氯化物介质矿浆电解法浸出硫化铜精矿.docx

氯化物介质矿浆电解法浸出硫化铜精矿曾青云刘建华( 南方冶金学院 437 信箱 , 赣州 341000)摘要研究了在 FeCl32HCl2NaCl 体系中直接电解浸出硫化铜精矿矿浆制取铜粉的工艺条件及机理 。试验表明 , 在阳极初始溶液含 Fe3 + 60 g/ L 、HCl 30 g/ L 、NaCl 150 g/ L , 阴阳极电流密度分别为 350和 600 A/ m2 , 100 ℃的条件下浸出 5 h , 可获得铜浸出率 98 . 8 % 、渣含铜 0 . 34 % 、铜粉纯度 97 . 5 %的结 果 ; Fe3 + 浓度是影响铜浸出率最显著的因素 , 阳极上发生的主要反应是 Fe2 + 的氧化 ; 元素硫产生的机 理是酸直接分解黄铜矿生成 H2 S , H2 S 溶解后再被 Fe3 + 氧化 。关键词 硫化铜精矿 矿浆电解 浸出 铜粉硫化矿的直接电解由于具有流程短 、投资小 、无污染等优点 , 是一种很有发展前途的湿 法冶金方法 。该法可分为铜精矿添加石墨粉压 制成阳极电解和直接矿浆电解两种类型 , 前者 由于阳极制作困难且浸出效率较低而几乎未得 到 发 展 ; 后 者 的 电 解 介 质 可 为 H2 SO4 或 H2 SO42Fe2 ( SO4 ) 3 体 系 , 或 AlCl3 、 NaCl 、 N H4 Cl 、CaCl2 等氯化物体系1 - 4 。本文则探讨 在 FeCl32NaCl2HCl 体系中直接电解硫化铜精 矿矿浆的试验研究情况 。1 试验1 . 1原料试验原料来自赣南某小矿山 , 其化学成分 列于表 1 。原料中的铜主要以难浸出的黄铜矿 形态存在 , 贵金属含量低 。表 1 硫化铜精矿的化学成分图 1硫化铜精矿矿浆电解原则工艺流程图组分CuFeSPbZnBiAs Sb1 . 3试验装置及条件用 1 L 烧杯作电解槽 , 用中间钻有直径为2 mm 小孔的石墨板作阳极 , 不锈钢板作阴极 ,用有机玻璃框架固定的双层滤布作阴极室隔膜含量/ %21 . 81 24 . 61 29 . 680 . 192 . 310 . 770 . 20 0 . 101 . 2试验工艺流程试验工艺流程见图 1 。①中国有色金属工业总公司科研项目( 编号 : 96 K - 0402)曾青云 , 男 , 39 岁 , 副教授收稿日期 : 1997 - 03 - 11 ; 修回日期 : 1997 - 06 - 24·62 ·中国有色金属学报1997 年 12 月袋 。电解槽放在 D F2101B 集热式恒温磁力搅拌器中加热并用 450 r/ min 转速搅拌 , 使矿浆处 于悬浮状态 。除特别说明外 , 试验条件为 HCl30 g/ L , NaCl 150 g/ L , 阴 、阳极电流密度分别为 350 和 600 A/ m2 , 极距 40 mm 。铜精矿用 XMB270 型 3 辊圆筒棒磨机湿磨2～3 h 至粒径 43μm 的占 97 % 。阴极室先加 入含 Cu2 + 12 g/ L 的充槽液 , 并通过加入净化 后的阳极浸出液使阴阳极室形成一定液位差 。相关系数 R = 0 . 99 , 方差 F = 47 . 65 , 标准残差 S = 0 . 34 。表 2 正交试验结果Fe + 3/ g·L - 1温度/ ℃x 1时间/ minx 2液固比渣含铜/ %z试验 号x 3x44∶15∶16∶15∶16∶14∶16∶14∶15∶11234567897070708585851001001001802403001802403001802403002060404020606040205 . 7840 . 7871 . 3463 . 3174 . 5120 . 5500 . 6701 . 6493 . 2612 试验结果2 . 1铜浸出速率试验固定温度为 85 ℃, 阳极浸出液 300 mL , Fe3 + 40 g/ L ; 阴极室先加入 400 mL 含 Cu2 +12 g/ L的充槽液 。铜浸出率 y 与电解时间 t 的 关系如图 2 所示 。其数学模型为 :极差方差 显著性1 . 504 . 2333 . 6110 . 1630 . 3622 . 7263 . 963 3试验结果表明 , 三氯化铁浓度是影响目标函数高度显著的因素 , 时间和温度次之 , 而固 液比无显著影响 。根据浸出数模作模拟计算的 结果如图 3 所示 。y = 103 . 88exp ( - 16 . 687/ t )(1)方差 F = 3 219 , 标准残差 S = 0 . 646 。图 3 Fe3 + 浓度 、时间对浸出渣含铜的影响1 —180 min ; 2 —240 min ;3 —300