濕法煉銅技術(shù)制液培訓(xùn)講義

1、技術(shù)培訓(xùn)講義銅的濕法煉銅有以下幾種方案：1、 浸出法浸出法就是借助于某種溶劑從礦石中溶解銅金屬組份、再由溶液中回收銅金屬的過程。浸出的溶劑種類和耗量取決于礦石的性質(zhì)。采用浸出法處理難選氧化銅礦可獲較高指標(biāo)，而且設(shè)施簡單，易操作控制，效率高，見效快。所以浸出法的應(yīng)用日益廣泛。細(xì)菌浸出硫化銅技術(shù)，延年來了展較快。（福建紫金1.5萬噸細(xì)菌濕法銅廠）。根據(jù)溶劑的不同，可將浸出分為酸浸法和氨浸法。酸浸法的浸出劑可分為稀硫酸和硫酸鐵。稀硫酸適用于不含泥、脈石為硅酸鹽類或含有少量堿性脈石的氧化銅礦石，硫酸鐵是硫化礦的浸出劑。氨浸法適用于碳酸鹽類脈石的氧化銅礦石，浸出劑主要有碳酸銨和氨水，因用硫酸浸出，酸耗大

2、，不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)浸出方式不同可將浸出分為原地浸、堆浸、泡浸和細(xì)粒攪拌浸出和熔燒浸出。（1） 原地浸出礦石不需采出，只需在原地經(jīng)松動爆破或借助于礦體的裂隙、節(jié)理滲透溶劑使銅溶解后再回收溶液。（2） 堆 浸將礦石采出破碎到一定粒度（20mm40mm）,堆于有底部結(jié)構(gòu)的場地，噴灑溶劑，使銅金屬溶解出來。（3） 泡 浸將礦石采出破碎到一定粒度后直接泡入池中熔劑內(nèi)、使銅浸出。(4) 攪拌浸出將礦石磨到一定細(xì)度加溶劑在攪拌桶內(nèi)攪拌，使銅浸出。（5）熔燒浸出將硫化礦在沸騰爐內(nèi)進(jìn)行熔燒氧化，然后將熔砂與氧化礦一起用硫酸進(jìn)行浸出。2、 溶液中銅的提?。?） 萃取-電積法含銅濃度較低的酸、氨溶液，經(jīng)過萃取劑萃取，再

3、反萃后，使含銅濃度提高到35克/升左右后直接電積，生產(chǎn)電銅的方法。此法是我礦今后生產(chǎn)電銅的主要方法。（2） 置換法含銅浸出液用鐵置換生產(chǎn)海綿銅。（3） 電積蒸餾法含銅溶液用強(qiáng)電流或加熱生產(chǎn)高水硫酸銅 。第二節(jié)銅礦物及礦石分類一、銅礦物天然產(chǎn)出的銅礦物有200余種,經(jīng)常遇到的有工業(yè)價值的礦物約15種左右,銅的硫化物占首要地位。簡例幾種具有工業(yè)價值的銅礦物如表1。二、銅礦石分類根據(jù)銅化含物的種類和相對含量（即氧化率），將銅礦分為氧化礦、硫化礦和混合礦三大類。1、氧化礦 氧化率在30%以上者稱為氧化礦，其中大部分銅礦物呈碳酸鹽、硫酸鹽和氧化物形態(tài)存在。氧化銅礦石分為游離氧化銅礦石。2、硫化礦 氧化率

4、在10%以下者稱為硫化礦。其中主要由含銅的硫化物組成。3、混合礦 氧化率介于1030%之間者稱為混合礦。此類礦石由銅的氧化物和硫化物組成和性質(zhì)最為復(fù)雜。礦石中某金屬的氧化率是該金屬氧化礦物的金屬量與它的總金屬量之比。 表1 主要銅礦物一覽表序號礦物名稱礦物類別化學(xué)組成 含銅量% 比重 硬度光澤與顏色1自然銅 自然銅Cu1008.8-8.92-3銅紅色2硫化礦 輝銅礦Cu2S795.5-5.82.53鐵黑具藍(lán)紋3硫化礦 銅藍(lán)Cu2S66.44.61-1.2青藍(lán)、灰4硫化礦 斑銅礦Cu3FeS355.55.2 3青銅色、深藍(lán)5硫化礦黃銅礦CuFeS234.24.23.5-4黃銅色6硫化礦 黒幼銅礦

