CN102534658B - 一种用铜矿石快速制备电解铜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，它是将含铜量在1％-3％的氧化矿或者是含硅矿、自然原生矿铜矿石破碎后用喷淋装置连续循环向矿石颗粒喷淋硫酸浓度8-15％、氢氟酸浓度0.2-0.4％和高锰酸钾浓度0.15-0.3％的强氧化剂溶液，连续循环喷淋24-48小时后，将强氧化剂混合溶液存放池内的含铜离子溶液过滤除杂后放入二氧化钙净化该溶液，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜。它是一种通过采用强催化剂、强氧化剂快速化学反应，把铜矿石中铜粉子快速分解出来且生产成本低、回收率高的快速制备电解铜的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种由铜矿石电解制备有色金属铜的工艺，它是通过采用强催化剂、强氧化剂快速化学反应，把铜矿石中铜粉子快速分解出来，提纯成硫酸铜液后电解制备电解铜的方法。本方法特别适用于铜含量较低的氧化铜矿矿石、高硅灰铜矿矿石和古代尾矿低含量铜矿矿石快速制备电解铜。
背景技术
目前，有大量铜含量(铜含量1-3％)较低的铜矿石，由于工艺和生产成本高的原因，多种方法均不能快速、低成本提取铜，致使这些矿石成为垃圾、废物被扔掉。例如：含硅大于60％的原生灰铜矿，如果熔解硅铜矿需要用2100度，用火法很难熔解出来，用焦炭熔解其最高温度1450度，所以采用熔解的方法提取铜，将浪费大量的能源；如果用浮选机选有60％氧化铜粉将随水漂走，回收率只在30％左右，投资大，收益小。虽然中国有几千年铜历史，古人留下来的古代尾铜矿，有上万亿吨，其含铜量较低只在1％-3％，但是采用现有技术的用火、用水选方法很难回收提取，使这些矿石成为没有开采价值的废物，有很多中小型企业试图开采或从中提取铜都收益很小，有的甚至倒闭。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过采用强催化剂、强氧化剂快速化学反应，把铜矿石中铜粉子快速分解出来且生产成本低、回收率高的一种用铜矿石快速制备电解铜的方法。
本发明的目的可以通过下述的技术方案来实现：
一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，它是将铜矿石破碎成10mm以下的颗粒，把破碎的矿石颗粒堆放到硬化后的地面上，用喷淋装置连续循环向矿石颗粒堆的矿石上喷淋强氧化剂溶液，所述的强氧化剂溶液为硫酸浓度8-15％、氢氟酸浓度0.2-0.4％和高锰酸钾浓度0.15-0.3％的混合溶液，在硬化后的地面上建有强氧化剂混合溶液存放池，所述的连续循环喷淋强氧化剂溶液，是将混合好的强氧化剂混合溶液放入强氧化剂混合溶液存放池内，喷淋装置的强氧化剂混合溶液吸入口在强氧化剂混合溶液存放池内并被强氧化剂混合溶液的液面覆盖，矿石颗粒堆经喷淋后的强氧化剂混合溶液由矿石颗粒堆底部再流入强氧化剂混合溶液存放池内，在连续循环喷淋过程中检测强氧化剂混合溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度，通过在强氧化剂混合溶液存放池内补充硫酸、氢氟酸和高锰酸钾以保持强氧化剂溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾为上述浓度范围，连续循环喷淋24-48小时后，将强氧化剂混合溶液存放池内的含有铜离子的强氧化剂混合溶液过滤除杂，取出过滤除杂后的强氧化剂混合溶液，在过滤除杂后的强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙0.8-1.2公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化3-5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜，制备电解铜后的费电解液再循环到强氧化剂混合溶液存放池内可作为强氧化剂混合溶液的添加液体再此进行连续循环喷淋利用。
本发明的目的还可以通过下述的技术方案来实现：
本发明所述的所述的强氧化剂混合溶液为硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的水溶液，硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度为重量百分比浓度，所述的铜矿石为氧化铜矿矿石或者是高硅灰铜矿矿石、古代尾矿低含量铜矿矿石，在向矿石颗粒堆连续循环喷淋强氧化剂溶液制备含铜离子的强氧化剂混合溶液过程中的环境温度在摄氏35度以上，铜矿石的含铜量在2％以上。
