濕法銅冶煉工藝

濕法銅冶煉工藝演示文稿當(dāng)前1頁，總共34頁。優(yōu)選濕法銅冶煉工藝當(dāng)前2頁，總共34頁。9.1概述9.1.1濕法煉銅的概念、發(fā)展歷史及應(yīng)用概念：濕法煉銅是利用溶劑將銅礦、精礦或焙砂中的銅溶解出來，再進一步分離、富集提取的方法。

歷史：我國是世界上最早采用濕法冶金提取銅的國家。《山海經(jīng)》《神農(nóng)本草》有記載北宋(1086～1100年)張潛《浸銅要略》

國外則是到十六世紀才采用濕法冶金技術(shù)獲得海綿銅。

國內(nèi)外應(yīng)用：國內(nèi)：海南（83年）、云南、中條山、西藏尼木、新疆伽師、嫩江、江西合計：2萬噸。國外：美國（Lakeshore、Bluebird）、智利合計200萬噸以上（98年）占20%。當(dāng)前3頁，總共34頁。9.1.2濕法煉銅的優(yōu)點

火法處理硫化銅礦雖具有生產(chǎn)率高，能耗低，電銅質(zhì)量好，有利于金、銀回收等優(yōu)點，但目前已面臨兩個難題：一是資源問題；二是大氣污染問題。

1）資源問題：硫化銅礦作為目前火法煉銅的主要原料，開采品位越來越低，因此，低品位硫化礦、復(fù)合礦、氧化礦和尾礦將成為今后煉銅的主要資源。這類貧礦，火法是無法直接處理的。2）大氣污染問題：只要以硫化礦為原料火法處理，都不同程度地存在著二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴??；谏鲜鰞蓚€原因，濕法煉銅近年來有了較大發(fā)展。當(dāng)前4頁，總共34頁。9.1.3濕法煉銅的方法和工藝

根據(jù)含銅物料的礦物形態(tài)、銅品位、脈石成分的不同，主要分以下三種：用于處理硫化銅精礦。用于處理氧化礦、尾礦、含銅廢石、復(fù)合礦石。用于處理高鈣、鎂氧化銅礦或硫化礦的氧化砂。硫酸浸出—萃取—電積法2

焙燒—浸出凈化—電積法1氨浸—萃取—電積法3當(dāng)前5頁，總共34頁。9.2焙燒-浸出-電積法（Roasting-Leaching-Electrowinning)。9.2.1工藝流程：圖9.1工藝流程當(dāng)前6頁，總共34頁。9.2.1硫化銅精礦的焙燒(1)焙燒的目的 焙燒是首道工序，使?fàn)t料進行硫酸化焙燒，其目的是使絕大部分的銅變?yōu)榭扇苡谙×蛩岬腃uSO4和CuO?CuSO4，而鐵全部變?yōu)椴蝗艿难趸?Fe2O3)，產(chǎn)出的SO2供制酸。當(dāng)前7頁，總共34頁。(2)焙燒過程熱力學(xué)主要反應(yīng)：MeS+3/2O2=MeO+SO22SO2+O2=2SO3MeO+SO3=MeSO4

從以上反應(yīng)可知，MeS焙燒的主要產(chǎn)物是MeO或MeSO4、SO2和SO3。生成的MeSO4在一定溫度下會進行熱分解；2MeSO4=MeO?MeSO4+SO3當(dāng)前8頁，總共34頁。圖9.2Me-S-O熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)圖當(dāng)前9頁，總共34頁。(3)焙燒過程動力學(xué)

焙燒是固—氣間的多相反應(yīng)。反應(yīng)速度取決于礦粒表面上的化學(xué)反應(yīng)速度和氣相中氧分子擴散到礦粒表面的速度。當(dāng)溫度較低時，化學(xué)反應(yīng)速度小于氣體的擴散速度，過程總速度取決于表面反應(yīng)的條件并服從阿累尼烏斯指數(shù)定律。當(dāng)溫度較高時，化學(xué)反應(yīng)速度迅速增大并超過氣體擴散速度，過程總速度取決于氣體的擴散速度。當(dāng)前10頁，總共34頁。(4)焙燒設(shè)備及經(jīng)濟指標(biāo)

沸騰爐：一般為圓形(個別廠用長方形)。爐殼用鋼板焊成，內(nèi)襯耐火磚。技術(shù)條件及經(jīng)濟指標(biāo)列于下表9-1：當(dāng)前11頁，總共34頁。表9-1沸騰焙燒爐的技術(shù)條件及指標(biāo)