5、Cu3AsS346.74.4-5.13-4灰黑7硫化礦砷黒幼銅礦Cu3AsS352.7 4.4-4.53-4鋼灰8氧化礦 赤銅礦Cu2O88.363.5-4淺紅色9氧化礦 黑銅礦CuO79.963-4黑10氧化礦 藍(lán)銅礦CuSO4Cu(OH)269.23.8 3.5-4深藍(lán)11氧化礦 孔雀石CuSO3Cu(OH)257.54 3.5-4翠藍(lán)12氧化礦 硅孔雀石CuSiO32H2O36.22.12-4 綠13氧化礦 膽礬CuSO45H2O25.52.22.5藍(lán)14氧化礦 水膽礬 CuSO43Cu(OH)226.23.93.5-4綠玉15氧化礦氯銅礦 CuCl23Cu(OH)259.53.763-

6、3.5深綠三、銅礦物、礦石類型與浸出的關(guān)系自然銅可溶于硝酸或氨水溶液，表1所列的氧化銅礦物中，赤銅礦在硫酸溶液中存在氧時才能溶解，無氧時稀硫酸僅能溶解赤銅礦中銅的一半，而其它氧化銅礦物都能溶于稀硫酸，并且，從化學(xué)反應(yīng)式理論計(jì)算，均為溶解出1g銅要耗1.54g硫酸。赤銅礦、黑銅礦、孔雀石、藍(lán)銅礦也能被氨溶液（碳酸氨、氫氧化銨等溶液）溶解。硫化銅中，輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)可溶于硫酸鐵的溶液中，即所謂的細(xì)菌浸出。一般來說，氧化銅礦物的浸出速度比硫化銅礦物的快，所以氧化率越高的銅礦石越適宜用浸出法處理。礦石分為有用礦物和無用礦石（脈石），有用礦物含量較小，分散在脈石中，浸出時，除有用礦物需要被溶解外，其

7、它不需要溶出的可溶組分（雜質(zhì)）也會被溶解出來，耗費(fèi)浸出劑。所以礦床的脈石類型與浸出劑的選擇直接相關(guān)，要根據(jù)脈石類型，選擇適宜的浸出劑，有效而經(jīng)濟(jì)地浸出。一般地說，含石英等硅酸鹽類無用礦物較多的礦石，適宜于用酸浸，含方解石等碳酸鹽類無用礦物質(zhì)較多的礦石，適宜于用氨浸。一、工藝的發(fā)展酸浸萃取電積工藝是處理硅酸鹽型難選氧銅礦石的一濕法冶金的有效方法。該工藝具有流程簡短，生產(chǎn)效率高，連續(xù)作業(yè)強(qiáng)，分離效果好，資源利用率和回收率高，可直接生產(chǎn)一號標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn)。尤其為閉合型工藝，生產(chǎn)時“三廢”少，對環(huán)境保護(hù)好，是常規(guī)浮選火冶電解工藝不可比擬的。此工藝的關(guān)鍵工序萃取，萃取以前主要

8、應(yīng)用于稀有金屬的分離和提純。由于萃取劑較貴，對銅萃取的工業(yè)應(yīng)用受到限制。七十年代以來，由于有機(jī)化學(xué)和石油工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了新型廉價、特效萃取劑產(chǎn)品的發(fā)展，銅的工業(yè)型萃取成為現(xiàn)實(shí)。1968年世界第一座銅礦石溶劑萃取工廠在美國亞歷桑那州蘭徹斯公司蘭烏礦投產(chǎn)，使用LIX64N，年產(chǎn)銅5400噸。以后，國外這項(xiàng)工藝技術(shù)高速發(fā)展，以成為從尾礦、貧銅礦料和溶液采礦中直接生產(chǎn)電銅的常規(guī)方法。目前擁有70萬噸的產(chǎn)量。國內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)的研究過去曾出現(xiàn)過熱潮，使用國產(chǎn)N510萃取劑，但由于萃取劑昂貴，有機(jī)化學(xué)工業(yè)落后及銅價格低的原因，工業(yè)應(yīng)用較少。目前采用國外萃取劑，應(yīng)用該工藝技術(shù)正日益興起，已建成多座小廠。1983年