本发明铜矿石与强氧化剂混合溶液的重量比为1比0.5至1比2。
本发明强氧化剂混合溶液为硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的混合溶液，铜矿石与强氧化混合剂溶液的重量比为1比0.5，铜矿石的含铜量为2％，铜矿石的含铜量每增加一个百分点强氧化剂混合溶液中硫酸的浓度增加0.3％。
本发明所述的所述的强氧化剂混合溶液存放池为低于矿石颗粒堆放地面的3个周转存放池，强氧化剂混合溶液的配置方法是先按比例在第一存放池内放入水和硫酸、氢氟酸以及高锰酸钾，2小时后水和硫酸、氢氟酸以及高锰酸钾溶解混合均匀制成硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的强氧化剂混合溶液，喷淋装置先吸入第一存放池内的强氧化剂混合溶液连续循环喷淋，喷淋过程中第一存放池的溢流口由高到低逐渐打开，第一存放池内上部的强氧化剂混合溶液流入第二存放池内，24小时后喷淋装置吸入口放入第二存放池内，吸入第二存放池内的强氧化剂混合溶液连续循环喷淋，用第二存放池内的强氧化剂混合溶液再连续循环喷淋24小时后停止喷淋，将第一存放池和第二存放池内的强氧化剂混合溶液过滤除杂后全部放入第三存放池内，向第三存放池内强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙1公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜。强氧化剂混合溶液中含有被酸从矿石中置换出来的铜离子(以硫酸铜等形式出现)，所以强氧化剂混合溶液中含有铜离子，俗称该混合溶液为铜液、含铜溶液等。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、采用化学提取方法。速度快、操作简单、成本低，仅仅通过将氧化矿、含硅矿、自然原生矿，破碎成10mm，堆入到防污场面上堆成长方形，用喷淋装置往矿石上面喷淋，催化剂、酸、氢氟酸和高孟酸钾流出液体成绿色物(硫酸铜-含铜溶液)，反复用喷淋装置催化分解24小时，测量一下三种化学剂，低于要求时及时补充上并继续喷淋，如温度低于应采取措施增加温度，在喷淋过程中温度大于35％，只要求含铜量矿石最低不低于1％(现有技术视其为废物)、颗粒小于10mm即可快速制备铜液一次性可生产电解国标铜。
2、废物利用、节约能源，符合国家产业政策。本发明代替了原有水选、火法冶炼的工艺，克服了原有技术不足，工艺简单投资小、见效快，回收率高。解决了大量低含铜量氧化矿、含硅矿、自然原生矿对环境的污染，尤其对古代尾矿铜矿石的有效利用，快速制备铜液一次性可生产电解国标铜。可产生巨大的社会效益和经济效益。
3、制备电解铜后的费电解液再循环到强氧化剂混合溶液存放池内，可再次作为强氧化剂混合溶液的水在加入氧化剂后进行连续循环喷淋，生产过程无废液全过程环保、无污染。
具体实施方式
实施方式一：一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，它是将含铜量在1％-3％的氧化矿或者是含硅矿、自然原生矿铜矿石破碎成10mm以下的颗粒，把破碎的矿石颗粒堆放到硬化后的地面上，用喷淋装置连续循环向矿石颗粒堆的矿石上喷淋强氧化剂溶液，所述的强氧化剂溶液为硫酸浓度8-15％、氢氟酸浓度0.2-0.4％和高锰酸钾浓度0.15-0.3％的混合溶液(硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的水溶液，浓度为重量百分比浓度)，在硬化后的地面上建有强氧化剂混合溶液存放池，所述的连续循环喷淋强氧化剂溶液，是将混合好的强氧化剂混合溶液放入强氧化剂混合溶液存放池内，喷淋装置的强氧化剂混合溶液吸入口在强氧化剂混合溶液存放池内并被强氧化剂混合溶液的液面覆盖，矿石颗粒堆喷淋后的强氧化剂混合溶液由矿石颗粒堆底部再流入强氧化剂混合溶液存放池内，在连续循环喷淋过程中检测强氧化剂混合溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度，通过在强氧化剂混合溶液存放池内补充硫酸、氢氟酸和高锰酸钾以保持强氧化剂溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾为上述浓度，连续循环喷淋24-48小时后，将强氧化剂混合溶液存放池内的含铜离子溶液过滤除杂，取出过滤除杂后的强氧化剂混合溶液，在强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙0.8-1.2公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化3-5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜。