CN106755999B - 一种黄铜矿的微波强化浸出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种黄铜矿的微波强化浸出方法，其步骤如下：1)将粒径小于0.074mm的黄铜矿与浸出剂溶液混匀，得到混合矿浆；2)将混合矿浆进行微波强化浸出处理，浸出结束后过滤得到含铜浸出液。本发明对黄铁矿原矿要求不高，可以将品位较低、难以采用火法冶炼工艺进行冶炼的铜矿进行浸出提铜，而且全程不会产生二氧化硫等气体，绿色环保，操作简便，生产周期短，对设备抗腐蚀强度等要求不高；另外，本发明方法可以削弱“钝化”现象，对铜浸取率高，具有良好的应用前景。

Description

一种黄铜矿的微波强化浸出方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种黄铜矿的微波强化浸出方法。
背景技术
传统铜矿资源的开发主要利用精选铜矿进行“熔炼-吹炼-精炼-电解”的火法炼铜工艺。但是，随着经济社会的快速发展，铜矿资源不断被开采利用，矿石品位越来越低，难以获得火法冶炼所需品位的铜精矿。另一方面，火法炼铜过程要排放大量的SO2气体，造成严重的环境污染，违背了可持续发展的道路和环境保护的要求。因此，资源利用率高、环境污染小的湿法炼铜技术得以迅速发展。湿法炼铜通常采用“浸出-萃取-电积”的工艺，浸出介质一般为硫酸，浸出的反应过程可表示为：
4CuFeS2+4H2SO4+5O2＝4CuSO4+2FeSO4+2H2O+8S (1)
由式(1)可知，铜矿在溶于硫酸时会生成单质硫。在浸出过程中，产生的单质硫会包裹住未反应的铜矿颗粒，发生“钝化”现象，阻碍反应的进行，使得浸出效率变低。
为克服“钝化”问题，已有公示的通过采用物相转换、低温加压或生物浸出等方法进行浸出。在2005年有色金属期刊上一篇名为《黄铜矿硫化焙烧相变浸出的研究》的论文提出了一种通过硫化焙烧的方式将黄铜矿进行变相预处理的浸出方案，其中试验表明黄铜矿硫化焙烧后转变为CuS和FeS2，残余黄铜矿很少，由于CuS极易被氧化浸出,而FeS2则相反，从而达到除铁获取铜溶液的目的。但是由于焙烧过程中会产生二氧化硫有害气体，同时在变相体系中增添硫元素，在最终浸出过程中仍然会导致“钝化”发生。
在申请号为CN201410014051.X，名称为《黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺》的专利申请中提供了一种黄铜矿碱熔炼预处理-低温加压浸出工艺，其在黄铜矿中加入碱，先于700-900℃熔炼2-4h，然后将预处理的黄铜矿在硫酸体系中浸出，浸出温度90-115℃，浸出时间2.0-4.0h，氧分压0.4-0.7MPa，初始硫酸浓度1.4-1.7mol/L，液固比(mL/g)为(4-6)/1，搅拌转速50-1000r/min。虽然该方法有效地解决了黄铜矿浸出钝化难题，但是其预处理和浸出条件对设备要求较高，并且工艺流程复杂繁琐。
而在申请号为CN201510705297.6，名称为《一种增强铁氧化菌种浸出黄铜矿的方法》专利申请公开了一种增强铁氧化菌种浸出黄铜矿的方法，通过培养过程中补加硫酸亚铁以实现高效培养铁氧化菌种，然后通过离心收集细胞，最后将不含黄钾铁矾的细胞与黄铜矿浸出得到铜浸出液。该方法能够有效防止“钝化”现象，但对实际操作要求较高，对实验条件要求苛刻，同时培养菌种代价较大。
综上，现有的浸出方法都存在一定的缺陷，因此亟需开发一种既能有效解决“钝化”问题，又环保高效的浸出方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种黄铜矿的微波强化浸出方法，该方法绿色环保，操作简易，生产周期短并且能够有消除浸出过程的“钝化”现象，提高浸出效率。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种黄铜矿的微波强化浸出方法，其步骤如下：
1)将粒径小于0.074mm的黄铜矿与浸出剂溶液混匀，得到混合矿浆；
2)将步骤1)所得混合矿浆进行微波强化浸出处理，浸出结束后过滤得到含铜浸出液。
按上述方案，步骤1)所述浸出剂溶液为硫酸铁与硫酸的水溶液，其中硫酸铁浓度为0.04-0.10mol/L，硫酸浓度为0.4-2.0mol/L，所述黄铜矿与浸出剂溶液固液比为2-4g/150mL。
按上述方案，步骤2)所述微波强化浸出的工艺条件为：微波功率为200-500W，浸出温度为115.6-123℃。所述浸出温度为混合矿浆的沸点。该沸点受微波功率及矿浆中硫酸的浓度共同影响，因此可通过调节微波功率及硫酸浓度控制混合矿浆的沸点。
微波是一种频率在0.3-300GHz之间具有穿透性的电磁波，因此极易对物质加热，又由于不同的物质具有不同的吸波特性，故且微波具有选择性加热的特性，黄铜矿在浸出受热时能够和硫膜产生热应力，从而使硫膜产生大量的裂纹，有利于浸出介质的扩散，促进固液反应的进行。由于微波加热是从物质内部直接加热，会产生过热现象，有效地提高了矿浆的最高温度，即沸点。同时矿浆中硫酸的加入使得矿浆的沸点进一步提升，在微波和硫酸两者共同调节下，使得矿浆沸点提升至硫膜的熔点，浸出系统的温度可以升高到115.6-123℃，而硫的熔点是112.8℃，因此高温会使硫溶解从而削弱硫层，强化浸出反应；微波的快速加热特性使浸出体系的温度快速上升，降低了浸出反应的总体耗时。因此，微波强化浸出可有效解决“钝化”问题。
