CN107723460B - 一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺 - Google Patents

一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明为一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺，先将该种复杂铅锌铜矿经酸化焙烧，硫酸浸出铜、锌；再将第一滤液与焙烧烟尘制浆，行高压氧浸出，氧浸滤渣并入铅银富集物氧浸，经洗涤后送火法冶炼提取铅银；第二滤液经三级萃取，一级洗涤，二级反萃，得到萃余液和反萃铜液；反萃铜液电积成阴极铜产品；萃余液电积成电解锌产品。本发明可以有效分离回收铜，控制高含铁原料对锌冶炼的不利影响，克服低温焙烧烟尘难浸出的不足，缩短工艺过程，降低冶炼成本，提高铜、锌、铅和银的回收率。

Description

一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺
技术领域
本发明为一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺，属于混合型有色金属的火法—湿法联合冶炼技术领域。
背景技术
众所周知，铜、铅、锌是主要的有色金属，银是主要的贵金属之一，它们在工业或民用产品各个领域得到广泛应用。目前，世界的铜年消费量为2000万吨，中国为500万吨，中国的产量为250万吨；世界的铅年消费量为710万吨，中国为100万吨，中国的产量为150万吨；
世界的锌年消费量为1100万吨，中国为220万吨，中国的产量为300万吨；世界的银年消费量为20000吨，中国为3000吨，中国的产量为7000吨，目前，国内对单纯的锌精矿、铅精矿或铅锌混合精矿已有成熟的火法或湿法或火法-湿冶炼工艺。这些冶炼工艺对精矿中的铜还不能有效的回收，对锌精矿、铅精矿或铅锌混合精矿中铜含量要求一般≤1%。经典的冶炼工艺有：锌精矿经氧化焙烧、常压酸浸出、电积锌；锌精矿经高压氧酸浸出、电积锌；锌（或铅）精矿经烧结焙烧、还原熔炼、电解锌（或铅）；铅锌精矿经烧结焙烧、还原熔炼、分离锌、电解锌和铅等。
本发明所说的复杂铅锌铜矿是一种主要含铜、铁、铅、锌、硫元素和脉石成份的矿产品。该种复杂铅锌铜矿中的各种元素含量范围大致为（%）：Cu：5-8; Fe：8-15; S：20-30；Pb：15-25；Zn：20-26；Ag：400-500（g/t），它是一种多种硫化混合型矿，是目前的选矿工艺技术难于分离的一种副产矿产品。
由以上成份可见，该复杂铅锌铜矿含有较高量的铅、铁，相对而言，锌含量偏低。从物料成份来看，该批物料不适宜于单一的火法冶炼流程，一方面，铁含量偏高，易使锌生成铁酸锌；另一方面，因为物料含铅较高，即是低温沸腾焙烧也易出现炉料结料的情况。经对该复杂铅锌铜矿的高压氧酸浸实验研究，结果表明：物料中的铜是以难浸的黄铜矿或黝铜矿形式存在，而锌很可能是以被复杂硫化铜矿包覆的（铁）闪锌矿形态存在。只有当复杂硫化铜的结构打开后，才可能实现锌的理想浸出。
经X射线衍射分析可知，该精矿中主要的矿物有：黝铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿及少量石英。
显微镜下观察发现，除上述硫化物外，该复杂精矿中还含有少量斑铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿等次生硫化物以及次黄铁矿、镍黄铁矿等铁的其它硫化物。上述金属硫化物绝大部分呈单体，仅有少部分连生。
扫描电镜能谱分析发现，精矿中的黝铜矿大致分成三类：1）含锑较高，含锌、铁、砷较低的普通型黝铜矿；2）含砷较高，含锑较低的砷黝铜矿；3）含砷、锑较高的富砷黝铜矿。闪锌矿含铁基本上不足3%，系普通闪锌矿，而方铅矿、黄铜矿、黄铁矿中不含其它杂质元素。精矿中各类黝铜矿的元素组成上，存在锑、砷的相互取代。
另一方面，扫描电镜微区分析还发现，精矿中存有少量磁铁矿、砷黄铁矿、银黝铜矿等。一种具有代表性的精矿样品中矿物组成及大致含量如表1所示；
表1复杂精矿的矿物组成及含量
；
主要金属元素的赋存状态：显微镜下观察和扫描电镜能谱分析证实，尽管该复杂精矿属多金属硫化物精矿，但其中主要元素铅、锌、锑、砷等赋存状态并不复杂：
铅基本上以方铅矿形式存在，其它形式含铅极少，而且方铅矿成份单一；
锌绝大部分呈闪锌矿，少量赋存在黝铜矿类的硫盐矿物中，闪锌矿平均含铁约2%，不构成铁闪锌矿；
锑、砷与铜关系密切，除少量砷黄铁矿外，绝大多数砷和几乎全部的锑构成了铜的硫盐矿物—黝铜矿及砷黝铜矿。由于它们在形成过程中经常出现砷-锑置换现象，因此产生了黝铜矿和砷黝铜矿的中间产物—富砷黝铜矿。黝铜矿、砷黝铜矿类的硫盐矿物不仅含有锑、砷、铜，而且还含有数量明显的锌和少量铁。复杂精矿中的铜赋存状态相对比较复杂，绝大部分铜以黄铜矿、黝铜矿的形式产出，很少量呈斑铜矿、铜蓝或蓝辉铜矿。复杂精矿中铁的载体矿物较多，除了方铅矿外，几乎所有硫化物均含铁。但主要的载铁矿物还是黄铁矿及黄铜矿，其次为黝铜矿类硫盐矿物和闪锌矿，磁黄铁矿、镍黄铁矿、砷黄铁矿及磁铁矿因数量较少不会构成铁的主要载体。
发明內容