所述的强氧化剂混合溶液为硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的水溶液，硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度为重量百分比浓度，在向矿石颗粒堆连续循环喷淋强氧化剂溶液制备含铜的强氧化剂混合溶液过程中的环境温度在摄氏35度以上。
实施方式二：一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，它是将含铜量在1％-3％的氧化矿或者是含硅矿、自然原生矿铜矿石破碎成10mm以下的颗粒，把破碎的矿石颗粒堆放到硬化后的地面上，用喷淋装置连续循环向矿石颗粒堆的矿石上喷淋强氧化剂溶液，强氧化剂混合溶液为硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的混合溶液，铜矿石与强氧化混合剂溶液的重量比为1比0.5，铜矿石的含铜量为2％，铜矿石的含铜量每增加一个百分点强氧化剂混合溶液中硫酸的浓度增加0.3％。铜矿石与强氧化剂混合溶液的重量比为1比1。在连续循环喷淋过程中检测强氧化剂混合溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度，通过在强氧化剂混合溶液存放池内补充硫酸、氢氟酸和高锰酸钾以保持强氧化剂溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾为上述浓度，连续循环喷淋48小时后，将强氧化剂混合溶液存放池内的含有铜离子的强氧化剂混合溶液过滤除杂，取出过滤除杂后的强氧化剂混合溶液，在强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙1.2公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜。所述的强氧化剂混合溶液为硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的水溶液，硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度为重量百分比浓度，在向矿石颗粒堆连续循环喷淋强氧化剂溶液制备含铜离子的强氧化剂混合溶液过程中的环境温度在摄氏35度以上。
实施方式三：本发明所述的强氧化剂混合溶液存放池为低于矿石颗粒堆放地面的3个周转存放池，按比例在第一存放池内放入水和硫酸、氢氟酸以及高锰酸钾2小时后水和硫酸、氢氟酸以及高锰酸钾溶解混合均匀(可以采用搅拌方式混合均匀)制成硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的强氧化剂混合溶液，喷淋装置吸入第一存放池内的强氧化剂混合溶液连续循环喷淋，喷淋过程中第一存放池的溢流口由高到低逐渐打开，第一存放池内上不的强氧化剂混合溶液流入第一存放池内，24小时后喷淋装置吸入第二存放池内的强氧化剂混合溶液连续循环喷淋，用第二存放池内的强氧化剂混合溶液再连续循环喷淋24小时后停止喷淋，将第一存放池和第二存放池内的强氧化剂混合溶液过滤除杂后全部放入第三存放池内，向第三存放池内强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙1公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜。
实施方式四：本发明在新建地面用防污防酸水泥硬化场地喷淋，再在水泥硬化场地建三个存放池(存液体池)，第一存放池放入水后混合放入催化、氧化剂，根据存放池的水量，催化、氧化剂按硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的比例放入(均为重量百分比)，2小时后可直接用防污装置将喷淋装置的入液口罩住，开始在长方形矿石堆上喷淋强氧化剂混合溶液，强氧化剂混合溶液与铜矿石起到化学反应，快速催化出液体(液体是绿色就是含铜离子混合液)，分解催化35-48小时，可把矿中铜粉子分解出，催化20小时测量各三种催化、氧化剂的化学含量，成份如低，及时补充上，把铜矿中的铜分子通过催化快速溶解到混合液体中，快速制备出含铜离子混合液时的温度35度以上，将含铜离子混合液(强氧化剂混合溶液)用净化剂二氧化钙5小时后可进入电解槽，可生产国标电解铜。
