濕法冶金技術(shù)處理硫化銅礦的發(fā)展現(xiàn)狀

????摘要:介紹國內(nèi)外硫化銅礦濕法冶金研究現(xiàn)狀，論述復(fù)雜黃銅低溫低壓畏出的特點(diǎn)。對伴砷、鋅的復(fù)雜黃鑰礦，低溫低壓浸出，祝浸出率可達(dá)到95%以上.硫85%以上轉(zhuǎn)化為元素硫，形成穩(wěn)定的砷酸鐵固定在渣中，精礦中黃鐵礦荃本不參加反應(yīng).該技術(shù)在國內(nèi)外具有廣闊的應(yīng)用前景。

????目前火法煉銅仍然占主導(dǎo)地位，世界上約有75%--80%的銅是通過傳統(tǒng)的“熔煉一吹煉一精煉一電解”工藝生產(chǎn)的。但國內(nèi)外隨著銅礦資源的不斷開采利用，礦石品位越來越低，環(huán)境保護(hù)也已經(jīng)引起了各國政府的高度重視，相繼出臺(tái)了各種有關(guān)環(huán)境的保護(hù)法，對冶金行業(yè)的三廢排放進(jìn)行了嚴(yán)格的要求，火法煉銅的一些弊端和不足已逐漸暴露出來。我國已經(jīng)嚴(yán)令禁止5萬t以下的火法粗銅項(xiàng)目，西方國家濕法煉銅比例在逐年增加。 2002年世界上通過濕法冶煉生產(chǎn)的銅占銅總產(chǎn)量的25%左右，預(yù)計(jì)到2005年將達(dá)到30 %，比例高的智利已經(jīng)達(dá)到30 .10 %。特別是“浸出一萃取一電積”工藝給銅工業(yè)帶來了技術(shù)革命。

1硫化銅礦濕法處理工藝

????近年來國內(nèi)外冶金學(xué)者們針對硫化銅礦特別是煉銅主要原料黃銅礦的濕法浸出進(jìn)行了大量的研究，目前大多數(shù)處于實(shí)驗(yàn)室或半工業(yè)試驗(yàn)階段。主要有生物浸出、常壓氯鹽浸出、加壓浸出。

1.1生物浸出

????生物冶金是近20年才興起的濕法冶金新技術(shù)，在處理輝銅礦原礦方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，對黃銅礦的生物浸出多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，國內(nèi)外比較有代表性的工藝有Billiton BioCOP、澳大利亞的Bactech, Mintek( The Intec Process一Superior andSustainable Copper Production, May 2001)，我國只有德興銅礦建設(shè)了年產(chǎn)2000tCu/a的生物堆浸工廠。生物浸出的優(yōu)點(diǎn)是基建投資少、可大規(guī)模就地浸出，可處理低品位銅礦，其缺點(diǎn)是浸出周期長、銅

浸出率低、無選擇性。銅礦中除含有銅的硫化物外，往往還含有大量黃鐵礦或磁黃鐵礦，氧化浸出時(shí)幾乎所有的鐵和硫都被氧化，生成大量的硫酸鐵廢液，采用石灰中和后產(chǎn)出具有潛在污染的鐵礬。目前處理輝銅礦原礦一般需要SOd才能氧化浸出80%的銅，而對于黃銅礦則需要更長的時(shí)間。生物浸出銅浸出率一般在70 % }-- 90 %，而其他強(qiáng)化浸出過程銅浸出率可達(dá)到90%一95 % o

????Billiton BioCOP和Bactech研究結(jié)果表明，輝銅礦在35 -- 45'C就可浸出的比較完全，而黃銅礦則需要更高的溫度75 0C，這需要培育耐高溫菌種，目前正在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

1.2常壓抓鹽浸出

????具有代表性的工藝有澳大利亞的“Inte。工藝”和奧特昆普開發(fā)的“HydroCopper”提銅工藝。核心技術(shù)是采用四段逆流浸出，前三段鼓風(fēng)浸出銅，第四段浸金。浸銅12h浸出率可達(dá)95%以上，浸金需4h，共15h。銅精礦與廢電解液在80 -r 85℃常壓下逆流浸出，送浸出的廢電解液一般含Cu 30g/L,NaCI 2808/L, NaBr 28g/I_o

????從第一段溢流出來的浸出液中的銅離子經(jīng)銅粒床還原成一價(jià)狀態(tài)，再通過石灰調(diào)pH值到5.5，除去鐵、秘、鉛、鋅及少量砷和銻，然后送電解生產(chǎn)銅粉。如果生產(chǎn)高純陰極銅，需進(jìn)行火法精煉和電解。

該工藝以處理輝銅礦為主，更適合于處理含貴金屬如金、銀較高的硫化銅礦。Inte。工藝在1998年完成1 t-Cu粉/d的半工業(yè)試驗(yàn)后未見有新的進(jìn)展報(bào)道。

1.3加壓漫出

1.3.1高溫高壓浸出一Placer Dome工藝。在200一230℃ , 700--1700kPa條件下全氧壓浸出。主要應(yīng)用于難浸金礦的預(yù)處理，金礦中的硫化物完全氧化，使被包裹的金得到釋放。產(chǎn)生的大量硫酸可用在氧化銅礦的堆浸上。浸出渣氛化回收貴金屬。該工藝精礦不需要細(xì)磨，也不需加入抓離子和其他催化劑。

