黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，包括1)堿熔煉預(yù)處理步驟：在黃銅礦中加入一定量的堿，在一定溫度下熔煉一定的時(shí)間；和2）低溫加壓浸出步驟：將預(yù)處理的所述黃銅礦在硫酸體系中，在一定溫度、壓力和初始硫酸濃度條件下浸出。采用本發(fā)明的方法，不會(huì)產(chǎn)生SO2低空污染問(wèn)題，過(guò)程清潔環(huán)保。經(jīng)預(yù)處理后，雖然黃銅礦仍是銅最主要的賦存形式，但其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，且可在低溫條件下實(shí)現(xiàn)黃銅礦高效直接浸出，銅浸出率提高到90%，有效解決了黃銅礦浸出鈍化難題。
【專利說(shuō)明】黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)雜硫化銅礦濕法冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全世界銅資源的逐漸貧化和復(fù)雜化以及對(duì)銅冶煉過(guò)程環(huán)保要求的不斷提高，濕法煉銅技術(shù)研究日漸活躍。在復(fù)雜硫化銅礦物中，銅多以黃銅礦形式賦存，而原生黃銅礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，分解困難。為克服浸出鈍化問(wèn)題、提高浸出速率，黃銅礦直接浸出時(shí)往往需要高溫高壓條件(T≤220°C，P≤3.0MPa)。
[0003]為降低黃銅礦浸出溫度和壓力，多項(xiàng)研究提出了焙燒預(yù)處理的方法，例如:張振健[湯丹銅精礦焙燒-氨浸-萃取電積新工藝研究，有色金屬(冶煉部分)，1999，(4): 16-20]針對(duì)湯丹銅精礦提出先在550~600°C條件下焙燒脫硫，使黃銅礦轉(zhuǎn)變成易浸出的氧化物或硫酸銅，進(jìn)而密閉氨浸；土耳其Akcil [Apreliminary researchon acid pressure leaching of pyritic copper ore in Kure Copper Mine,MineralsEngineering, 2002，(15): 1193-1197]在640°C條件下對(duì)黃銅礦進(jìn)行焙燒預(yù)處理，進(jìn)而對(duì)焙砂進(jìn)行低溫加壓浸出，但上述焙燒預(yù)處理方法都無(wú)法回避SO2回收問(wèn)題。雖然焙燒過(guò)程中加入石灰或碳酸鈣可使硫以CaSO4形式固化在焙砂中，避免SO2污染，但丁偉安[硫化銅精礦石灰焙燒-浸出工藝研究，新疆有色金屬，1996，(2):23-26]和蔡超君等人[硫化銅精礦加碳酸鈣焙燒表觀動(dòng)力學(xué)研究，有色金屬(冶煉部分)，2004，(3):2-6]的研究顯示固硫焙燒中大量Ca2+引入將對(duì)后續(xù)工序帶來(lái)影響。宋寧等人[黃銅礦加硫焙燒提銅新工藝，有色金屬，2005，57(2):84-87 ;黃銅礦硫化焙燒相變浸出的研究，有色金屬(冶煉部分)，2005，(3):10-13]提出硫化相變預(yù)處理的方法，即在350~400°C、氬氣保護(hù)和單質(zhì)硫存在條件下對(duì)黃銅礦進(jìn)行焙燒，經(jīng)硫化相變反應(yīng)，黃銅礦轉(zhuǎn)化為銅藍(lán)礦和黃鐵礦。在常壓條件下為使銅藍(lán)礦有效溶出，采用CuCl2+HCl+NaCl混合氯化物溶液作浸出劑。由于浸出過(guò)程中易生成難溶的Cu2Cl2,故需過(guò)量氯化物，總氯濃度高達(dá)6.0mol/L,這對(duì)設(shè)備防腐提出較高要求。中國(guó)專利ZL200910115866.6公開(kāi)了對(duì)以黃銅礦、黝銅礦為主要礦物的復(fù)雜硫化銅礦進(jìn)行熱活化預(yù)處理，進(jìn)而在硫酸體系中加壓浸出，雖然浸出溫度可顯著降至180°C,但溫度仍偏高,總壓也高約1.8MPa。由于溫度遠(yuǎn)高于單質(zhì)硫熔點(diǎn),根據(jù)Peters.E[Hydrometallurgical process innovation, Hydrometallurgy, 1992, 29(1/3):431-459]的研究報(bào)告，浸出過(guò)程中應(yīng)加入木質(zhì)素磺酸鹽作硫分散劑，而且據(jù)馮亞平等人[黃銅礦加壓浸出生產(chǎn)硫酸銅工藝的研究，礦冶，2010, 19(2):43-46]研究表明不可避免約有20%的硫氧化成硫酸。
[0004]因此，仍舊需要一種全新的黃銅礦清潔浸出工藝，既能有效解決黃銅礦浸出鈍化難題，保證高的銅浸出率，又不會(huì)產(chǎn)生SO2低空污染問(wèn)題，過(guò)程清潔環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是解決黃銅礦浸出鈍化問(wèn)題，提供一種清潔的堿熔煉預(yù)處理方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)黃銅礦在低溫條件下在硫酸體系中直接高效浸出。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，包括以下步驟:
