专利名称：一种处理氧化铜矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理氧化铜矿的方法，具体涉及一种由氧化铜矿提取有价组元铜、镍、铁、硅的方法。
背景技术：
铜在地壳中的平均含量为O. 01%，自然界中已知的铜矿物超过240种，具有工业价值的常见铜矿物约有15种。根据铜化合物的性质，铜矿物分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。由于铜具有强烈的亲硫性，从岩浆源到次生富集带的各个富集阶段，80%的铜矿物属硫化物，目前世界上大部分公司均采用硫化铜矿进行冶炼。铜矿在自然界的作用下，通 过取代、氧化生成许多氧化铜矿，越接近地表氧化越严重。目前提出的氧化铜矿的处理方法有两类先选矿再冶炼和直接化学溶浸法。采用过的几种主要方法有离析法、氨浸法、酸浸-萃取-电积法和酸浸-置换法。离析法炼铜工艺原理为含氧化铜矿石配加少量煤和食盐，在中性和弱还原性气氛中于700 800°C的温度下，离析出来的金属铜粒采用浮选法分离，得到的铜精矿经熔炼得金属铜产品。此法设备投资大、能耗大、环境污染重。低品位碱性矿石采用氨浸法处理。先进行还原焙烧，使结合氧化铜还原成金属铜及单体氧化铜，然后浸出。浸出剂是氨水和碳酸铵，常压浸出温度50°C，铜以铜氨络合物形式被浸出。浸出液经加温蒸煮，使络合物Cu (NH3) 4C03分解，生成黑色氧化铜沉淀，再进行熔炼，产生的氨气和二氧化碳气体回收，循环使用。此法在经济上有待进一步改进。酸浸-萃取-电积工艺和酸浸-置换法都是用稀硫酸作浸出剂，浸出后得到贫铜液，再萃取富集和铁屑置换铜，得到海绵铜。这两种方法酸耗量大且难以过滤。因此，研究处理我国氧化铜矿的新工艺和新技术，对氧化铜矿进行绿色化综合利用具有重要的实际意义和应用价值。
发明内容
针对氧化铜矿未能合理利用的现状，本发明提供一种提取氧化铜矿中的铜、铁、镍、硅的方法。本发明的目的可以通过以下措施实现将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80 μ m以下，将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍、铝、镁等恰好完全反应所需硫酸铵理论值的O. 8 I. 5倍，焙烧温度为300 500°C，时间为I 3h。焙烧过程中可能发生的化学反应有CuO+ (NH4) 2S04 = CuS04+2NH3 +H2O Fe203+4 (NH4) 2S04 = 2NH4Fe (SO4) 2+6ΝΗ3 +3H20 Al203+4 (NH4) 2S04 = 2NH4A1 (SO4) 2+6NH3 +3H20 Ni0+2 (NH4) 2S04 — (NH4) 2Ni (SO4) 2+H20 +2NH3
Mg0+2 (NH4) 2S04 — (NH4) 2Mg (SO4) 2+H20 +2NH3 (NH4) 2S04 = 2NH3 +SO3 +H2O 焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。主要化学反应为2NH3+S03+H20 = (NH4) 2S04焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为2 5 1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为O. 5 2h，温度为20°C 100°C，溶出结束后过滤，滤渣主要为二氧化硅，将滤渣脱水制备成产品微娃粉或用作建筑材料。熟料溶出液沉铁如果溶液中铁浓度小于lg/L，不需进行沉铁工序。如果溶液中铁浓度大于lg/L，则用固体碳酸铵调节溶液pH在I. 5 2. 5，搅拌反应I 2h，反应形成黄铵铁矾，使溶液中铁浓度小于lg/L。反应完毕后过滤，滤渣为黄铵铁矾，洗涤干燥后在700°C下焙烧I 2h，得到氧化铁产品，黄铵铁矾分解过程中产生的尾气用氨水吸收制备硫 酸铵溶液，浓缩后返回氧化铜矿焙烧工序。发生的化学反应为6Fe3++4S042>2NH4++12H20 — (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 I +12H+
(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 -^6Fe203+4S031 +2NH31 +7 H2O 个2NH3+S03+H20 — (NH4)2SO4沉铁后的滤液萃取铜，再进行反萃，使反萃后的溶液含铜40 50g/L，电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液如果氧化铝含量高于5g/L，则用固体碳酸铵调节溶液pH至5. O沉铝，溶液温度保持在60°C，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过多次循环，当镍的浓度达到lg/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。发生的化学反应为Α13++30Γ = Al (OH)3 IΝ 2++20Γ = Ni (OH) 2 IMg2++C0广+H2O — XMgCO3 · yMg (OH) 2 · zH20 I +Η.