9、由北京礦冶研究總院在海南石錄山鐵礦設(shè)計(jì)建成了我國第一家萃取電積廠。由于此技術(shù)投資少、成本低（比傳統(tǒng)的火法成本減少1/3），建設(shè)周期短而得到世界各產(chǎn)銅國的青睞，正在吸引著越來越多的投資者。據(jù)統(tǒng)計(jì)到2000年采用此項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的銅產(chǎn)量將達(dá)到240萬噸，將由目前占銅生產(chǎn)量的15%增加到22%，有人說：“濕法煉銅正在進(jìn)入銅工業(yè)的主流”此話不無道理。第四節(jié)濕法煉銅的一些名詞定義礦石指符合工業(yè)要求的礦物混合體，由一種或多種有用礦物與脈石組成。礦物指具有均一的組成和構(gòu)造及限定的化學(xué)物理性質(zhì)的元素。粒度礦塊大小的尺度。浸出某種溶劑從礦石中溶解有用組成的過程。溶劑為酸性，則叫酸浸。若溶劑為堿性，則叫氨浸。溶液一種

10、物質(zhì)（或幾種物質(zhì)）分散到另一物質(zhì)里所形成的均一、穩(wěn)定的混合物，溶液由溶劑和溶質(zhì)組成，一般把能溶解其它物質(zhì)的物質(zhì)叫溶劑，被溶解的物質(zhì)叫做溶質(zhì)。溶液的濃度溶質(zhì)在溶液中的含量。一般用三種表示方法：1、質(zhì)量體積濃度=溶質(zhì)的質(zhì)量（克）/溶液的體積（升）2、體積百分濃度=溶質(zhì)的體積/溶液的體積100%單位用V/O或V/V%表示 溶液的體積=溶質(zhì)體積+溶劑體積3、 質(zhì)量百分濃度=溶質(zhì)的質(zhì)量/溶液的質(zhì)量100%溶液的質(zhì)量=溶質(zhì)的質(zhì)量+溶劑的質(zhì)量相指體系中具有相同物理性質(zhì)和化學(xué)組成的，互不相溶可自然分離的物質(zhì)。萃取劑和稀釋劑組成的的溶液叫做有機(jī)相，含有銅離子（或無機(jī)酸、堿）的水溶液叫做水相。萃取有機(jī)相和水相攪拌

11、接觸時，水相中被分離的物質(zhì)部份或幾乎全部轉(zhuǎn)移到有機(jī)相相中的過程。反萃有機(jī)相和水相攪拌接觸時，有機(jī)相中被分離的物質(zhì)部分或幾乎全部轉(zhuǎn)移到水相中的過程。相比有機(jī)相體積和水相體積的比例，通常用O/A表示，O表示有機(jī)相體積，A表示水相體積。流比有機(jī)相流量與水相流量的比例。流量的單位是L/h或升/分。萃取劑能夠與被萃金屬相結(jié)合，并以萃合物形式轉(zhuǎn)入有機(jī)相的活性有機(jī)反應(yīng)劑。浸出液通過浸出過程得到的含有用金屬子的水溶液，也叫做料液或水相。萃余液含銅濃度較高的料液經(jīng)過萃取過程后分離出來的含銅濃度較低的料液。稀釋劑溶解萃取劑的一種低比重的有機(jī)溶劑。一般是200號溶劑油或260號溶劑油，也叫磺化煤油。也可用普通煤油。

12、飽和容量一定濃度的有機(jī)相萃取某金屬有一個限度，達(dá)到這個限度就不能再萃取該金屬，這時的有機(jī)相金屬濃度（克/升）稱為飽和容量，也叫最大負(fù)荷量。溶劑在一定（混度，濃度）的條件可溶某種溶質(zhì)的最大量。操作容量生產(chǎn)實(shí)際中有機(jī)相的實(shí)際負(fù)荷能力不會達(dá)到飽和，通常只有飽和容量的6080%，此時的有機(jī)相金屬濃度稱為操作容量。萃取率萃取過程中金屬被萃取到有機(jī)相中的總量占料液中該金屬總量的百分?jǐn)?shù)。 料液濃度萃余液濃度萃取率（%）=100% 料液濃度反萃率反萃過程中金屬被反萃到水相中的總量占負(fù)荷有機(jī)相中該金屬總量的百分?jǐn)?shù)。 負(fù)荷有機(jī)相銅濃度貧有機(jī)相銅濃度反萃率（%）=100% 負(fù)荷有機(jī)相銅濃度負(fù)荷有機(jī)相萃取了金屬離子的

