一种铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，属于湿法加工铜精矿领域。
【背景技术】
[0002] 五水硫酸铜是重要的铜化合物，用途随纯度而异，其在石油化工、化学工业、染料 工业、涂料工业、电镀工业、农业、医药、食品等方面均有广泛的用途。硫酸铜的生产主要来 源于铜矿的采选和冶炼。随着科技的进步，能耗、效率、环保等要求越来越高，这就使得现有 硫酸铜生产工艺受到了冲击，寻找新的生产方法势在必行。
[0003] 我国矿产资源的显著特点是低品位、复杂难处理矿居多。传统采选冶工艺在处理 这些低品位复杂矿产资源时，效率低、流程长、成本高、污染重。这些问题迫使矿物加工科技 的发展面临新的挑战，必须加强基础理论研宄和新技术开发。目前，铜矿冶金工业的对象大 多是以辉铜矿为主的铜矿石，而储量最丰富的低品位原生硫化铜矿石由于浸出效率低，生 产周期长，难以大规模应用，这是产业发展的瓶颈。
[0004] 硫化铜矿以黄铜矿（CuFeS2)最为重要，同时分布最为广泛，在大规模开采硫化矿 物的过程中所产生的矿渣和尾矿，在微生物的作用下会迅速氧化生成酸性矿山废水，往往 具有较强的酸性，而且富含硫酸盐和重金属，对矿区及周边地区的生态环境具有很大的危 害，成为人们最为关注的环境问题之一。
[0005] 近年来，随着铜矿石开采品位的逐渐下降，难处理矿石的增加以及对二氧化硫所 造成的环境污染的普遍关注，特别是铜价的大幅度波动使人们越来越重视湿法冶金技术。 黄铜矿是铜冶炼工业中的最常用的原料，因此采用湿法冶金技术处理黄铜矿对冶金工作者 来说是最具有现实意义的课题。湿法冶金工艺处理黄铜矿具有经营成本低，氧化速度快，分 解硫化物彻底，环境污染小，回收率较高等优点。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种铜精矿湿法氧化制 备硫酸铜的方法，该方法具有铜离子浸出率高，产品纯度高，能耗较低，易于操作的特点。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铜精矿湿法氧化制备硫酸铜 的方法，包括有以下步骤：
[0008] 1)首先将磨好的铜精矿粉分散在浸出溶液中，矿浆浓度维持在1 %?10%，用稀 硫酸调节PH值1?2,加入氧化剂，通入空气进行铜离子浸出反应，空气分压0. 1?IMPa ;
[0009] 2)将步骤1)的溶液经过滤得到含铜离子的滤液，向其中加入铁肩作为置换剂，并 用硫酸调节所得置换液的PH值，进行反应，然后将洗净、晾干得到的海绵铜置于马弗炉中 恒温焙烧，得到氧化铜粉末；
[0010] 3)将得到的氧化铜粉末进行酸浸反应制备硫酸铜。
[0011] 按上述方案，所述的铜精矿为程潮铁矿所生产的铜精矿。
[0012] 按上述方案，步骤1)所述的氧化剂为硫酸铁，所加入硫酸铁的量满足Fe3+/Cu = 1?3〇
[0013] 按上述方案，步骤1)所述的反应温度为70?100°C，反应时间1?5h。
[0014] 按上述方案，步骤2)所述的铁肩加入量为理论用量的1?3倍。
[0015] 按上述方案，步骤2)所述的pH值为1?3,反应温度30?60°C，反应时间1? 5h〇
[0016] 按上述方案，步骤2)所述的焙烧反应温度400?800°C，反应时间1?5h。
[0017] 按上述方案，步骤3)所述的氧化铜粉末进行酸浸反应制备硫酸铜具体步骤是：维 持酸浸反应体系中液固比为1 :1?5 :1，且调节pH值1?3,反应温度70?100°C，反应时 间1?5h ;所得到的氧化铜浸出液过滤，滤液加浓硫酸控制pH值2. 5?3. 0之间，在90? l〇〇°C温度下进行蒸发浓缩，当溶液表面出现晶膜时停止蒸发水分并开动搅拌装置，控制降 温速度及搅拌速度，溶液经浓缩、结晶即得五水硫酸铜晶体。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点是：
[0019] 1)以三价铁离子和空气为氧化剂对铜精矿进行湿法浸出，方法简单，容易操作，能 耗低，矿石中铜的浸出率可达98%以上；
[0020] 2)以铁肩为置换剂制备海绵铜，方法简单易行，通过控制置换条件，海绵铜的置换 率可达95%以上，海绵铜纯度可达90% ;
[0021] 3)制取海绵铜所得到的置换液中，主要含硫酸亚铁，在其中通入空气，将硫酸亚铁 氧化，得到三价铁离子溶液，循环至第一步铜的浸出使用，有效降低了废液排放，实现了生 产中的循环利用；
