黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，包括1)碱熔炼预处理步骤：在黄铜矿中加入一定量的碱，在一定温度下熔炼一定的时间；和2）低温加压浸出步骤：将预处理的所述黄铜矿在硫酸体系中，在一定温度、压力和初始硫酸浓度条件下浸出。采用本发明的方法，不会产生SO2低空污染问题，过程清洁环保。经预处理后，虽然黄铜矿仍是铜最主要的赋存形式，但其晶格结构发生明显变化，且可在低温条件下实现黄铜矿高效直接浸出，铜浸出率提高到90%，有效解决了黄铜矿浸出钝化难题。
【专利说明】黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及复杂硫化铜矿湿法冶炼【技术领域】，特别涉及一种黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺。
【背景技术】
[0002]随着全世界铜资源的逐渐贫化和复杂化以及对铜冶炼过程环保要求的不断提高，湿法炼铜技术研究日渐活跃。在复杂硫化铜矿物中，铜多以黄铜矿形式赋存，而原生黄铜矿结构稳定，分解困难。为克服浸出钝化问题、提高浸出速率，黄铜矿直接浸出时往往需要高温高压条件(T≤220°C，P≤3.0MPa)。
[0003]为降低黄铜矿浸出温度和压力，多项研究提出了焙烧预处理的方法，例如:张振健[汤丹铜精矿焙烧-氨浸-萃取电积新工艺研究，有色金属(冶炼部分)，1999，(4): 16-20]针对汤丹铜精矿提出先在550~600°C条件下焙烧脱硫，使黄铜矿转变成易浸出的氧化物或硫酸铜，进而密闭氨浸；土耳其Akcil [Apreliminary researchon acid pressure leaching of pyritic copper ore in Kure Copper Mine,MineralsEngineering, 2002，(15): 1193-1197]在640°C条件下对黄铜矿进行焙烧预处理，进而对焙砂进行低温加压浸出，但上述焙烧预处理方法都无法回避SO2回收问题。虽然焙烧过程中加入石灰或碳酸钙可使硫以CaSO4形式固化在焙砂中，避免SO2污染，但丁伟安[硫化铜精矿石灰焙烧-浸出工艺研究，新疆有色金属，1996，(2):23-26]和蔡超君等人[硫化铜精矿加碳酸钙焙烧表观动力学研究，有色金属(冶炼部分)，2004，(3):2-6]的研究显示固硫焙烧中大量Ca2+引入将对后续工序带来影响。宋宁等人[黄铜矿加硫焙烧提铜新工艺，有色金属，2005，57(2):84-87 ;黄铜矿硫化焙烧相变浸出的研究，有色金属(冶炼部分)，2005，(3):10-13]提出硫化相变预处理的方法，即在350~400°C、氩气保护和单质硫存在条件下对黄铜矿进行焙烧，经硫化相变反应，黄铜矿转化为铜蓝矿和黄铁矿。在常压条件下为使铜蓝矿有效溶出，采用CuCl2+HCl+NaCl混合氯化物溶液作浸出剂。由于浸出过程中易生成难溶的Cu2Cl2,故需过量氯化物，总氯浓度高达6.0mol/L,这对设备防腐提出较高要求。中国专利ZL200910115866.6公开了对以黄铜矿、黝铜矿为主要矿物的复杂硫化铜矿进行热活化预处理，进而在硫酸体系中加压浸出，虽然浸出温度可显著降至180°C,但温度仍偏高,总压也高约1.8MPa。由于温度远高于单质硫熔点,根据Peters.E[Hydrometallurgical process innovation, Hydrometallurgy, 1992, 29(1/3):431-459]的研究报告，浸出过程中应加入木质素磺酸盐作硫分散剂，而且据冯亚平等人[黄铜矿加压浸出生产硫酸铜工艺的研究，矿冶，2010, 19(2):43-46]研究表明不可避免约有20%的硫氧化成硫酸。
[0004]因此，仍旧需要一种全新的黄铜矿清洁浸出工艺，既能有效解决黄铜矿浸出钝化难题，保证高的铜浸出率，又不会产生SO2低空污染问题，过程清洁环保。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决黄铜矿浸出钝化问题，提供一种清洁的碱熔炼预处理方法，进而实现黄铜矿在低温条件下在硫酸体系中直接高效浸出。
[0006]为实现以上本发明的目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]一种黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，包括以下步骤:
[0008]I)碱熔炼预处理:在黄铜矿中加入一定量的碱，并在一定温度条件下进行熔炼处理；
[0009]2)低温加压浸出:将步骤I)预处理后的所述黄铜矿在硫酸体系中，在低温加压条件下浸出铜。
[0010]在一个优选的实施方案中，所述碱熔炼预处理步骤在惰性气氛保护条件下进行，所述惰性气氛选自氮气或氩气中的任一种或组合。
[0011]在一个更为优选的实施方案中，所述碱熔炼预处理步骤中熔炼温度700~900°C，熔炼时间2.0~4.0h，碱用量为所述黄铜矿重量的10%~30% ;所述碱选自Na2CO3、NaHCO3、K2C03、KHCO3> NaOH或KOH中的任一种或组合，但不限于此。
[0012]进一步地优选，所述碱熔炼预处理步骤中熔炼温度750~850°C，熔炼时间2.5~3.5h，碱用量为所述黄铜矿重量的15%~25% ;所述碱选自Na2CO3或NaOH中的任一种或组合，更优选地，所述碱选自N a2C03。
[0013]更进一步优选地，所述碱熔炼预处理步骤中熔炼温度800°C，熔炼时间3.0h,碱用量为所述黄铜矿重量的20% ;所述碱选自Na2C03。
[0014]在一个优选的实施方案中，所述低温加压浸出步骤的工艺条件为:浸出温度90~115。。，浸出时间2.0~4.0h,氧分压0.4~0.7MPa，初始硫酸浓度1.4~1.7mol/L，液固比mL/g 为(4 ~6)/I,揽祥转速 50 ~1000r/min。
[0015]进一步地优选，所述低温加压浸出步骤中浸出温度110°C，浸出时间3.0h，氧分压
0.6MPa,初始硫酸浓度1.6mol/L,液固比mL/g为5/1,搅拌转速550r/min。