I.3.2中溫中壓浸出。CESL工藝。該工藝是1992年由加拿大科明科公司工程服務(wù)公司提出的( Cominco Engineering Services Ltd )，所以叫做CESL法。要求磨礦細(xì)度達(dá)到一40}em占95 96，另外保持浸出液中有12以L左右的C1-，在150，總壓1. 38MPa條件下浸出，礦石中的硫大部分以元素硫S0進(jìn)入浸出渣，鐵和貴金屬也入渣。元素硫必須在貴金屬之前從浸出渣中除去，CESI_采用熱濾法脫硫，最近主張應(yīng)用全抓乙烯溶硫。浸出液采用萃取一電積工藝生產(chǎn)陰極銅。

????Dynate。法。是由加拿大舍利特公司開發(fā)的，要求精礦粒度90%小于10μm，黃銅礦在150，輝銅礦在100`C ,氧分壓500 -1500kPa條件下浸出，該技術(shù)初是用來浸出鋅精礦，后來發(fā)展到處理黃銅礦，不同之處就是后者在浸出時(shí)加入了木素作為分散劑以緩解硫的包裹。浸出渣浮選回收銅和元素硫，佩化浸出回收貴金屬。

NSC工藝。由美國愛達(dá)荷州的陽光采礦和冶煉公司、蒙大拿州的礦物新工藝研究中心聯(lián)合開發(fā)。要求磨礦粒度達(dá)到80%小于l0μm，在125一175℃，壓力630kPa條件下加壓浸出，過程中加入硝酸作為催化劑，氧氣作為氧化劑進(jìn)行催化氧化。1985一1995年主要處理含銀和少量輝銅礦的黝銅礦,1995年原料枯竭后從其他地方購買復(fù)雜硫化礦進(jìn)行生產(chǎn)，造成年產(chǎn)量不穩(wěn)定。目前正在開發(fā)黃銅礦的加壓浸出技術(shù)，處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

1.3.3低溫低壓浸出。Activox工藝。該工藝初是由Dominion Mining Limited發(fā)展的，但后來由Activox Technologies Pty Ltd實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，用來處理高品位的輝銅礦。該工藝的關(guān)鍵是精礦細(xì)磨，要求磨礦粒度達(dá)到-10μm占80%以上，然后在低溫中壓(95 --100℃?,1000kPa)條件下浸出。目前該技術(shù)的協(xié)作單位主要有Dominion礦業(yè)有限公司、Avin(南非)、西部礦業(yè)技術(shù)公司、WMC資源部、Straits資源部、Newcrest礦業(yè)有限公司、Kalgoorlie礦山集團(tuán)、El Misti礦山(秘魯)、美國Anglo股份公司等。

????Pasminco工藝。該工藝以Cl - -SO42-為浸出介質(zhì)，精礦細(xì)磨后90℃通氧氣常壓浸出，主要用來處理冰銅。浸出后液萃取一電積生產(chǎn)陰極銅，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。最近Ausenco工程技術(shù)公司正在研究用該工藝處理低品位黃銅礦。

????MIM Albion法。該工藝由澳大利亞的MIMHoldings開發(fā)，主要用于處理復(fù)雜硫化銅礦。其關(guān)鍵技術(shù)為:超細(xì)磨礦???要求磨礦粒度達(dá)到80%以上小于20μm;在低溫、高酸度下浸出，銅浸出率可達(dá)95%;浸出過程中通入純氧。該技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

????Mt Gordon硫酸高鐵法。該工藝是由澳大利亞Mt Gordon西部金屬公司開發(fā)的，主要用于處理輝銅礦原礦。要求磨礦細(xì)度全部小于75μm，在90℃?,PO2?800kPa下加壓浸出。已經(jīng)建成了年產(chǎn)5萬t陰極銅的濕法煉銅廠，噸銅投資只有l(wèi)oos美元左右，加工成本與火法基本相當(dāng)。

????BGR I MM-LPT工藝。國內(nèi)對硫化銅礦濕法冶金也進(jìn)行了大量的研究，其中包括加壓浸出、礦漿電解、細(xì)菌浸出等方法。北京礦冶研究總院是國內(nèi)較早研究黃銅礦加壓浸出的單位之一，近幾年，在處理復(fù)雜硫化礦物方面開展了大量的試驗(yàn)工作，在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破性進(jìn)展，分別形成了硫化鋅精礦、復(fù)雜硫化銅礦、復(fù)雜鎳鉆硫化物加壓浸出新工藝，并申請了國家專利。目前已經(jīng)完成了復(fù)雜黃銅礦的半工業(yè)試驗(yàn)，在較低溫度和較低壓力下，實(shí)現(xiàn)了黃銅礦的完全浸出，銅浸出率在95%以上，黃鐵礦基本不參與氧化反應(yīng)，85%以上的硫生成了單質(zhì)硫，砷與鐵結(jié)合成穩(wěn)定的砷酸鐵被固定在渣中。該技術(shù)已經(jīng)通過了國家技術(shù)鑒定，鑒定結(jié)果認(rèn)為BGRIMM-LPT技術(shù)在該領(lǐng)域達(dá)到高水平。

2加壓浸出工藝的優(yōu)越性

2.1級化劑消耗低

????無論哪種工藝，都需要氧化劑才能將硫化銅礦溶解。以黃銅礦氧化浸出為例，為了便于比較，設(shè)定銅精礦含Cu 12.596, Fe 3596, S 4096,銅主要以黃銅礦形式存在，鐵主要以黃鐵礦形式存在。

????生物浸出過程中主要反應(yīng)為式(1)和式(2)，常壓氯鹽浸出過程中主要反應(yīng)為式(3)，加壓浸出過程中主要反應(yīng)為式(4)。