湿法铜冶炼工艺.ppt
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1、 第第 九九 章章 湿湿 法法 炼炼 铜铜19.1 概概 述述9.1.1湿法炼铜的概念、发展历史及应用湿法炼铜的概念、发展历史及应用概念: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: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(10861100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%。29.1.
2、2湿法炼铜的优点湿法炼铜的优点 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。39.1.3 湿法炼铜的方法和工艺 根据含铜物料的矿物形态、铜品位、脉石成分根据含铜物料的矿物形态、铜品位、脉石成分的不同,主要分以下三种
3、:的不同,主要分以下三种:用于处理硫化铜精矿。用于处理硫化铜精矿。用于处理氧化矿、尾矿、含铜废石、复合矿石。用于处理氧化矿、尾矿、含铜废石、复合矿石。用于处理高钙、镁氧化铜矿或硫化矿的氧化砂。用于处理高钙、镁氧化铜矿或硫化矿的氧化砂。硫酸浸出硫酸浸出萃取萃取电积法电积法2 2 焙烧焙烧浸出净化浸出净化电积法电积法1 1氨浸氨浸萃取萃取电积法电积法3 349.2焙烧-浸出-电积法(Roasting-Leaching-Electrowinning)。9.2.1工艺流程:图 9.1 工艺流程59.2.1硫化铜精矿的焙烧硫化铜精矿的焙烧(1)焙烧的目的焙烧是首道工序,使炉料进行硫酸化焙烧,其目的是使绝
4、大部分的铜变为可溶于稀硫酸的CuSO4和CuOCuSO4,而铁全部变为不溶的氧化物(Fe2O3),产出的SO2供制酸。6(2)焙烧过程热力学主要反应:MeS+3/2O2=MeO+SO22SO2+O2=2SO3MeO+SO3=MeSO4 从以上反应可知,MeS焙烧的主要产物是MeO或MeSO4、SO2和SO3。生成的MeSO4在一定温度下会进行热分解;2MeSO4=MeOMeSO4+SO37图图 9.2 Me-S-O热力学稳定区图热力学稳定区图8(3)焙烧过程动力学 焙烧是固气间的多相反应。反应速度取决于矿粒表面上的化学反应速度和气相中氧分子扩散到矿粒表面的速度。当温度较低时,化学反应速度小于气
5、体的扩散速度,过程总速度取决于表面反应的条件并服从阿累尼乌斯指数定律。当温度较高时,化学反应速度迅速增大并超过气体扩散速度,过程总速度取决于气体的扩散速度。9(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 9-1:10表9-1沸腾焙烧炉的技术条件及指标 指 标国内一厂国内二厂田纳西铜公司(美)恰姆比西铜厂(赞)加斯柏铜厂(加)直径(内径)(米)2.521.6l4754.9高度 (米)7.595.265129.4沸腾层高度 (米)1.31.3-1.31.1床层温度 ()660640680500680525-560炉料水分 (
6、)10.120223010直线速度(米秒)O.23O.42O.13-O.220.150.4空气的体积速度(米3分)27.52814.2100170325420500风帽口风速(米秒)1222-空气过剩系数(a)1.21.3-产品:烟尘 ()303085-80焙砂()707015-20烟气中SO2浓度()-6.715.3-15.0炉料与焙砂中含硫量之差 ()101411.5-221012159给料率(干精矿)(吨日)1910180270220825炉料含铜()17.4-181719202025-床能率(干料)(吨日)3.82415-25553119.2.2焙烧矿的浸出与净化焙烧矿的浸出与净化焙
7、砂 中 Cu主 要 以 CuSO4、CuOCuSO4、Cu2O、CuO存在,而Fe以Fe2O3存在。当用稀硫酸作溶剂时,除CuOFe2O3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8090,H2SO415g/L,焙砂粒度小于0.074mm,采取搅拌浸出。浸出过程1 112净化过程净化过程2 2 浸出液的组成(g/L):50110Cu、218H2SO4、24Fe2+、14Fe3+,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=11.5,T=60时,
8、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+2H2OFe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3+3H2SO413浸出净化设备3 3 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。149.2.3电积过程电积过程 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
9、,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、电积反应 15 电积时的实际槽电压为1.82.5V,电效仅为7792%,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3545,阴极周期可取7天,Dk为150180A/m2,所得电铜含铜为99.599.95%。2、电积实践及技经指标、电积实践及技经指标161、电解废液的处理:电解废液最好全部返回浸出过程但这种平衡很难达到,所以出现废液的处理问题。处理目的:回收其中的有价金属,并回收或中和硫酸以避免它对环境的危害。2、
10、废渣的处理:贵金属含量低的浸出渣可用作炼铅熔剂,其中的有色金属和贵金属在冶炼时进入粗铅中贵金属含量高时则用选矿一湿法冶金联合流程处理以提取贵金属 9.2.4废液及废渣的处理废液及废渣的处理179.2.5 优缺点优缺点 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。189.3硫酸浸出硫酸浸出-萃取萃取-电积法电积法9.3.1该该法的优点法的优点 1 1)建厂投资和生产费用低,生产成本低于火法,具)
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