[0016]本发明的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，通过对黄铜矿进行碱熔炼预处理，在预处理过程中硫的挥发损失为零，因此不会产生SO2低空污染问题，过程清洁环保。经预处理后，虽然黄铜矿仍是铜最主要的赋存形式，但其晶格结构发生明显变化，且有少量等方黄铜矿新相生成。预处理后黄铜矿在硫酸体系中即使温度低至110°C也可实现高效直接浸出，铜浸出率由预处理前不足30%提高到90%，有效解决了黄铜矿浸出钝化难题。
[0017]本发明的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，由于浸出温度低至单质硫熔点以下，总压力也低至0.8MPa，因此，浸出过程中无需引入硫分散剂，单质硫产物也不会进一步氧化生成硫酸。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为熔炼温度对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
[0019]图2为Na2CO3用量对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
[0020]图3为熔炼时间对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
[0021]图4为浸出温度对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
[0022]图5为氧分压对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
[0023]图6为初始硫酸浓度对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。[0024]图7为浸出时间对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
[0025]图8为液固比对预处理后黄铜矿铜浸出率影响的曲线。
【具体实施方式】
[0026]下面结合更具体的实施方式对本发明做进一步展开说明，但需要指出的是，本发明的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺并不限于这种特定的工艺条件。对于本领域技术人员显然可以理解的是，以下的说明内容即使不做任何调整或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他工艺条件。
[0027]本发明所指的黄铜矿是指以黄铜矿为主要矿相的硫化铜精矿。以下实施例的黄铜矿粒度均为100%-325目，含铜31.69%，铅、锌、砷含量均较低，分别为0.03%,0.1%和〈0.02%。
[0028]本发明采取的技术方案:黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺包括以下步骤:
[0029]A)黄铜矿碱熔炼预处理，氮气保护，熔炼温度700~900°C，熔炼时间2.0~4.0h,Na2CO3用量为所述黄铜矿重量的10%~30%。
[0030]B)低温加压浸出，浸出温度90~115°C,浸出时间2.0~3.0h,氧分压0.4~
0.7MPa，初始硫酸浓度1.4~1.7mol/L,液固比mL/g为(4~6) /1，搅拌转速50~1000r/min0
[0031]在本发明中，所述浸出步骤在充分搅拌的条件下，搅拌转速对铜浸出率的影响较小。通常情况下，随着搅拌转速由慢到快，铜浸出率会先提高，后随着转速的继续变快而逐渐平稳。因此本发明选择一个满足充分搅拌转速又不是非常快的转速。
[0032]在本发明中，铜的浸出率是衡量发明技术先进性的重要指标，其中:
[0033]
【权利要求】
1.一种黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，包括以下步骤: 1)碱熔炼预处理:在黄铜矿中加入一定量的碱，并在一定温度条件下进行熔炼处理； 2)低温加压浸出:将步骤I)预处理后的所述黄铜矿在硫酸体系中，在低温加压条件下浸出铜。
2.根据权利要求1所述的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其特征在于所述碱熔炼预处理步骤在惰性气氛保护条件下进行，所述惰性气氛选自氮气或氩气中的任一种或组合。
3.根据权利要求1或2所述的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其特征在于所述碱熔炼预处理步骤中熔炼温度700~900°C，熔炼时间2.0~4.0h,碱用量为所述黄铜矿重量的10%~30% ;所述碱选自Na2C03、NaHC03、K2C03、KHCO3、NaOH或KOH中的任一种或组合ο
4.根据利要求3所述的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其特征在于所述碱熔炼预处理步骤中熔炼温度750~850°C，熔炼时间2.5~3.5h，碱用量为所述黄铜矿重量的15%~25% ;所述碱选自Na2CO3或NaOH中的任一种或组合。
5.根据权利要求4所述的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其特征在于所述碱熔炼预处理步骤中熔炼温度800°C，熔炼时间3.0h，碱用量为所述黄铜矿重量的20% ;所述碱选自Na2CO3。
6.根据权利要求1所述的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其特征在于所述低温加压浸出步骤的工艺条件为:浸出温度90~115°C，浸出时间2.0~4.0h，氧分压.0.4~0.7MPa，初始硫酸浓度1.4~1.7mol/L，液固比mL/g为(4~6)/I，搅拌转速50~1000r/min。
7.根据权利要求6所述的黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其特征在于所述低温加压浸出步骤中浸出温度110°c，浸出时间3.0h，氧分压0.6MPa，初始硫酸浓度.1.6mol/L,液固比 mL/g 为 5/1,搅拌转速 550r/min。
【文档编号】C22B15/00GK103773946SQ201410014051
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】徐志峰, 邹来昌, 王瑞祥, 王春, 衷水平, 蓝碧波 申请人:江西理工大学