附图是一种处理氧化铜矿的方法工艺流程图
具体实施方案实施例I所用氧化铜矿组成为Si0251. 30%, CaO 13. 64%, Fe2O3 13. 49%, Al2O3 9. 69%,CuO 5. 30%, MgO 4. 81%，其它 I. 77%。将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80 μ m以下，将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍恰好完全反应所需硫酸铵理论值的O. 8倍，焙烧温度为350°C，时间为3h。焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为2 1，溶出过程中进行搅拌,溶出时间为2h，温度为20°C，溶出结束后过滤，滤渣脱水用于生产建筑。熟料溶出液用固体碳酸铵调节溶液pH在I. 5，搅拌反应2h，反应形成黄铵铁矾，使溶液中铁浓度小于lg/L。反应完毕后过滤，滤渣为黄铵铁矾，洗涤干燥后在700°C下焙烧lh，得到氧化铁产品，黄铵铁矾分解过程中产生的尾气用氨水吸收制备硫酸铵溶液，浓缩后返回氧化铜矿焙烧工序。沉铁后的滤液萃取铜，再进行反萃，使反萃后的溶液含铜40 50g/L，电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液用固体碳酸铵调节溶液pH至5. O沉铝，溶液温度保持在60°C，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过循环，当镍的浓度达到lg/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。实施例2所用氧化铜矿组成为=SiO260. 44%, Fe2O3 4. 69%, Al2O3 12. 82%, CuO 7. 42%,MgOlO. 25%, NiO O. 59%，其它 3. 79%。将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80 μ m以下，将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍恰好完全反应所需硫酸铵理论值的1.5倍，焙烧温度为500°C，时间为lh。焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。 焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为5 1，溶出过程中进行搅拌,溶出时间为O. 5h，温度为100°C，溶出结束后过滤，滤渣脱水制备成产品微硅粉。沉铁后的滤液萃取铜，再进行反萃，使反萃后的溶液含铜40 50g/L，电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液用固体碳酸铵调节溶液pH至5. O沉铝，溶液温度保持在60°C，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过循环，当镍的浓度达到lg/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。
权利要求
1.ー种处理氧化铜矿的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)研磨将氧化铜矿破碎、磨细至80μ m以下； (2)混料焙烧将磨细的氧化铜矿粉料与一定量硫酸铵均匀混合进行焙烧； (3)溶出将步骤(2)的焙烧熟料用水溶出，液固质量比为2 5: I ; (4)过滤将步骤(3)溶出的物料过滤分离，得到滤液和滤渣； (5)沉铁若熟料溶出液中铁浓度大于lg/L，用固体碳酸铵调节pH值沉铁； (6)提取铜沉铁后的滤液先对铜进行萃取，再进行反萃，反萃后的铜溶液进行电积，得到铜产品； (7)萃取铜后得到的溶液沉铝后返回溶出エ序，使镍、镁等得到富集，再对镍进行萃取， 制备镇广品，沉续制备续广品。
2.根据权カ要求I所述的ー种处理氧化铜矿的方法，其特征在于步骤(2)将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合，加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍等恰好完全反应所需硫酸铵理论值的O. 8 I. 5倍，焙烧温度为300 500°C，时间为I 3h。
3.根据权カ要求I所述的ー种处理氧化铜矿的方法，其特征在于步骤(4)过滤后得到的滤渣脱水制备成微硅粉产品或用于生产建筑。
全文摘要
本发明涉及一种综合利用氧化铜矿的方法将氧化铜矿与硫酸铵混合焙烧，焙烧过程产生的烟气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。焙烧熟料溶出、过滤，得到的滤渣脱水制备成微硅粉产品或用于生产建筑，得到滤液若铁浓度高于1g/L，用碳酸铵调节溶液pH值沉铁，得到黄铵铁矾，黄铵铁矾煅烧制备氧化铁产品。沉铁后的溶液萃取铜，反萃后用于电积铜。萃取铜后的溶液沉铝后返回熟料溶出工序，使镍、镁得到富集，再制备镍产品、镁产品。本发明方法工艺流程简单，设备要求不高，生产成本较低，实现了氧化铜矿的综合利用，整个工艺过程不会对环境造成二次污染，符合绿色化工业生产的要求。
文档编号C22B3/14GK102732720SQ20121009362
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者王佳东, 申晓毅, 翟玉春, 辛海霞 申请人:东北大学