准的可产出高级铜合金；化学成分符合三号 或四号铜标准的，可产普通铜合金。 用二次铜料生产铜合金的整个工艺过程包括配料、熔化、脱 气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等工序。 在铜合金熔炼过程中，各种元素的烧损率是不同的，在配料时 要给以特别注意。有些元素如磷、铍，必须做成中间合金后才能加 入。 熔炼设备有反射炉、感应电炉和坩锅炉。
3）MeS的浸出可分为三类： ①产生H2S的简单酸浸，如
FeS＋2H+＝Fe2+＋H2S
②产生元素硫的浸出 CuFeS2＋4Fe3＋＝Cu2+＋5Fe2+＋2S 2CuS＋2O2＋4H+＝2Cu2+＋2H2O＋S ③产生SO42-、HSO4-的浸出，包括高压 氧化酸浸和高压氧化氨浸， CuS＋2O2＝Cu2+＋SO42CuS＋2O2＋H+＝Cu2+＋HSO4CuS＋2O2＋nNH3＝Cu(NH3)n2+＋SO42根据需要通过控制pH、电位和采用 加压浸出，可使矿物中的硫以不同的形 式产出，并可使铜的硫化矿物以Cu2+形 态进入溶液。
13. 6
13.3 浸出过程
13.3.1 浸出剂体系 根据原料的特点选用适当的浸出体系和浸出方式。 浸出体系选择原则：热力学可行、动力学反应速度快、经济合 理、来源容易，对脉石和杂质元素不溶，不对环境造成污染。 常见的浸出体系见表13.7，各种铜矿物的溶解率见表13.8。 13.7
13.8
1、酸浸出
12.5.2 再生铜湿法冶炼工艺
具有工艺流程短、设备简单、投资少、见效快、有价金属综合 回收好等特点，但有一定的局限性，处理量小，只能处理一些单一 的碎铜废料，适宜于一般小型工厂进行小批量的屑状废铜料的处 理。
121
121
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12-
12-5
第13章 湿法炼铜
13.1 概述
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。 浸出－电积法，由于电解液杂质含量高生产不出高质量的阴极 铜，没有得到大的发展。 铜精矿沸腾焙烧－浸出－电积，此法回收率低，经济效益不 好，只有为数不多的几个厂在生产。 浸出－萃取－电积法，工艺流程短，产品质量高，加工成本 低，且能从铜矿废石等含铜很低的原料中提取铜，日益成为一种重 要的炼铜方法。西方国家矿产铜和萃取电积铜所占比例见表13.1， 智利萃取电积法产铜量占矿铜量的比例见表13.2。 萃取电积技术在我国也有较大的发展。目前全国约有200个工 厂采用萃取电积工艺处理矿铜或铜精矿生产电铜，生产能力已达2 万吨/年左右。