[0008]I)堿熔煉預(yù)處理:在黃銅礦中加入一定量的堿，并在一定溫度條件下進(jìn)行熔煉處理；
[0009]2)低溫加壓浸出:將步驟I)預(yù)處理后的所述黃銅礦在硫酸體系中，在低溫加壓條件下浸出銅。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述堿熔煉預(yù)處理步驟在惰性氣氛保護(hù)條件下進(jìn)行，所述惰性氣氛選自氮?dú)饣驓鍤庵械娜我环N或組合。
[0011]在一個(gè)更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述堿熔煉預(yù)處理步驟中熔煉溫度700~900°C，熔煉時(shí)間2.0~4.0h，堿用量為所述黃銅礦重量的10%~30% ;所述堿選自Na2CO3、NaHCO3、K2C03、KHCO3> NaOH或KOH中的任一種或組合，但不限于此。
[0012]進(jìn)一步地優(yōu)選，所述堿熔煉預(yù)處理步驟中熔煉溫度750~850°C，熔煉時(shí)間2.5~3.5h，堿用量為所述黃銅礦重量的15%~25% ;所述堿選自Na2CO3或NaOH中的任一種或組合，更優(yōu)選地，所述堿選自N a2C03。
[0013]更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述堿熔煉預(yù)處理步驟中熔煉溫度800°C，熔煉時(shí)間3.0h,堿用量為所述黃銅礦重量的20% ;所述堿選自Na2C03。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述低溫加壓浸出步驟的工藝條件為:浸出溫度90~115。。，浸出時(shí)間2.0~4.0h,氧分壓0.4~0.7MPa，初始硫酸濃度1.4~1.7mol/L，液固比mL/g 為(4 ~6)/I,攬祥轉(zhuǎn)速 50 ~1000r/min。
[0015]進(jìn)一步地優(yōu)選，所述低溫加壓浸出步驟中浸出溫度110°C，浸出時(shí)間3.0h，氧分壓
0.6MPa,初始硫酸濃度1.6mol/L,液固比mL/g為5/1,攪拌轉(zhuǎn)速550r/min。
[0016]本發(fā)明的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，通過(guò)對(duì)黃銅礦進(jìn)行堿熔煉預(yù)處理，在預(yù)處理過(guò)程中硫的揮發(fā)損失為零，因此不會(huì)產(chǎn)生SO2低空污染問(wèn)題，過(guò)程清潔環(huán)保。經(jīng)預(yù)處理后，雖然黃銅礦仍是銅最主要的賦存形式，但其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，且有少量等方黃銅礦新相生成。預(yù)處理后黃銅礦在硫酸體系中即使溫度低至110°C也可實(shí)現(xiàn)高效直接浸出，銅浸出率由預(yù)處理前不足30%提高到90%，有效解決了黃銅礦浸出鈍化難題。
[0017]本發(fā)明的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，由于浸出溫度低至單質(zhì)硫熔點(diǎn)以下，總壓力也低至0.8MPa，因此，浸出過(guò)程中無(wú)需引入硫分散劑，單質(zhì)硫產(chǎn)物也不會(huì)進(jìn)一步氧化生成硫酸。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為熔煉溫度對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
[0019]圖2為Na2CO3用量對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
[0020]圖3為熔煉時(shí)間對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
[0021]圖4為浸出溫度對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
[0022]圖5為氧分壓對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
[0023]圖6為初始硫酸濃度對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。[0024]圖7為浸出時(shí)間對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
