CN104120277A - 原生铜矿石生产海绵铜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是原生铜矿石生产海绵铜的方法，主要解决了现有原生铜矿石中铜提取率较低、提取出溶液中的铜元素利用率较低的问题。本发明主要包括(1)将粒径小于20mm的原生铜矿石颗粒放置在反应池组中；该反应池组由两个以上的反应池构成，且每个反应池中均放置有原生铜矿石颗粒；（2）分段式提取原生铜矿石中的铜；（3）将最后一个反应池中的液体引流到置换池组中；该置换池组由两个以上的置换池组成，且每个置换池中均放置有铁粉；（4）利用铁粉分段式置换出溶液中的铜；（5）置换池中的铁粉与溶液中的铜元素经过分段式置换后即生产出海绵铜。本发明具有铜提取效率高、生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种原生铜矿石颗粒中铜的提取工艺，具体涉及的是一种原生铜矿石生产海绵铜的方法。
背景技术
现有从铜矿石中提取铜的方法有多种，如常规的铜矿石提取方法，包括铜矿石破碎—铜矿石磨粉—铜矿石粉浮选—提纯烘干的步骤。其中，铜矿石粉浮选步骤需要将经过研磨的铜矿石粉进入浮选机，通过与浮选机中添加的各种化学溶剂发生作用，浮选机通过脉石、附属金属矿物质、铜的亲水性等特性的不同，而将铜矿分与之分离。该方法对设备的要求较高，设备投入成本高，且筛选出的铜收率较低。
现阶段也有许多利用硫酸制备海绵铜的工艺，其步骤主要是在反应池中通过硫酸提取出铜矿石中的铜，其是直接在反应池中添加硫酸溶液，反应一段时间后，直接分离出废渣，但这种一次提取的废渣中依然含有一定的铜元素，造成原料浪费的情况发生。
发明内容
本发明的目的在于解决现有铜矿石中铜提取不完全的问题，提供一种有效提高铜矿石中铜提取效率的原生铜矿石生产海绵铜的方法。
为解决上述缺点，本发明的技术方案如下：
原生铜矿石生产海绵铜的方法，主要由以下步骤组成：
(1)将粒径小于20mm的原生铜矿石颗粒放置在反应池组中；该反应池组由两个以上的反应池构成，且每个反应池中均放置有原生铜矿石颗粒；
（2）分段式提取原生铜矿石中的铜
往第一个反应池中加入浓度为50%-55%的硫酸溶液直至淹没其内的原生铜矿石颗粒，当硫酸溶液与原生铜矿石颗粒反应1h-2h后，将前一个反应池中的液体引流到下一个反应池中；当第一个反应池中液体引流出后，及时用浓度为50%-55%的硫酸溶液进行补充；当反应池组中所有反应池中均存在液体时，则将后一个反应池中液体引流出后，再将前一个反应池中液体补充到后一个反应池中；
（3）将最后一个反应池中的液体引流到置换池组中；该置换池组由两个以上的置换池组成，且每个置换池中均放置有铁粉；
（4）利用铁粉分段式置换出溶液中的铜
将反应池组中引流出的液体添加到第一个置换池中，当溶液与铁粉反应1h-2h后，将前一个置换池中的液体引流到后一个置换池中反应1h-2h；当第一个置换池中液体引流出后，及时用反应池中的液体对其进行补充；当置换池组中所有置换池中均存在液体时，则将后一个置换池中液体引流出后，再将前一个置换池中液体补充到后一个置换池中；
（5）置换池中的铁粉与溶液中的铜元素经过分段式置换后即生产出海绵铜。
进一步，上述步骤（2）中溶液反应的温度始终保持在45℃-55℃。
更进一步地，所述反应组中每个反应池均是每隔20min-30min搅拌一次。
作为最优的设置方式，当第一个反应池中的原生铜矿石颗粒提取完成后，取出第一个反应池中固体废料并重新添加原生铜矿石颗粒，并将第一个反应池作为最后一个反应池放置在原来最后一个反应池之后。
为了能最大化的实现硫酸溶液原料的效果，当最后一个反应池中引流出的液体中硫酸浓度高于3%时引入备用反应池中。
作为另一种优选地设置方式，当第一个置换池中的铁粉置换生产出海绵铜后，将反应池的液体直接引流到第二个置换池中，将第二个置换池作为第一个置换池，而将第一个置换池中的固体取出后再添加铁粉作为最后一个置换池。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
1、本发明中由于同一反应池中的原生铜矿石颗粒会经过多次硫酸溶液的提取，通过该方法能使原生铜矿石颗粒中的铜最大化地被提取出来，进而有效增加原生铜矿石颗粒中铜提取率；同时，每次注入的硫酸溶液都会经过多个反应池与其内的原生铜矿石颗粒反应，因而能最大化地降低液体中硫酸的浓度，进而在后期利用铁粉提取海绵铜时能极大地减少铁粉与硫酸之间的反应，从而降低生产成本；