本发明所要解决的问题是：提出一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺，该工艺可以有效分离回收铜，控制高含铁原料对锌冶炼的不利影响，克服低温焙烧烟尘难浸出的不足，缩短工艺过程，降低冶炼成本，提高铜、锌、铅和银的回收率。
为了解决上述问题，本发明的基本构思是：一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺，其特征是：冶炼工艺步骤为：
1）先将复杂铅锌铜矿经酸化焙烧回转窑在550-600℃焙烧，焙砂用1-2N硫酸在第一反应槽中浸出铜、锌；分离，得到含锌、铜的第一滤液和铅银富集物滤渣；
2）再将第一滤液与酸化焙烧回转窑焙烧的烟尘制浆，泵送至高压釜通进行高压氧浸出，氧分压为0.6-0.8 Mpa，温度为160-180℃，浸出1.5-2小时后，卸压并过滤；氧浸滤渣并入铅银富集物氧浸，经洗涤后送火法冶炼提取铅银；
3）第二滤液用硫酸或者水调整pH=1-2，和20%Lix984或N902按有机相/料液=2-3一起加入萃取槽中，经三级萃取，一级洗涤，二级反萃，得到萃余液和反萃铜液；
4）反萃铜液中Cu2+=45-60g/，H2SO4=120-140g/l；反萃铜液送铜电解槽，控制电流密度180-220A/m2，温度50-60℃下，电解周期5-7天，电积成阴极铜产品；所述铜电解槽的贫铜液含Cu2+=30-45g/l；H2SO4=150-180g/l，返回萃取槽作二级反萃的反萃液；
5）将萃余液泵入第二反应槽，搅拌，加热至80-90℃后缓慢加入氧化剂后，再加入中和剂，保温反应2-3小时；当达到pH=3.5-4时，过滤，除去铁砷渣 ；再将除铁砷渣滤液泵入第三反应槽，搅拌，加热至80-90℃后缓慢加入锌粉，置换镍、钴、锑、铜；再过滤除去置换渣，除置换渣滤液送锌电积槽，在电流密度450-550A/m2，温度40-50℃下，电解周期2-3天，锌电积槽电积成电解锌产品；
6）所述锌电积槽贫液再脱锌后送第一反应槽浸出焙砂。
所述氧化剂为电解二氧化锰粉或软锰矿粉或双氧水，所述中和剂为纯碱或烧碱溶液。
与现有技术比较，本发明的技术效果分析如下：
首先解决该复杂铅锌铜矿中易溶与难溶成份在浸出过程的有效分离问题。高温高压氧浸出实验研究结果表明：该复杂铅锌铜矿即使在T=180℃、P总=1.8MPa、H2SO4=150g/l、t=6h条件下，铜浸出率约50%、锌浸出率约90%、铅和银不浸出，铜、锌不能与铅和银有效分离。又有实验研究表明：该复杂铅锌铜矿经过火法低温活化处理后，再经上述高温高压氧条件浸出，铜、锌浸出率均在95%以上；本发明的工艺经硫酸化焙烧后，常压硫酸浸出，也能使铜、锌与铅和银有效分离；
第二是解决该复杂铅锌铜矿浸出液中铜、锌、铁的有效分离问题。现行的硫酸化焙烧—常压硫酸浸出工艺，铜、铁的从溶液中分离的成本高；本发明的工艺采用高压氧氧化沉铁，并将火法活化或硫酸化焙烧烟尘一起处理，取得烟尘处理简化和低成本分离铁；
第三是溶液中铜的分离回收问题；现行常规的方法是用锌粉置换从溶液中除去铜。该方法对于铜含量高的溶液需要多次的置换过程，锌粉需要量多（约为理论量的7-8倍），铜渣回收处理过程长，从而使置换方法成本高昂；本发明的工艺采用特效有机萃取剂从溶液中萃取铜，反萃铜液电积成高品质阴极铜，使铜的分离回收工艺过程大大简化，分离回收铜的成本大大降低；
本发明与现有的该复杂铅锌铜矿冶炼工艺比较，简化了铜的分离工艺过程，把多段锌粉置换—铜渣回收改变为萃取—电积；低温硫酸化焙烧料硫酸浸出液高含铁和焙烧烟尘处理的难题，通过高压氧浸出技术的应用得到解决。不仅降低铜的分离回收成本90%，也使铜成为高品质商品。高压氧氧化除铁的技术使其与其他方法相比降低成本50%以上，同时使焙烧烟尘处理工艺流程大大简化。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合工艺流程图，用具体的实施方式对本发明做详细描述。
工艺流程图1所描述的是一种复杂铅锌铜矿冶炼工艺。第一步依照下述工艺分离出铅银富集物：先将该复杂铅锌铜矿投入回转窑在550-600℃焙烧，焙砂用1-2N硫酸浸出铜、锌，将浸出浆料过滤，滤渣为铅银富集物，滤液与焙烧烟尘调浆泵送至高压釜在氧分压为0.6-0.8 Mpa、温度为160-180OC浸出1.5-2小时后，卸压并过滤。滤渣并入铅银富集物洗涤后送火法冶炼提取铅银。滤液送萃取铜；
第二步依照下述工艺萃取—电积分离铜：将上述制得的pH=1-2的（铜、锌）滤液和20%Lix984或N902按有机相/料液=2-3加入萃取槽中，经三级萃取一级洗涤二级反萃，得到萃余液和反萃铜液。萃余液按下述的第三步工艺净化-电积分离锌处理，反萃铜液（Cu2+=45-60g/；.H2SO4=120-140g/l）送铜电解槽在电流密度180-220A/ m2、温度50-60℃、电解周期5-7天下电积成阴极铜产品，电解槽出液（Cu2+=30-45g/l；H2SO4=150-180g/l）返回萃取槽作铜反萃液；
第三步依照下述工艺净化—电积分离锌：将反萃铜液泵入搅拌反应槽加热至80-90℃时缓慢加入氧化剂后，再加入中和剂，保温反应2-3小时，在pH=3.5-4时过滤除去铁砷渣。氧化剂为电解二氧化锰份或软锰矿份或双氧水，中和剂纯碱或烧碱溶液。再将滤液泵入搅拌反应槽加热至80-90℃时缓慢加入锌粉置换镍钴锑铜等，过滤除去置换渣后，滤液送锌电积槽，在电流密度450-550A/ m2、温度40-50℃、电解周期2-3天,电积成阴极铜产品。电解槽出液再脱锌后送浸出焙砂。