13、有機(jī)相。再生有機(jī)相負(fù)荷有機(jī)相經(jīng)反萃遷移出金屬離子后的有機(jī)相，也叫貧有機(jī)相。PH 值定量地表示稀的水溶液酸堿度的一種標(biāo)度值。取值范圍為014。PH大于 7時，溶液呈堿性，其值越大，氫氧根離子濃度越大；PH =7時溶液呈中性，氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等；PH小于7時，溶液呈酸性，其值越小，氫離子濃度越大。反萃液進(jìn)入反萃的相對高酸水相。通常是經(jīng)過電積后的尾液。反萃富液經(jīng)過反萃后分離出的水相，含有較高濃度的銅離子。電積在金屬離子富液中放入陰陽極板，通上直流電后，陰極上折出金屬的過程。陽極直流電源的正極。接入的板叫陽極板。陰極直流電源的負(fù)極。接入的板叫陰極板。電解槽放置陰陽極板和電積溶液的池子。槽電

14、壓一個電解槽中陽極與陰極的電位差。單位為伏特（V）。同名極距電解槽中相鄰倆兩塊陽極（陰極）之間的距離。電流密度單位陰極板有效面積上通過的電流強(qiáng)度，單位安培/平方米電流強(qiáng)度通過導(dǎo)體橫斷面的電量與通過時間的比值，單位為安培（A）電能單位為焦耳或伏特庫倉，實(shí)用單位為1千瓦小時（KWh），即1度電。1KWh=3.610焦耳=1.359馬力小時功率單位為瓦特，1瓦特是非曲直伏特電壓和1安培的恒定電流所做的功。實(shí)用單位為1千瓦=1000瓦特=1.359馬力電流效率指金屬在陰極上實(shí)際折出的金屬量與理想條件下通過同樣電量應(yīng)得的理論金屬量的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。電能消耗指生產(chǎn)1噸電解銅所消耗的直流電能。始極片

15、電解開槽時裝入槽中作陰極的純銅片。第二章 浸 出第一節(jié) 浸出一般原理及影響因素一、浸出概況及一般原理溶浸是溶劑選擇性溶解礦物原料中某組分的工藝過程。它選用適當(dāng)溶劑使礦物原料中的有用組分選擇性溶解，使其進(jìn)入溶液中，達(dá)到有用組分與雜質(zhì)或脈石相分離的目的。浸出方法和浸出試劑的選擇主要取決于礦物中有用礦物和脈石礦物組成，化學(xué)組成及礦石結(jié)構(gòu)等。一般來說，含石英等硅酸鹽類脈石礦物較多的礦石，適宜于酸浸，含方解石等碳酸鹽類無用礦物較多的礦石，適宜用氨浸。銅礦峪礦利用礦塊崩落法所遺留的松散混合礦石來進(jìn)行對硅酸鹽類型采用常溫常壓就地溶浸。銅礦峪的氧化礦石主要含硅酸類脈石，氧化銅礦物主要以孔雀石、硅孔雀石為主，它

16、呈暗綠到中綠色薄膜狀分布在巖石裂隙及片理中，可浸性較好，酸耗低。硫酸通過裂隙與這部分氧化銅接觸，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，銅離子就隨之?dāng)y帶出來，自流到料液貯池中。浸出劑用稀硫酸滲透礦石中，將礦物中的氧化銅溶解得到Cu2+浸出液，同是又可溶解其它可溶性組分，其化學(xué)反應(yīng)類型有如下幾種：孔雀石：Cu2CO3(OH)2+H2SO4CuSO4+CO2+H2O硅孔雀石：CuSiO32H2O+H2SO4CuSO4+H2SiO3+H2O蘭銅礦：CuSO4Cu(OH)2+H2SO4CuSO4+CO2+H2O赤銅礦：Cu2O+H2SO4 CuSO4+H2O黑銅礦：CuO+H2SO4 CuSO4+H2O在實(shí)際浸出過程中除了上述