2、发明中由于采用分段提取的方法对液体中的铜元素进行置换，通过分段式的多次置换，有效提高液体中铜的收率，其收率可高达99%以上，同时铁粉置换成铜的效率也可高达99%以上，效果极其显著；
3、本发明的操作方法极其简单，效果十分显著，与传统提取工艺相比，提取出液体中的铜含量更高，废渣的重量更轻。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
原生铜矿石生产海绵铜的方法，主要由以下几个步骤组成：
（1）将粒径小于20mm的原生铜矿石颗粒放置在反应池组中；该反应池组由两个以上的反应池构成，且每个反应池中均放置有原生铜矿石颗粒。
即，首先将原生铜矿石破碎成粒径小于20mm的颗粒状，然后将颗粒放置在反应池组中的每个反应池内。本实施例中，反应池组中反应池的数量设置为三个，分别命名为第一反应池、第二反应池和第三反应池。
（2）分段式提取原生铜矿石中的铜
即，往第一个反应池中加入浓度为50%-55%的硫酸溶液直至淹没其内的原生铜矿石颗粒，当硫酸溶液与原生铜矿石颗粒反应1h-2h后，将前一个反应池中的液体引流到下一个反应池中；当第一个反应池中液体引流出后，及时用浓度为50%-55%的硫酸溶液进行补充；当反应池组中所有反应池中均存在液体时，则将后一个反应池中液体引流出后，再将前一个反应池中液体补充到后一个反应池中。
本实施例中硫酸溶液的浓度为53%，硫酸溶液与原生铜矿石颗粒反应时间为1.5h，其具体步骤如下：
（2.1）往第一反应池中加入浓度为53%的硫酸溶液直至淹没其内的原生铜矿石颗粒，硫酸溶液与原生铜矿石颗粒反应1.5h。
（2.2）将第一反应池中的液体引流到第二反应池中，当第一反应池中的液体全部流出后，再往第一反应池中加入浓度为53%的硫酸溶液直至淹没其内的原生铜矿石颗粒。
（2.3）反应1.5h后，将第二反应池中液体引流到第三反应池中，第二反应池中的液体全部流出后再将第一反应池中的液体引流到第二反应池中，当第一反应池中的液体全部流出后，再往第一反应池中加入浓度为53%的硫酸溶液直至淹没其内的原生铜矿石颗粒。
（2.4）当反应1.5h后，将第三反应池中液体引流出，然后重复步骤（2.3）的操作，直至第一反应池中原生铜矿石颗粒中铜提取完成。本发明中原生铜矿石颗粒中铜提取完成的状态是指第一反应池中加入的硫酸溶液浓度与反应后硫酸溶液的浓度之间的差值为3%以内。
（2.5）当第一反应池中的原生铜矿石颗粒提取完成后，取出第一反应池中的固体废料，并重新添加原生铜矿石颗粒。
当原生铜矿石颗粒添加完成后，将第一反应池作为第三反应池，而原来的第二反应池则变为第一反应池，原来的第三反应池则变为第二反应池。
（3）将最后一个反应池中的液体引流到置换池组中；该置换池组由两个以上的置换池组成，且每个置换池中均放置有铁粉。
本实施例中，置换池组中置换池的数量设置为四个，分别命名为第一置换池、第二置换池、第三置换池和第四置换池。且每个置换池中液体与铁粉的反应时间优选为1.5h，在该反应时间内分别对每个置换池进行3次搅拌，即每隔23min-27min进行一次搅拌。
（4）利用铁粉分段式置换出溶液中的铜
即，将反应池组中引流出的液体添加到第一个置换池中，当溶液与铁粉反应1h-2h后，将前一个置换池中的液体引流到后一个置换池中反应1h-2h；当第一个置换池中液体引流出后，及时用反应池中的液体对其进行补充；当置换池组中所有置换池中均存在液体时，则将后一个置换池中液体引流出后，再将前一个置换池中液体补充到后一个置换池中。
本步骤的具体过程如下：
①每隔一段时间对反应池中的液体进行检测，当反应池中硫酸溶液的浓度低于3%时，将反应池中的液体引出至第一置换池中；同时，再在反应池中添加浓度为53%的硫酸溶液直至淹没固体颗粒，当原生铜矿石中铜提取完成后更换原生铜矿石。
②反应池中引出的液体与铁粉在第一置换池中发生置换反应，反应期间每隔25min进行一次搅拌，液体与铁粉在第一置换池中反应1.5h后将第一置换池中液体引出至第二置换池中。
③与第一置换池相同的反应条件下，第二置换池中液体与其内铁粉反应后引出至第三置换池中，第三置换池中液体与其内铁粉反应后引出至第四置换池中，第四置换池中液体与其内铁粉反应后引出到液体收集池中。
通过分段式的方法将液体与铁粉相接触，有效提高液体中铜的收取效率。
（5）置换池中的铁粉与溶液中的铜元素经过分段式置换后即生产出海绵铜。
即，在本实施例中，当第一置换池中的铁粉均置换成铜后，取出第一置换池，然后将第一置换池中的固体取出后制成海绵铜，再在第一置换池中添加铁粉作为第四置换池；同时，将反应池的液体直接引流到第二置换池中，将第二置换池作为第一置换池，第三置换池作为第二置换池，第四置换池作为第三置换池。