指標(biāo)國內(nèi)一廠國內(nèi)二廠田納西銅公司①(美)恰姆比西銅廠(贊)加斯柏銅廠②(加)直徑(內(nèi)徑)(米)2.521.6l4754.9高度(米)7.595.265129.4沸騰層高度(米)1.31.3----1.31.1床層溫度(℃)660640～680500680525-560爐料水分(％)10.120～223010直線速度(米／秒)O.23O.42O.13-O.220.150.4空氣的體積速度(米3／分)27.5～2814.2100～170325420～500風(fēng)帽口風(fēng)速(米／秒)1222---------空氣過剩系數(shù)(a)1.21.3---------產(chǎn)品：煙塵(％)303085---80焙砂(％)707015---20煙氣中SO2濃度(％)---6.715.3---15.0爐料與焙砂中含硫量之差(％)10～1411.5-2210～12159給料率(干精礦)(噸／日)1910180～270220825爐料含銅（％）17.4--1817～192020～25---床能率（干料)(噸／日)3.82415-25553當(dāng)前12頁，總共34頁。9.2.2焙燒礦的浸出與凈化

焙砂中Cu主要以CuSO4、CuO?CuSO4、Cu2O、CuO存在，而Fe以Fe2O3存在。當(dāng)用稀硫酸作溶劑時，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。 影響浸出反應(yīng)速度的因素是溫度，溶劑濃度和焙砂粒度，通常溫度在80～90℃，H2SO4>15g/L，焙砂粒度小于0.074mm，采取攪拌浸出。浸出過程1當(dāng)前13頁，總共34頁。凈化過程2浸出液的組成(g/L)：50～110Cu、2～18H2SO4、2～4Fe2+、1～4Fe3+，鐵在電積時將反復(fù)氧化還原而消耗電能，故必須凈化除去。常用的除鐵法為氧化水解法，即在PH=1～1.5，T=60℃時，用MnO2將Fe2+氧化成Fe3+，然后使Fe3+水解成Fe(OH)3沉淀除去。即2FeSO4+MnO2+2H2SO4=Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2OFe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2SO4當(dāng)前14頁，總共34頁。浸出凈化設(shè)備3

浸出和凈化都可在帶機械攪拌的耐酸槽內(nèi)進行，浸出時可加絮凝劑加速沉淀，在Fe(OH)3成膠狀沉淀時，可吸附溶液中的As、Sb、Bi等雜質(zhì)一同除去。當(dāng)前15頁，總共34頁。9.2.3電積過程

銅的電積也稱不溶陽極電解，以純銅作陰極，以Pb-Ag（含Ag1%)）或Pb-Sb合金板作陽極，上述經(jīng)凈化除鐵后的凈化液作電解液。電解時，陰極過程與電解精煉一樣，在始極片上析出銅，在陽極的反應(yīng)則不是金屬溶解，而是水的分解放出氧氣。1、電積反應(yīng)

陰極：Cu2++2e==Cu陽極：H2O-2e==1/2O2+2H+總反應(yīng)：Cu2++H2O==Cu+1/2O2+2H+當(dāng)前16頁，總共34頁。電積時的實際槽電壓為1.8～2.5V，電效僅為77～92%，電解液中Cu2+濃度越低，鐵含量越高，溫度越高和陰極周期越長，促使化學(xué)溶解增高，電效也就越低。槽電壓和電效低的結(jié)果，使電耗為銅電解精煉的十倍。 電積時電解液溫度為35～45℃，陰極周期可取7天，Dk為150～180A/m2，所得電銅含銅為99.5～99.95%。

2、電積實踐及技經(jīng)指標(biāo)當(dāng)前17頁，總共34頁。1、電解廢液的處理:電解廢液最好全部返回浸出過程但這種平衡很難達到，所以出現(xiàn)廢液的處理問題。

處理目的：回收其中的有價金屬，并回收或中和硫酸以避免它對環(huán)境的危害。

2、廢渣的處理:貴金屬含量低的浸出渣可用作煉鉛熔劑，其中的有色金屬和貴金屬在冶煉時進入粗鉛中．貴金屬含量高時．則用選礦一濕法冶金聯(lián)合流程處理以提取貴金屬．

9.2.4廢液及廢渣的處理當(dāng)前18頁，總共34頁。9.2.5優(yōu)缺點

各工序單元操作簡單、成熟，建廠投資容易。但工藝中廢酸處理和渣中有價金屬回收成了兩道難關(guān)。中和法處理廢酸簡單易行，但酸未得到利用，而且堿耗很大；浸出渣中1%左右的銅及貴金屬也無可行辦法回收。正是這些難題，使興旺了幾年的該濕法工藝，逐漸退出了煉銅領(lǐng)域。當(dāng)前19頁，總共34頁。9.3硫酸浸出-萃取-電積法9.3.1該法的優(yōu)點