Claims (5)
1.一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，其特征在于：将铜矿石破碎成10mm以下的颗粒，把破碎的矿石颗粒堆放到硬化后的地面上，用喷淋装置连续循环向矿石颗粒堆的矿石上喷淋强氧化剂溶液，所述的强氧化剂溶液为硫酸浓度8-15％、氢氟酸浓度0.2-0.4％和高锰酸钾浓度0.15-0.3％的混合溶液，在硬化后的地面上建有强氧化剂混合溶液存放池，所述的连续循环喷淋强氧化剂溶液，是将混合好的强氧化剂混合溶液放入强氧化剂混合溶液存放池内，喷淋装置的强氧化剂混合溶液吸入口在强氧化剂混合溶液存放池内并被强氧化剂混合溶液的液面覆盖，矿石颗粒堆经喷淋后的强氧化剂混合溶液由矿石颗粒堆底部再流入强氧化剂混合溶液存放池内，在连续循环喷淋过程中检测强氧化剂混合溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度，通过在强氧化剂混合溶液存放池内补充硫酸、氢氟酸和高锰酸钾以保持强氧化剂溶液中硫酸、氢氟酸和高锰酸钾为上述浓度范围，连续循环喷淋24-48小时后，将强氧化剂混合溶液存放池内的含有铜离子的强氧化剂混合溶液过滤除杂，取出过滤除杂后的强氧化剂混合溶液，在过滤除杂后的强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙0.8-1.2公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化3-5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜，制备电解铜后的废电解液再循环到强氧化剂混合溶液存放池内可作为强氧化剂混合溶液的添加液体再此进行连续循环喷淋利用。
2.根据权利要求1所述的一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，其特征在于：所述的强氧化剂混合溶液为硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的水溶液，硫酸、氢氟酸和高锰酸钾的浓度为重量百分比浓度，所述的铜矿石为氧化铜矿矿石或者是高硅灰铜矿矿石、古代尾矿低含量铜矿矿石，在向矿石颗粒堆连续循环喷淋强氧化剂溶液制备含铜离子的强氧化剂混合溶液过程中的环境温度在摄氏35度，铜矿石的含铜量为2％-3％。
3.根据权利要求1或2所述的一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，其特征在于：铜矿石与强氧化剂混合溶液的重量比为1比0.5至1比2。
4.根据权利要求1或2所述的一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，其特征在于：强氧化剂混合溶液为硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的混合溶液，铜矿石与强氧化混合剂溶液的重量比为1比0.5，铜矿石的含铜量为2％，铜矿石的含铜量每增加一个百分点强氧化剂混合溶液中硫酸的浓度增加0.3％。
5.根据权利要求4所述的一种用铜矿石快速制备电解铜的方法，其特征在于：所述的强氧化剂混合溶液存放池为低于矿石颗粒堆放地面的3个周转存放池，强氧化剂混合溶液的配置方法是先按比例在第一存放池内放入水和硫酸、氢氟酸以及高锰酸钾，2小时后水和硫酸、氢氟酸以及高锰酸钾溶解混合均匀制成硫酸浓度10％、氢氟酸浓度0.3％和高锰酸钾浓度0.2％的强氧化剂混合溶液，喷淋装置先吸入第一存放池内的强氧化剂混合溶液连续循环喷淋，喷淋过程中第一存放池的溢流口由高到低逐渐打开，第一存放池内上部的强氧化剂混合溶液流入第二存放池内，24小时后喷淋装置吸入口放入第二存放池内，吸入第二存放池内的强氧化剂混合溶液连续循环喷淋，用第二存放池内的强氧化剂混合溶液再连续循环喷淋24小时后停止喷淋，将第一存放池和第二存放池内的强氧化剂混合溶液过滤除杂后全部放入第三存放池内，向第三存放池内强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙净化该溶液，二氧化钙的放入量为每立方米强氧化剂混合溶液中放入二氧化钙1公斤，用二氧化钙将强氧化剂混合溶液净化5小时后，取出净化后的强氧化剂混合溶液放入电解槽内制备电解铜。
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