國內銅濕法冶金工藝應用現狀

摘要:簡要介紹了國內外銅生物濕法冶金的現狀，對國內一些銅濕法冶金礦山的工藝、設備及技術經濟指標做了較詳細的介紹和評價，并對探采銅礦石的適應性進行了論述。

關鍵詞:銅;生物氧化;濕法冶金

????前些年，由于銅價較低，開發技術也不夠完善，一些低品位銅礦未能得到充分利用。近年來，隨著濕法冶金技術的較快發展，銅價的攀升，這些礦床的開發日益受到重視，因而經濟有效開發這些低品位礦床的濕法冶金工藝也得到了快速發展。

1國內外銅濕法冶金技術發展現狀

????自1968年以來，世界上己設計、建設并運轉了約50家浸噩溶劑萃取電積廠，其中美國有16家，2000年銅產量達55. 75萬t，占其精煉銅產量的28%，亞利桑那州M o rend廠目前年產量己達到25. 83萬t。智利198 0年采用溶劑萃取電積工藝生產的銅僅有1. 5萬t,2000年己發展成為銅生產國，有生產工廠21家，年產銅134. 73萬t，占其精銅總量的51%。贊比亞、秘魯、澳大利亞等的濕法冶銅技術在近幾年也得到了快速發展。1996 —2000年各國采用溶劑萃取電積工藝生產銅的產量見表1.

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????現在溶劑萃取電積工藝己被業界認為是成熟的、低成本、低風險的技術，采用該工藝生產的銅產量2000年己達240萬t，占世界銅產量的20%以上，到2003年濕法銅的產量己占到世界礦銅產量的1 /4。

????從上世紀60年代這一工藝得到生產應用以來，我國一些研究單位分別開展了浸出(酸浸、氨浸、細菌浸出即生物冶金)、萃取工藝、萃取劑等方面的研究。80年代以后，形成了比較完整的浸噩萃取電積工藝并且在生產中得到初步應用。從90年代起，隨著國際銅濕法冶金技術的快速發展，加上國內銅生產和市場受到國外越來越嚴重的沖擊，銅濕法冶金新工藝研究被列入國家“九五”重點科技攻關計劃，有力地推動和加速了我國銅濕法冶金技術的研究和推廣。目前正進行較大規模開發性生產的有德興銅礦廢石(平均含銅0.09%)的細菌浸噩萃取電積試驗廠(年產銅2000t)，紫金礦業公司硫化銅礦細菌浸噩萃取電積試驗廠(年產銅1 000 t)，中條山銅礦峪礦就地酸浸萃取電積試驗廠(年產銅5 00 t )。盡管濕法冶金技術近年來有了較大發展，但與國外相比尚有較大差距，主要是在浸出基礎理論和工業化技術方面存在差距，而且己建立的工業生產廠規模小、產量低。

2銅濕法冶金原理、工藝及礦石的適宜性

2. 1我國銅資源及生產簡況

????我國銅礦產資源相對缺乏，且品位低，質量差;大型礦少，中小型礦多;貧礦多，富礦少;復雜金屬礦多，單一礦少;地下礦多，露天礦少。采選難度較大，特別是選礦，由于原礦品位低，礦物組成復雜，因而選礦成本高，精礦品位普遍偏低，給后續的冶煉造成一定難度。

????銅濕法冶金的優點是投資省、生產成本低。據報道，火法生產的噸銅投資約6. 5萬元，而濕法工藝噸銅投資約1. 5萬元。從我國實際情況看，德興試驗廠噸銅生產成本為10 45 0. 23元，中條山銅礦為8 000元，紫金銅礦為10 000元。如果規模進一步擴大，生產成本還會下降。

2. 2銅濕法冶金原理

浸噩萃取電積工藝的基本過程如圖1所示。

2. 2. 1氧化銅礦石的浸出原理

????常見的氧化銅礦物主要是孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦、自然銅，浸出劑為HzSOa和Fe2(SOa)3。浸出過程發生的化學反應為:

????孔雀石Cue2( OH )2C03十2H2SO4=2CuSO4十CO2十3H2O;

????硅孔雀石CuSiO3·nH2O十H2SO4=CuSO4十SiO2十(n十1)H20;

????赤銅礦Cu2O+2H+=Cu2+十H2O;

????藍銅礦Cu(OH)2·CuCO3十2H2SO4=2CuSO4十CO2十3H20。

2. 2. 2硫化銅礦石的浸出原理

????目前用于生物浸出的微生物主要是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌。它們可在35℃以下的高酸及重金屬濃度較高的極端環境中生存。細菌氧化浸出的機理一般認為有2種:細菌吸附到礦物表面直接與礦物發生作用使礦物溶解的直接作用機理;礦物溶解釋放出的Fee一在溶液中被細菌氧化成Fe3一 ?, Fe3一作為氧化劑氧化硫化礦的間接作用或化學作用機理。

????1)輝銅礦的細菌浸出。輝銅礦在酸性及Fe3+存在的條件下.可以被氧化成FeSO4和S:

????Cu2S十2Fe2 (SO4)3= 2CuSOa十4FeSO4十S。

所生成的FeSO4和S再由細菌氧化成Fe2?( SO4?)3和H2SO4如此反應循環進行。

????在細菌作用下，輝銅礦也可被氧氣氧化而溶解:

????2Cu2S十5O2十2H2SO4=4CuSO4十2H2O。

????輝銅礦的浸出被認為是以Fe3+間接氧化作用為主，細菌是浸出反應的間接氧化劑。

????2)銅藍的細菌浸出。由于浸出環境中沒有Fe3+及其他氧化劑，所以浸出作用只能是由細菌引起，在浸出期間酸耗等于零，其反應為:

??????????CuS十2O2=CuSO4。

????細菌浸出在礦物表明發生，浸出后礦物表明的化學組成未發生變化，說明浸出中沒有轉化為其它硫化物的中間過程，也沒有產生元素S.

????3)硫砷銅礦的細菌浸出。在H2O, O2存在條件下，在氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌及復合細菌作用下，硫砷銅礦發生直接浸出反應:

????4C u A sS十6H2O十13O2= ??4H3AsO4十4CuSO2。

????4)黃銅礦、斑銅礦的細菌浸出反應}問。在細菌存在條件下直接與Fe2(SO):發生如下:

????CuFeS:十2 Fe2(SO):=CuSO4十2FeSO4十2S;

????2Cu5FeS2:十2 Fe2?(SO4)3十17O2= 10CuSO2十4FeS04十2FeO

其中，FeSO4與FeO在酸與細菌作用下又轉化為Fe2(SO4)3并繼續反應。

2. 3適宜采用濕法冶金工藝處理的銅礦石類型

????對于氧化銅礦石，只要控制礦石粒度，一般都能獲得較滿意的浸出效果。但硫化銅礦石按其礦物種類不同，其浸出效果差異較大。國外目前采用生物氧化工藝處理的銅礦石基本上以次生硫化銅礦石(輝銅礦、藍輝銅礦、銅藍等)為主，而對原生硫化銅礦石目前仍以火法處理。

????就礦石類型來看，目前濕法工藝主要處理斑巖型銅礦，這主要是斑巖型銅礦規模較大，含堿性脈石少，是硫酸浸出理想的原料。如國內的德興銅礦、紫金山銅礦、中條山銅礦峪礦、大寶山銅礦等。我國矽卡巖型銅礦數量多，占50%以上，儲量占總儲量的29 0 o，一般規模較小，零星分散，礦體賦存條件復雜，多數適宜于地下開采，開采成本較高。另外含堿性脈石較多，不利于用硫酸浸出。

3濕法冶金工藝在