湿法冶金

湿法冶金
摘要：湿法冶金的显著优点在于原料中有价金属综合回收程度高、有利于环境保护、生产过程较易实现连续化和自动化，因此更适合低品位矿产资源的回收利用。

关键词：湿法冶金；浸出过程；
湿法冶金是将矿石、经选矿富集的精矿或其他原料经与水溶液或其他液体相接触，通过化学反应等，使原料中所含有的有用金属转入液相，再对液相中所含有的各种有用金属进行分离富集，最后以金属或其他化合物的形式加以回收的方法[1-3]。

近几十年来湿法冶金技术在金属提取及材料工业中具有日益重要的地位。

目前，绝大部分的锌、铜、氧化铝、稀有金属矿物原料的处理及其贵金属的提取等都采用湿法冶金的方法来实现。

此外，近年来许多领域采用(或正在研究采用)湿法冶金的方法制取性能优异的材料(或粉末)，如纳米级复合金属粉、超导材料、陶瓷材料等。

因此，湿法冶金学在冶金学科中地位十分重要。

国有色冶金工业还存在一系列问题，主要表现在：
(1)有色冶金是资源性投入产业，对资源、原料依赖性强，矿产资源消耗量大。

(2)资源回收率低。

(3)有色金属工业产生大量的含有害物质的废气、废水和废渣，其排放量大，治理困难，是环境的严重的污染源之一。

(4)有色金属工业是耗能大户，生产能耗高，单位产品能耗4.76吨标煤，比国际先进水平约高15％左右。

(5)我国有色金属工业的产品结构不合理，产业链不健全，主要还是生产金属和向其它产业部门提供原料，有色金属产品多为初级产品，产品品种少，高端产品、高附加值产品尤其少，竞争能力弱。

我国湿法冶金自动检测与控制技术的开发和应用水平相对落后，原因是：
传感器技术没有突破性的进展，与湿法冶金相关的过程参数的检测仍然存在安装复杂、清洗困难、长期运行可靠性低和运行寿命短等老问题，湿法冶金企业在初步设计时由于经费不足或重视不够等原因，对于过程控制系统的设计应用考虑的不够充分，设备、工艺与自动控制系统的脱节制约了自动化技术在工艺上的应用和推广。

由于自动化水平较低，导致在生产过程中，有价值金属元素不能综合回收利用，产生三废污染；生成氨氮废水，污染环境；并且消耗大量能源和化学辅料。

浸出率是浸出过程最重要的衡量指标，而浸出率的检测一直是浸出过程的难题，浸出率一般为离线化验检测，检测周期长、成本高、误差大。

目前浸出率检测技术已成为阻挠整个湿法冶金工业向前发展的瓶颈。

此外，目前浸出过程生产以经验性的手动调节为主，生产效率低，能耗巨大，导致湿法冶金企业利润普遍较低。

湿法冶金工业流程简介
在湿法冶金生产过程中，由于处理的矿石原料不同，加工目的与分离要求不同，技术路线与操作步骤不同，以及工业基础与经济条件不同，因此各湿法冶金生产厂工艺过程的配置往往大相径庭，繁简有别，彼此迥然各异。

通常认为湿法冶金生产过程由四个主要工序组成
1．预处理工序：经过粉碎、磨细矿石或者经过焙烧、加压氧化细菌氧化等一系列手段，使所含的金属能顺利的进入液相；
2．浸出工序：矿石原料与液相接触，使有用金属转入液相：
3．固液分离工序：对浸出后矿浆进行固液分离；
4．分离提取工序：富集、分离、纯化溶液中的有用金属，最后使用结晶、沉淀等方法，以金属或化合物的形式回收各种金属。

湿法冶金技术得到长足发展主要在于它在以下几方面中的优势：
(1)可以处理低品位物料，包括低品位原生硫化矿、氧化矿、表外矿及废弃的尾矿，并可对一些低晶位二次资源中的有价金属进行回收；
(2)可以处理复杂矿石，包括一些低品位复杂矿石及大洋锰结核，能够有效回收其中的各种有价金属；
(3)可以提高资源的综合利用率，在提取精矿中主金属的同时，可以回收一些伴生的稀贵金属(Au，Ag及铂族金属)及稀散金属；
(4)劳动条件较好，有利于环保，较容易实现清洁生产；
(5)吸入了其他一些学科的理论与新技术，相关学科的发展也促进了它的发展。

浸出过程概述
浸出过程就是用化学试剂将矿石或精矿中的有用组分转化为可溶性化合物，得到含金属的溶液，实现有用组分与杂质组分的分离过程。

根据浸出剂和浸出条件的不同，国内外浸出的方法主要有热酸直接浸出法、加压浸出法、细菌浸出法、矿浆电解等方法。

此外，冶金研究者们又研究了采用机械活化、微波辐射、超声波辐射等方法浸出，旨在强化浸出过程，提高浸出效果。

1．热酸直接浸出法
热酸直接浸出有硫酸法、硝酸法、混酸(硫酸+硝酸)法、次氯酸法等。

热酸直接浸出是指物料经过预先的加热处理，直接加入较强的氧化剂，破坏矿的晶格，使矿易于浸出。

2．加压浸出法
加压浸出工艺是20世纪60年代由加拿大舍利特一高尔顿公司研究发展起来的工艺，用于直接浸出硫化铜精矿，其实质是在硫酸介质中，于一定的温度和压力下，通入氧气使硫化铜精矿氧化成元素硫和二价铜离子，铁也同时氧化，并水解沉淀。

精矿中的硫以元素硫形式产出，从而确保了整个工艺的酸平衡[4]。

3．细菌浸出法
细菌浸出的原理如下[5]：一是靠细菌胞内特有的铁氧化酶和硫氧化酶直接催化硫化矿，破坏矿物晶格使矿物中的金属易于与酸反应转化成硫酸物而进入水溶液中；二是靠细菌氧化矿物中的硫与铁所形成的硫酸高铁，进一步氧化溶解硫化矿物。

与火法熔炼相比，细菌浸出的优点是显而易见的，当产量约为10万吨每小时，操作成本可降低10％～15％，投资费用可降低50％之多。

细菌浸出能处理多种矿物和较低品位的精矿，很容易和溶剂萃取，因而延长这些设施的使用寿命。

4．矿浆电解
根据可持续发展的概念，冶金学家开始考虑是否有可能利用电解沉积过程中的阳极反应来氧化浸出硫化矿，同时用新的阳极反应代替耗能高的水解反应，这就是研究矿浆电解这种新的冶金方法的出发点[6-7]。

总之，虽然现在冶金工业生产中湿法冶金所占的比例不大，但随着社会的发展，人们对环保要求的日益提高，湿法冶金工业必定会取得越来越大的发展
参考文献
1.陈家镛，杨守志，柯家骏，毛铭华，湿法冶金的研究与发展[M]．北京：冶金工业出版社，1998，1-3．
2.马荣骏，湿法冶金新研究[M]．湖南：湖南科学技术出版社，1998，37-69。

3.陈家镛，湿法冶金手册[M]．北京：冶金工业出版社，2005．
4.马育新，新疆喀拉通克铜精矿的加压酸浸研究．新疆有色金属，2002，(2)：24-25
5.徐茗臻，湿法炼铜技术在江西铜业公司的应用[J]，湿法冶金，2000，19(4)：26-27．
6.邱定番，矿浆电解的特点和研究背景四，矿冶，1998，7(4)：43-45．
7.刘维平，邱定番，卢惠民．湿法冶金新技术进展[J]，矿冶工程，2003，23(5)：39-40．。