1）建廠投資和生產(chǎn)費用低，生產(chǎn)成本低于火法，具有很強的市場競爭力；

2）以難選礦難處理的低品位含銅物料為原料，獨具技術(shù)優(yōu)越性；

3）無廢氣、廢水和廢渣污染，符合清潔生產(chǎn)要求；4）擁有可靠的特效萃取劑市場供應(yīng)。當(dāng)前20頁，總共34頁。

硫化礦用稀酸浸出的速度較慢，但有細菌存在時可顯著加速浸出反應(yīng)。 若浸出的對象是貧礦、廢礦，所得浸出液含銅很低，難以直接提取銅，必須經(jīng)過富集，萃取技術(shù)能有效地解決從貧銅液中富集銅的問題。當(dāng)前21頁，總共34頁。9.3.2浸出浸出方式有堆浸、槽浸、地下浸等多種。1、氧化銅礦堆浸適用于硫酸溶液堆浸的銅礦石銅氧化率要求較高，銅主要應(yīng)以孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦石等形態(tài)存在。脈石成分應(yīng)以石英為主，一般SiO2含量均大于80%，而堿性脈石CaO、MgO含量低、二者之和不大于2%～3%。礦石含銅品位從0.1%～0.2%。浸出過程的主要化學(xué)反應(yīng)是：Cu2CO3(OH)2+2H2SO4=2CuSO4+CO2+3H2OCuSiO3?2H2O+H2SO4=CuSO4+SiO2+3H2O2Cu2O+4H2SO4=4CuSO4+4H2O當(dāng)前22頁，總共34頁。細菌浸出：它是近30年發(fā)展起來的新技術(shù)，是利用細菌的生物催化劑作用．加速礦石中有價組分的浸出過程．成為處理低品位礦的一個重要方法，每年從數(shù)量巨大的低品位尾礦及廢礦石中生產(chǎn)的銅超過50萬噸。浸銅菌種：

①氧化鐵硫桿菌；

②氧化硫桿菌。能在PH=1.5～3.5的酸性環(huán)境中生存和繁殖。2、含硫銅礦細菌堆浸當(dāng)前23頁，總共34頁。

1）細菌的直接作用：

氧化鐵硫桿菌．為取得維持生命的能源而將礦石中的低價鐵和硫氧化成高價，氧化過程中破壞了礦石的晶格，使礦石中的硫化物變?yōu)榱蛩猁}而轉(zhuǎn)入溶液中。細菌浸出的機理：CuFeS2+4O2=CuSO4+FeSO4Cu2S+H2SO4+5/2O2=2CuSO4+H2O當(dāng)前24頁，總共34頁。

2）細菌的間接催化作用：細菌在有氧和硫酸存在的條件下起催化作用，將Fe2+氧化成Fe3+

：

2FeSO4+O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+H2OCu2O+H2SO4+Fe2(SO4)3=2CuSO4+2FeSO4+H2OCu2S

+Fe2(SO4)3+2O2=2CuSO4+2FeSO4當(dāng)前25頁，總共34頁。細菌為自養(yǎng)性的，即生活在無機物中，當(dāng)環(huán)境是PH=1.5～3.5，T=25～40℃（最佳為35℃）充足的氧和避光都可產(chǎn)生細菌，菌液大量存在于硫化礦的酸性水中，還得專門培育以補充不足。菌液的獲得與再生：當(dāng)前26頁，總共34頁。

3)

4)維持細菌生活和繁殖的良好條件：pH值1.3～3.0；避光，溶液不要暴露在日光下。氧氣充足;溫度25～40℃，在35℃時細菌有最大活力；1243當(dāng)前27頁，總共34頁。因細菌浸出主要是處理低品位難選復(fù)合礦或廢礦，故用就地浸出或堆浸，堆量可達幾萬噸到幾億噸，浸出周期為數(shù)日至數(shù)年。浸出液含銅1～7g/l。浸出過程：當(dāng)前28頁，總共34頁。9.3.2浸出液的處理1、置換沉淀銅

特點:

溶液含銅僅1～7克／升，用鐵屑置換法簡單、有效、可靠，投資少，缺點是消耗大量廢鐵，成本高，產(chǎn)品銅不純必須送到火法精煉廠熔化和精煉。Cu2+(溶液中)+Fe(鐵屑)=Cu(沉淀)+Fe2+

(溶液中)

置換反應(yīng)：當(dāng)前29頁，總共34頁。

浸出液中的銅含量可降到0.01克／升，置換沉淀時銅的回收率達95％以上。理論計算置換1公斤銅需要0.88公斤鐵．但是由于有下列副反應(yīng)發(fā)生:Fe+2H+=Fe2++H22Fe2++1/2O2+2H+=2Fe3++H2O2Fe3++Fe=3Fe2+2Fe2++Cu=2Fe3++Cu2+

使實際耗鐵量達到1.5～2.5公斤，為理論量的1.