铜冶金学第9章报告.ppt

9.1 概 述 9.1.1湿法炼铜的概念、发展历史及应用 概念：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。 历史：我国是世界上最早采用湿法冶金提取铜的国家。 《山海经》、《神农本草》有记载 北宋 (1086～1100年) 张潜 《浸铜要略》 国外则是到十六世纪才采用湿法冶金技术获得海绵铜 国内外应用： 国内：海南（83年）、云南、中条山、西藏尼木、新疆伽师、嫩江、江西 合计：2万吨 国外：美国（Lakeshore 、Bluebird ）、智利合计200万吨以上（98年） 占20% 9.1.2湿法炼铜的优点 火法处理硫化铜矿虽具有生产率高，能耗低，电铜质量好，有利于金、银回收等优点，但目前已面临两个难题：一是资源问题；二是大气污染问题。 1）资源问题：硫化铜矿作为目前火法炼铜的主要原料，开采品位越来越低，因此，低品位硫化矿、复合矿、氧化矿和尾矿将成为今后炼铜的主要资源。这类贫矿，火法是无法直接处理的。 2）大气污染问题：只要以硫化矿为原料火法处理，都不同程度地存在着二氧化硫对大气的污染。 基于上述两个原因，湿法炼铜近年来有了较大发展。 9.2焙烧-浸出-电积法 （Roasting- Leaching- Electrowinning)。 (4) 焙烧设备及经济指标 沸腾炉:一般为圆形(个别厂用长方形)。炉壳用钢板焊成，内衬耐火砖。技术条件及经济指标列于下表 9-1 9.2.2焙烧矿的浸出与净化 1、浸出过程 焙砂中Cu主要以CuSO4、CuO?CuSO4、Cu2O、CuO存在，而Fe以Fe2O3存在。当用稀硫酸作溶剂时，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。 影响浸出反应速度的因素是温度，溶剂浓度和焙砂粒度，通常温度在80～90℃，H2SO415g/L，焙砂粒度小于0.074mm，采取搅拌浸出。 2、净化过程 浸出液的组成(g/L)：50～110Cu、2～18H2SO4、 2～4Fe2+、1～4Fe3+，铁在电积时将反复氧化还原而消耗电能，故必须净化除去。 常用的除铁法为氧化水解法，即在PH=1～1.5,T=60℃时，用MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，然后使Fe3+水解成Fe(OH)3沉淀除去。即 2 FeSO4+MnO2+2H2SO4=Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3 ↓ +3H2SO4 3、浸出净化设备 浸出和净化都可在带机械搅拌的耐酸槽内进行，浸出时可加絮凝剂加速沉淀，在Fe(OH)3成胶状沉淀时，可吸附溶液中的As、Sb、Bi等杂质一同除去。 9.2.3电积过程 铜的电积也称不溶阳极电解，以纯铜作阴极，以Pb-Ag（含Ag 1%)）或Pb-Sb合金板作阳极，上述经净化除铁后的净化液作电解液。电解时，阴极过程与电解精炼一样，在始极片上析出铜，在阳极的反应则不是金属溶解，而是水的分解放出氧气。 1、电积反应 阴极：Cu2++2e==Cu 阳极：H2O-2e==1/2O2+2H+ 总反应：Cu2++H2O ==Cu+1/2O2+2H+ 2、电积实践及技经指标 电积时的实际槽电压为1.8～2.5V，电效仅为77～92%，电解液中Cu2+浓度越低，铁含量越高，温度越高和阴极周期越长，促使化学溶解增高，电效也就越低。槽电压和电效低的结果，使电耗为铜电解精炼的十倍。 电积时电解液温度为35～45℃，阴极周期可取7天，Dk为150～180A/m2，所得电铜含铜为99.5～99.95%。 9.2.5 优缺点 各工序单元操作简单、成熟，建厂投资容易。但工艺中废酸处理和渣中有价金属回收成了两道难关。中和法处理废酸简单易行，但酸未得到利用，而且碱耗很大；浸出渣中1%左右的铜及贵金属也无可行办法回收。正是这些难题，使兴旺了几年的该湿法工艺，逐渐退出了炼铜领域。 9.3硫酸浸出-萃取-电积法 1）建厂投资和生产费用低，生产成本低于火法，具有很强的市场竞争力； 2）以难选矿难处理的低品位含铜物料为原料，独具技术优越性； 3）无废气、废水和废渣污染，符合清洁生产要求； 4）拥有可靠的特效萃取剂市场供应。 硫化矿用稀酸浸出的速度较慢，但有细菌存在时可显著加速浸出反应。 若浸出的对象是贫矿、废矿，所得浸出液含铜很低，难以直接提取铜，必须经过富集，萃取技术能有效地解决从贫铜液中富集铜的问题。 9.3.2浸出 浸出方式有堆浸、槽