[0025]圖8為液固比對(duì)預(yù)處理后黃銅礦銅浸出率影響的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合更具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步展開(kāi)說(shuō)明，但需要指出的是，本發(fā)明的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝并不限于這種特定的工藝條件。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以理解的是，以下的說(shuō)明內(nèi)容即使不做任何調(diào)整或修正，也可以直接適用于在此未指明的其他工藝條件。
[0027]本發(fā)明所指的黃銅礦是指以黃銅礦為主要礦相的硫化銅精礦。以下實(shí)施例的黃銅礦粒度均為100%-325目，含銅31.69%，鉛、鋅、砷含量均較低，分別為0.03%,0.1%和〈0.02%。
[0028]本發(fā)明采取的技術(shù)方案:黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝包括以下步驟:
[0029]A)黃銅礦堿熔煉預(yù)處理，氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔煉溫度700~900°C，熔煉時(shí)間2.0~4.0h,Na2CO3用量為所述黃銅礦重量的10%~30%。
[0030]B)低溫加壓浸出，浸出溫度90~115°C,浸出時(shí)間2.0~3.0h,氧分壓0.4~
0.7MPa，初始硫酸濃度1.4~1.7mol/L,液固比mL/g為(4~6) /1，攪拌轉(zhuǎn)速50~1000r/min0
[0031]在本發(fā)明中，所述浸出步驟在充分?jǐn)嚢璧臈l件下，攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)銅浸出率的影響較小。通常情況下，隨著攪拌轉(zhuǎn)速由慢到快，銅浸出率會(huì)先提高，后隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)變快而逐漸平穩(wěn)。因此本發(fā)明選擇一個(gè)滿足充分?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速又不是非?？斓霓D(zhuǎn)速。
[0032]在本發(fā)明中，銅的浸出率是衡量發(fā)明技術(shù)先進(jìn)性的重要指標(biāo)，其中:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，包括以下步驟: 1)堿熔煉預(yù)處理:在黃銅礦中加入一定量的堿，并在一定溫度條件下進(jìn)行熔煉處理； 2)低溫加壓浸出:將步驟I)預(yù)處理后的所述黃銅礦在硫酸體系中，在低溫加壓條件下浸出銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其特征在于所述堿熔煉預(yù)處理步驟在惰性氣氛保護(hù)條件下進(jìn)行，所述惰性氣氛選自氮?dú)饣驓鍤庵械娜我环N或組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其特征在于所述堿熔煉預(yù)處理步驟中熔煉溫度700~900°C，熔煉時(shí)間2.0~4.0h,堿用量為所述黃銅礦重量的10%~30% ;所述堿選自Na2C03、NaHC03、K2C03、KHCO3、NaOH或KOH中的任一種或組合ο
4.根據(jù)利要求3所述的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其特征在于所述堿熔煉預(yù)處理步驟中熔煉溫度750~850°C，熔煉時(shí)間2.5~3.5h，堿用量為所述黃銅礦重量的15%~25% ;所述堿選自Na2CO3或NaOH中的任一種或組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其特征在于所述堿熔煉預(yù)處理步驟中熔煉溫度800°C，熔煉時(shí)間3.0h，堿用量為所述黃銅礦重量的20% ;所述堿選自Na2CO3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其特征在于所述低溫加壓浸出步驟的工藝條件為:浸出溫度90~115°C，浸出時(shí)間2.0~4.0h，氧分壓.0.4~0.7MPa，初始硫酸濃度1.4~1.7mol/L，液固比mL/g為(4~6)/I，攪拌轉(zhuǎn)速50~1000r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其特征在于所述低溫加壓浸出步驟中浸出溫度110°c，浸出時(shí)間3.0h，氧分壓0.6MPa，初始硫酸濃度.1.6mol/L,液固比 mL/g 為 5/1,攪拌轉(zhuǎn)速 550r/min。
【文檔編號(hào)】C22B15/00GK103773946SQ201410014051
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】徐志峰, 鄒來(lái)昌, 王瑞祥, 王春, 衷水平, 藍(lán)碧波 申請(qǐng)人:江西理工大學(xué)