17、氧化礦被溶解以外，礦物中的可溶性鐵化合物與H2SO4反應(yīng)生成FeSO4,而溶液中有氧存在的情況下，將其氧化成Fe2(SO4)3、Fe3+有氧化性。因此，礦物中的硫化銅也能部分溶解。其反應(yīng)類型有如下幾種：CuS+Fe3+Cu2+Fe2-+SCu2S+Fe3+Cu2+Fe2-+S第二節(jié) 浸出的方法及主要影響因素1、浸出的方法有：堆浸、池浸、攪拌浸、氨浸、就地浸等。露天礦剝離或地下礦采拓與采準(zhǔn)的低品位礦石適用于堆浸；氧化銅富礦適于用攪拌浸或池浸；含堿金屬多的氧化銅礦適于用氨浸；露天礦坑的邊坡礦、老礦的采空崩落區(qū)、巷道內(nèi)殘礦以及采用爆破松動的含銅礦體適于用就地浸出。選用哪種方法，主要考慮礦石品位、銅礦

18、物的可溶性、耗酸的共生脈石量、含銅礦物的產(chǎn)狀以及生產(chǎn)規(guī)模等，各種浸出方法的主要特征于下表：名稱攪拌浸出池浸堆浸就地浸出適應(yīng)礦石類型氧化礦浮選尾礦氧化礦混合礦氧化礦混合礦硫化礦露天采坑的邊緣礦，老礦的采空崩落區(qū)，巷道中的殘礦及礦柱等。礦石粒度礦石中銅品位%浸出周期浸出液始酸g/L浸出液含銅g/L浸出率%浸出液滲透率：L/m2min1065m1235h20303108090210mm0.51020d206035501.81050mm0.21a0101500.10.2106001012500.010.12目前，國內(nèi)外對銅的低品位礦石、廢礦石、及氧化銅礦石等的處理，較多地采用了堆浸萃取電積流程：工 藝

19、 流 程 圖 浸礦劑 氧化礦石堆浸 排鐵液 浸 出 液 萃取 萃余液 負(fù)載有機(jī)相 硫酸 反萃 再生有機(jī)相 電富液 電積 陰極銅 電貧液2、主要影響因素：浸出速度、浸出率、酸耗等浸出主要指標(biāo)，受原礦性質(zhì)、堆礦粒度、礦石中含泥量、堆礦高度、浸出方式、浸出時間、堆礦規(guī)模等多方面制約。礦石粒度應(yīng)在數(shù)毫米至50mm較好，堆浸廢礦石一般不經(jīng)破碎，因此，物料中有直徑大于1m的大塊，但大部分直徑小于0.6m，并含大量細(xì)粒級。礦石堆浸及廢石堆浸中，90%的銅是在堆的上部10m范圍內(nèi)浸出的，30m以下銅幾乎不被浸出。因此，合適的層厚一般以410m為宜。礦堆的層數(shù)一般由幾層至十幾層下等。3、浸出過程：可概括為浸出劑配制、浸出液的輸送、浸出劑在礦堆表面控制淋浸、浸出液的收集和凈化等四個連環(huán)作業(yè)。浸出劑的配制在萃余液池中進(jìn)行，開始第一循環(huán)，浸出劑硫酸濃度為1.52%，以后在萃余液中補(bǔ)酸，最終酸度在H2SO4含量11.5%范圍內(nèi)。經(jīng)過調(diào)配好的浸出劑通過萃余泵輸送到中轉(zhuǎn)池，再由出液管通過流量計(jì)控制，經(jīng)噴液管以612L/hm2的速度，噴灑到礦堆表面。浸出劑在礦堆中自上而下滲透過程中，通過礦石表面，裂隙節(jié)理及毛細(xì)孔作用，溶解氧化銅礦，帶走Cu2+離子成為浸出液，靠堆場底部坡度、集液溝及外部管道自流到浸出液緩沖池，再泵入砂濾器濾除