Claims (2)

1.一种复杂铅锌铜矿的冶炼工艺，其特征是：冶炼工艺步骤为：
1）先将复杂铅锌铜矿经酸化焙烧回转窑在550-600℃焙烧，焙砂用1-2N硫酸在第一反应槽中浸出铜、锌；分离，得到含锌、铜的第一滤液和铅银富集物滤渣；
2）再将第一滤液与酸化焙烧回转窑焙烧的烟尘制浆，泵送至高压釜通进行高压氧浸出，氧分压为0.6-0.8 Mpa，温度为160-180℃，浸出1.5-2小时后，卸压并过滤；氧浸滤渣并入铅银富集物氧浸，经洗涤后送火法冶炼提取铅银；
3）高压氧浸出的第二滤液用硫酸或者水调整pH=1-2，和20%Lix984或N902按有机相/料液=2-3一起加入萃取槽中，经三级萃取，一级洗涤，二级反萃，得到萃余液和反萃铜液；
4）反萃铜液中Cu2+=45-60g/，H2SO4=120-140g/l；反萃铜液送铜电解槽，控制电流密度180-220A/m2，温度50-60℃下，电解周期5-7天，电积成阴极铜产品；所述铜电解槽的贫铜液含Cu2+=30-45g/l；H2SO4=150-180g/l，返回萃取槽作二级反萃的反萃液；
5）将萃余液泵入第二反应槽，搅拌，加热至80-90℃后缓慢加入氧化剂后，再加入中和剂，保温反应2-3小时；当达到pH=3.5-4时，过滤，除去铁砷渣 ；再将除铁砷渣滤液泵入第三反应槽，搅拌，加热至80-90℃后缓慢加入锌粉，置换镍、钴、锑、铜；再过滤除去置换渣，除置换渣滤液送锌电积槽，在电流密度450-550A/m2，温度40-50℃下，电解周期2-3天，锌电积槽电积成电解锌产品；
6）所述锌电积槽贫液再脱锌后送第一反应槽浸出焙砂。
2.根据权利要求1所述的复杂铅锌铜矿的冶炼工艺，其特征是：所述氧化剂为电解二氧化锰粉或软锰矿粉或双氧水，所述中和剂为纯碱或烧碱溶液。
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