[0022] 4)海绵铜经焙烧氧化制取氧化铜，氧化铜酸浸得到硫酸铜溶液，氧化铜的浸出率 可达97%以上。硫酸铜溶液，经浓缩、结晶可得五水硫酸铜晶体，其纯度可达97%以上。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0024] 武汉钢铁集团矿业公司程潮铁矿铜精矿矿石成分分析如下：
[0025]
【主权项】
1. 一种铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，包括有以下步骤： 1) 首先将磨好的铜精矿粉分散在浸出溶液中，矿浆浓度维持在1%?10%，用稀硫酸 调节pH值1?2,加入氧化剂，通入空气进行铜离子浸出反应，空气分压0. 1?IMPa ; 2) 将步骤1)的溶液经过滤得到含铜离子的滤液，向其中加入铁肩作为置换剂，并用硫 酸调节所得置换液的pH值，进行反应，然后将洗净、晾干得到的海绵铜置于马弗炉中恒温 焙烧，得到氧化铜粉末； 3) 将得到的氧化铜粉末进行酸浸反应制备硫酸铜。
2. 根据权利要求1所述的铁矿铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于所述的 铜精矿为程潮铁矿所生产的铜精矿。
3. 根据权利要求1所述的铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于步骤1)所述 的氧化剂为硫酸铁，所加入硫酸铁的量满足Fe 3+/Cu = 1?3,摩尔比计。
4. 根据权利要求1所述的铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于步骤1)所述 的反应温度为70?100°C，反应时间1?5h。
5. 根据权利要求1所述的铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于步骤2)所述 的铁肩加入量为理论用量的1?3倍。
6. 根据权利要求1所述的铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于步骤2)所述 的pH值为1?3,反应温度30?60°C，反应时间1?5h。
7. 根据权利要求1所述的铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于步骤2)所述 的焙烧反应温度400?800°C，反应时间1?5h。
8. 根据权利要求1所述的铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，其特征在于步骤3)所述 的氧化铜粉末进行酸浸反应制备硫酸铜具体步骤是：维持酸浸反应体系中液固比为1 :1? 5 :1，且调节pH值1?3,反应温度70?100°C，反应时间1?5h ;所得到的氧化铜浸出液 过滤，滤液加浓硫酸控制pH值2. 5?3. 0之间，在90?100°C温度下进行蒸发浓缩，当溶液 表面出现晶膜时停止蒸发水分并开动搅拌装置，控制降温速度及搅拌速度，溶液经浓缩、结 晶即得五水硫酸铜晶体。
【专利摘要】本发明涉及一种铜精矿湿法氧化制备硫酸铜的方法，包括有以下步骤：1)首先将磨好的铜精矿粉分散在浸出溶液中，用稀硫酸调节pH值1～2，加入氧化剂，通入空气进行铜离子浸出；2)溶液经过滤得到含铜离子的滤液，向其中加入铁屑作为置换剂，并用硫酸调节所得置换液的pH值，进行反应，恒温焙烧，得到氧化铜粉末；3)将得到的氧化铜粉末进行酸浸反应制备硫酸铜。本发明的优点是：1)方法简单，容易操作，能耗低，矿石中铜的浸出率可达98％以上；2)海绵铜纯度可达90％；3)实现了生产中的循环利用；4)氧化铜的浸出率可达97％以上。硫酸铜溶液，经浓缩、结晶可得五水硫酸铜晶体，其纯度可达97％以上。
【IPC分类】C01G3-10, C22B3-04, C22B15-00, C22B3-46
【公开号】CN104611572
【申请号】CN201510016716
【发明人】吴江渝, 刘曙, 张勇, 谈华新, 王西兵
【申请人】武汉工程大学, 武汉钢铁集团矿业有限责任公司程潮铁矿
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月13日