CN102952941A - 一种利用氧化铜矿的方法 - Google Patents

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Abstract

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，得到的溶液用碳酸铵调节pH值沉铁，得到氢氧化铁产品。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得到氢氧化铝产品。沉铝后溶液返回熟料溶出工序，使镍、镁等得到富集，再进行回收。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。

Description

一种利用氧化铜矿的方法
技术领域
本发明涉及一种利用氧化铜矿的方法，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
氧化铜矿石的物质组成、矿石结构差异较大，但存在一定的共性。氧化铜矿含有多种有价组元，如铁、镍、镁等。含铜矿物种类多，绝大多数含有5种以上的氧化铜矿物，如孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、矾类矿物和硅孔雀石等。氧化铜矿物一般伴有大量矿泥，且具有较强的亲水性，对氧化铜矿的选矿会产生不良影响。
目前对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。已应用的主要方法有：离析法、氨浸法、酸浸-萃取-电积法和酸浸-置换法。
离析法炼铜主要用于难选氧化铜矿或不能采用酸浸的碱性矿石。此法工艺简单，尾矿品位低，回收率高，但是设备投资大、能耗大、环境污染重。
低品位氧化铜矿的碱性矿石可以用氨浸法处理。此法在技术上是可行的，但是经济效益差，有待进一步改进。
酸浸-萃取-电积工艺是用稀硫酸作浸出剂，处理含酸性脉石为主的矿石，浸出后得到贫铜液，经萃取富集，除去铁等杂质，反萃得到适于电积提铜的纯净富铜液。此法可以处理低品位氧化铜矿，具有产品质量好、无环境污染等优点，但酸浸耗酸量大且难以过滤。
酸浸-置换法也是用硫酸作浸出剂，得到贫铜液用铁屑置换铜，得到海绵铜，纯度约为70％，作为初级产品再进一步精炼，此法铜的加工成本高。
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80μm以下，将磨细的氧化铜矿粉料与质量分数为60％～98％的硫酸均匀混合。加入硫酸的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍等恰好完全反应所需硫酸理论值的0.7～1.5倍，焙烧温度为250～350℃，时间为0.5～2.5h。焙烧过程中可能发生的化学反应有：
CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O↑
Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O↑
Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O↑
NiO+H2SO4＝NiSO4+H2O↑
MgO+H2SO4＝MgSO4+H2O↑
CaO+H2SO4＝CaSO4+H2O↑
H2SO4＝SO3↑+H2O↑
焙烧过程中产生的烟气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。主要化学反应为：
SO3+H2O＝H2SO4
焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为1.5～5∶1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为0.5～2h，温度为20℃～100℃，溶出结束后过滤，得到滤液和滤渣。滤渣主要成分为二氧化硅，将滤渣脱水制备成产品微硅粉或用作建筑材料。
熟料溶出液沉铁：如果溶液中铁浓度大于1g/L，用固体碳酸铵调节溶液pH在2.5～3.5，溶液温度保持在20℃～80℃，搅拌反应1～2h后溶液中铁浓度小于1g/L，过滤，滤渣为氢氧化铁，洗涤干燥直接作为产品。沉铁过程发生的化学反应为：
Fe3++3OH-＝Fe(OH)3↓
如果溶液中铁浓度小于1g/L，则不需要进行沉铁。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5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，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1g/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：
Al3++3OH-＝Al(OH)3↓
Ni2++2OH-＝Ni(OH)2↓
Mg2++CO3 2-+H2O→xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O↓+H+
附图说明
附图是一种利用氧化铜矿的方法工艺流程图
具体实施方案
实施例1
所用氧化铜矿组成为：SiO2 51.30％，CaO 13.64％，Fe2O3 13.49％，Al2O3 9.69％，CuO 5.30％，MgO 4.81％，其它1.77％。
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下，将磨细的氧化铜矿粉料与质量分数为60％的硫酸均匀混合。加入硫酸的量为氧化铜矿中的铜、铁、铝、镁、钙恰好完全反应所需硫酸理论值的0.7倍，焙烧温度为250℃，时间为2.5h。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1.5∶1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为2h，温度100℃，溶出结束后过滤，滤渣脱水用于生产建筑材料。
滤液用固体碳酸铵调节pH在2.5，搅拌反应2h后溶液中铁浓度小于1g/L，过滤，滤渣为氢氧化铁，洗涤干燥直接作为产品。
沉铁后的滤液先萃取铜，再反萃，反萃后的溶液含铜40～50g/L，再进行电积，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5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，搅拌反应得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。
浸取液可多次循环，当镍的浓度达到1g/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：SiO2 60.44％，Fe2O34.69％，Al2O3 12.82％，CuO 7.42％，MgO10.25％，NiO 0.59％，其它3.79％。
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下，将磨细的氧化铜矿粉料与质量分数为98％的硫酸均匀混合。加入硫酸的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍、铝、镁恰好完全反应所需硫酸理论值的1.5倍，焙烧温度为350℃，时间为0.5h。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0.5h，温度为20℃，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硅粉。
熟料溶出液先萃取铜，再反萃，反萃后的溶液含铜40～50g/L，再进行电积，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5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，搅拌反应得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。
浸取液可多次循环，当镍的浓度达到1g/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。

Claims (3)

1.一种利用氧化铜矿的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)研磨：将氧化铜矿破碎、磨细至80μm以下；
(2)混料焙烧：将磨细的氧化铜矿粉料与一定量硫酸均匀混合进行焙烧；
(3)溶出：将步骤(2)的焙烧熟料用水溶出，液固质量比为1.5～5∶1；
(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：如果熟料溶出液中铁浓度大于1g/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，反萃后的铜溶液中铜含量达到40～50g/L，再进行电积得到铜产品；
(7)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值沉铝，沉铝后的溶液返回溶出工序，使镍、镁等得到富集，沉镍制备镍产品，沉镁制备镁产品。
2.根据权力要求1所述的一种利用氧化铜矿的方法，其特征在于步骤(2)将磨细的氧化铜矿粉料与质量分数为60％～98％的硫酸均匀混合，加入硫酸的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍等恰好完全反应所需硫酸理论值的0.7～1.5倍，焙烧温度为250～350℃，时间为0.5～2.5h。
3.根据权力要求1所述的一种利用氧化铜矿的方法，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作建筑材料。
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