按上述方案，步骤2)所述微波强化浸出处理的时间为2-10小时。
按上述方案，所述方法对铜的浸出率为35-75％。
本申请将黄铜矿与含硫酸铁的浸出剂混匀，使用微波对浸出剂与黄铜矿的混合矿浆强化加热，浸出结束后通过过滤得到含铜的浸出溶液。该方法能够控制浸出矿浆的沸点温度并对其进行快速有效加热，使黄铜矿浸出过程产生的硫膜表面溶解且破裂，从而增加黄铜矿表面与浸出剂的有效接触面积，提高反应速率进而提高浸出速率。
本发明的有益效果在于：本发明对黄铁矿原矿要求不高，可以将品位较低、难以采用火法冶炼工艺进行冶炼的铜矿进行浸出提铜，而且全程不会产生二氧化硫等气体，绿色环保，操作简便，生产周期短，对设备抗腐蚀强度等要求不高；另外，本发明方法可以从两个方面来削弱“钝化”现象：①通过对微波功率和矿浆中硫酸浓度的双重调节来控制矿浆的沸点，能够一定程度上削弱硫层；②通过微波对不同物质的选择性加热使其产生热应力，从而使产生的硫膜破裂，强化浸出反应，而且微波的快速加热特性能够对浸出系统的温度进行快速提升，能有效的减少浸出过程所需的时间，提高反应速率，该方法对铜浸取率高(采用本发明方法对铜的浸出率为35-75％，而采用常规加热方法在相同条件下只能达到30％)，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例3微波强化浸出黄铜矿后的残渣的电子探针分析图，其中紫色部分是Cu，绿色部分是Fe，红色部分是S；
图2为500W微波功率下矿浆沸点与硫酸浓度关系曲线图；
图3为2.0mol/L硫酸浓度下矿浆沸点与微波功率关系曲线图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
黄铜矿的微波强化浸出方法，其步骤如下：
1)称取90g黄铜矿(研磨至粒径小于0.074mm)与浸出剂溶液(浸出剂溶液中硫酸铁浓度为0.06mol/L，硫酸浓度为0.4mol/L)按固液比2g/150mL混匀，得到混合矿浆；
2)将步骤1)所得混合矿浆进行微波强化浸出处理，微波功率200W，浸出温度为115.6℃，搅拌子转速400r/min，浸出时间为2个小时，浸出结束后过滤得到含铜浸出液，铜的浸出率为37％。
实施例2
黄铜矿的微波强化浸出方法，其步骤如下：
1)称取90g黄铜矿(研磨至粒径小于0.074mm)与浸出剂溶液(浸出剂溶液中硫酸铁浓度为0.06mol/L，硫酸浓度为0.4mol/L)按固液比4g/150mL混匀，得到混合矿浆；
2)将步骤1)所得混合矿浆进行微波强化浸出处理，微波功率200W，浸出温度为115.6℃，搅拌子转速400r/min，浸出时间为2个小时，浸出结束后过滤得到含铜浸出液，铜的浸出率为43.6％。
实施例3
黄铜矿的微波强化浸出方法，其步骤如下：
1)称取90g黄铜矿(研磨至粒径小于0.074mm)与浸出剂溶液(浸出剂溶液中硫酸铁浓度为0.06mol/L，硫酸浓度为2.0mol/L)按固液比4g/150mL混匀，得到混合矿浆；
2)将步骤1)所得混合矿浆进行微波强化浸出处理，微波功率500W，浸出温度为123℃，搅拌子转速400r/min，浸出时间为10个小时，浸出结束后过滤得到含铜浸出液，铜的浸出率为75％。
在本实施例中，通过控制微波功率为500W、硫酸浓度为2.0mol/L，可将浸出剂溶液的沸点提高到123℃，而一般加热下水溶液的沸点为100℃，2.0mol/L硫酸溶液的沸点为102℃，在微波作用下可显著提高浸出溶液的沸点，削弱硫层，提高浸出效率。将上述条件浸出后的残渣进行电子探针分析(附图1所示，其中紫色部分是Cu，绿色部分是Fe，红色部分是S)可知，黄铜矿浸出过程生成的硫被分散，而不是包裹在黄铜矿的周围，这为本发明微波强化基础削弱“钝化层”提供了直接的证据。
如图2所示为500W微波功率下矿浆沸点与硫酸浓度关系曲线图，图3所示为2.0mol/L硫酸浓度下矿浆沸点与微波功率关系曲线图，由图可知，矿浆沸点与硫酸浓度及微波功率呈正比，随着硫酸浓度增加，或者微波功率增加，矿浆沸点都会提高，实验表明，在本实施例条件组合(微波功率为500W，硫酸浓度为2.0mol/L)下，获得铜的浸取率最高。

Claims (2)

1.一种黄铜矿的微波强化浸出方法，其特征在于，步骤如下：
1)将粒径小于0.074mm的黄铜矿与浸出剂溶液混匀，得到混合矿浆；
2)将步骤1)所得混合矿浆进行微波强化浸出处理，浸出结束后过滤得到含铜浸出液；
步骤1)所述浸出剂溶液为硫酸铁与硫酸的水溶液，其中硫酸铁浓度为0.04-0.10mol/L，硫酸浓度为0.4-2.0mol/L，所述黄铜矿与浸出剂溶液固液比为2-4g/150mL；
步骤2)所述微波强化浸出的工艺条件为：微波功率为200-500W，浸出温度为115.6-123℃；
步骤2)所述微波强化浸出处理的时间为2-10小时。
2.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于：所述方法对铜的浸出率为35-75％。
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