本步骤中溶液的温度始终保持在45℃-55℃，本实施例中优选为50℃。
具体液体流动过程为：第四置换池中的液体与铁粉充分反应后，通过泵将第四置换池中的液体抽入到液体收集池中，此时第四置换池中仅仅只有固体存在，此时，再将第三置换池中液体通过泵抽入第四置换池中，然后将第二置换池中液体通过泵抽入第三置换池中，再将第一置换池中液体通过泵抽入第二置换池中，最后将反应池中液体通过泵抽入第一置换池中。
本发明提取过程是采用高浓度硫酸与低含量原生铜矿石相互反应或低浓度硫酸与高含量原生铜矿石相互反应，在提高原生铜矿石中铜提取率的同时极大地减少了反应的时间。同理，本发明后期的置换过程中也是采用上述原理，即采用较高浓度铜溶液与较低含量固体铁粉进行置换或较低浓度铜溶液与较高含量固体铁粉进行置换，在提高液体中铜收率的同时极大地减少了置换的时间。
通过本发明的方法，经过检测得知，铁粉中置换出铜的含量可高达99%以上，液体中铜的收集效率也高达99%以上，显著地提高了铜的收率。
上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.原生铜矿石生产海绵铜的方法，其特征在于，主要由以下步骤组成：
(1)将粒径小于20mm的原生铜矿石颗粒放置在反应池组中；该反应池组由两个以上的反应池构成，且每个反应池中均放置有原生铜矿石颗粒；
（2）分段式提取原生铜矿石中的铜
往第一个反应池中加入浓度为50%-55%的硫酸溶液直至淹没其内的原生铜矿石颗粒，当硫酸溶液与原生铜矿石颗粒反应1h-2h后，将前一个反应池中的液体引流到下一个反应池中；当第一个反应池中液体引流出后，及时用浓度为50%-55%的硫酸溶液进行补充；当反应池组中所有反应池中均存在液体时，则将后一个反应池中液体引流出后，再将前一个反应池中液体补充到后一个反应池中；
（3）将最后一个反应池中的液体引流到置换池组中；该置换池组由两个以上的置换池组成，且每个置换池中均放置有铁粉；
（4）利用铁粉分段式置换出溶液中的铜
将反应池组中引流出的液体添加到第一个置换池中，当溶液与铁粉反应1h-2h后，将前一个置换池中的液体引流到后一个置换池中反应1h-2h；当第一个置换池中液体引流出后，及时用反应池中的液体对其进行补充；当置换池组中所有置换池中均存在液体时，则将后一个置换池中液体引流出后，再将前一个置换池中液体补充到后一个置换池中；
（5）置换池中的铁粉与溶液中的铜元素经过分段式置换后即生产出海绵铜。
2. 根据权利要求1所述的原生铜矿石生产海绵铜的方法，其特征在于，上述步骤（2）和步骤（4）中溶液反应的温度为45℃-55℃。
3. 根据权利要求2所述的原生铜矿石生产海绵铜的方法，其特征在于，所述反应池组中每个反应池均是每隔20min-30min搅拌一次。
4. 根据权利要求1或2或3所述的原生铜矿石生产海绵铜的方法，其特征在于，当第一个反应池中的原生铜矿石颗粒提取完成后，取出第一个反应池中固体废料并重新添加原生铜矿石颗粒，并将第一个反应池作为最后一个反应池放置在原来最后一个反应池之后。
5. 根据权利要求4所述的原生铜矿石生产海绵铜的方法，其特征在于，当最后一个反应池中引流出的液体中硫酸浓度高于3%时引入备用反应池中。
6. 根据权利要求1或2或3所述的原生铜矿石生产海绵铜的方法，其特征在于，当第一个置换池中的铁粉置换生产出海绵铜后，将反应池的液体直接引流到第二个置换池中，将第二个置换池作为第一个置换池，而将第一个置换池中的固体取出后再添加铁粉作为最后一个置换池。
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|---|---|---|---|---|
| CN106148726A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-23 | 金川集团股份有限公司 | 一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法 |
| CN113564380A (zh) * | 2021-03-21 | 2021-10-29 | 黄石市泓义城市矿产资源产业研究院有限公司 | 一种利用含锌的危废物料进行除铜提高所得海绵铜品位的系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141029 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |