CN1084895A - 氨浸沉淀法处理低品位铜渣或氧化铜矿的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用氨浸沉淀法来处理低品位铜渣或氧化铜矿的工艺。它采用硫酸铵溶液作浸出剂，用碳酸铵作沉淀剂，用硫酸和氧化钙作中间传质介质，用稀硫酸回收氨，主要工艺过程为破碎、球磨、浸出、过滤、酸化、沉淀、沉淀分离、洗涤、烘干、煅烧，得到一级氧化铜粉，全过程实现闭路循环。本发明工艺投资少，设备简单、铜回收率高、生产成本低、无环境污染，对改变我国经济建设中铜资源紧缺具有重大的现实意义。
Description
本发明涉及冶金技术领域内的一种铜冶炼工艺，具体地说是一种用氨浸沉淀法来处理低品位铜渣或氧化铜矿的工艺。
氨浸法提取铜作为一项成熟技术已广泛应用于铜治金行业，但其工艺和设备复杂，通用的氨浸技术可分为高压氨浸和常压氨浸两大类，其共同点在于都是用NH3+(NH4)2CO3溶液作浸出剂，利用铜易于被氨溶解生成铜氨络离子溶于水这一特性来实现铜与矿的分离，达到提取铜的目的。近年来我国铜行业在氨浸法提取铜方面作了大量研究工作，但尚束形成生产能力，国外氨浸法提取铜早已用于生产，近况如下：高压氨浸法的应用：加拿大舍利特高登公司采用高压氨浸法处理硫化铜矿，生产流程为高压氨浸—高压氢还原法生产扮末治金用金属铜粉，铜精矿含铜量30.4％，浸出压和为8～8.8个大气压，温度81～84℃；氢还原压力为15～20大气压，温度160～200℃，强烈搅拌，还需要晶种及催化剂提供初始表面积和吸附氢气，该工艺的优点为浸出铜速度快，还原所得铜粉纯，反应迅速，设备紧凑，其缺点是浸出和高压氢还原的设备和工艺复杂，材料昂贵，生产成本高，因而末能得到广泛应用。常压氨浸法的应用，常压氨浸法既能处理氧化矿，又能直接处理硫化矿，处理硫化矿彩氨浸—萃取—电积—浮选联合流程，后来改为氨浸—萃取—SO2还原—浮选联合流程；处理氧化铜矿通常采用氨浸热分解法生产氧化铜粉或氢还原生产金属铜粉。其优点是反应条件要求不高，温度50℃接近常压下浸出，对设备和材料要求不高，其缺点是浸出液的处理工艺和设备繁杂，氨损失较多，电积过程的电耗高，热分解法则劳动环境恶劣，能耗大，氨回收率低。
我国铜资源紧缺，每年都要花大量外汇进口大量铜精矿、杂铜和电解铜，我国铜矿铜含量并不是很少，主要是商品位的铜矿较少，低品位的铜矿没有理想的提铜方案。′国外氨浸法多是针对高品位铜矿提取铜，国内近年来在处理低品位铜矿方面做了大量研究工作，因投资大，工艺不够完善而末能形成生产能力；另外，国内一些铜治炼厂家的铜渣因含铜量达不到弃渣标准而在厂内大量堆积，因此，处理低品位铜矿和铜渣对我国的国民经济具有重大的经济价值和社会价值。
本发明的目的就是要提供一种能够采用氨浸沉淀法来处理低品位铜渣或氧化铜矿的新工艺，且该工艺投资少、设备简单、铜回收率高、生产成本低、无环境污染。
本发明的目的是这样实现的：本发明工艺以一种完全不同于传统氨浸过程和浸出液处理过程的工艺方法从低品位铜矿(铜渣)中提取铜。该工艺采用硫酸铵溶液作沉淀剂，用碳酸铵作沈淀剂，用硫酸和氧化钙作中间传质介质，用稀硫酸回收氨，全过程实现闭路循环，得到较为纯净的铜产品，作为铜冶金和铜化工系列的半成品或成品。其具体工艺过程如下：
1)破碎：将铜矿石或铜渣破碎到粒度小于50mm。选用一般鄂式破碎机即可。
2)球磨：在球磨机内将铜矿或铜渣磨细到90％以上的颗粒能通过160目筛(粒度-160目～300目)。
3)浸出：在液温40～50℃，常压下在高效搅拌浸出糟内进行，浸出剂液固体积比为3～6∶1，浸出液中硫酸铵浓度为100～400Kg/m3，石灰加入量为30～130Kg/m3，搅拌浸出6～8小时，浸出液含铜量为10～50g/l。尾气用真空喷射泵以稀硫酸作为吸收剂回收氨，生产副产品硫酸铵。
浸出反应过程为：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
Ca(OH)2+(NH4)SO4＝CaSO4+2NH3+2H2O
整个反庆过程是连续进行的。
尾气吸收反应为：NH3+H2SO4(稀)＝(NH4)2SO4
4)过滤：浸出后的混合液采用真空转鼓式过滤机连续过滤、连续洗涤、自动卸渣。洗水可采用浸出液沉淀铜的母液(PH≥7.5)以进一步提高铜回收率，洗液返回浸出过程。
5)酸化：将过滤后所得浸出液采用浓硫酸酸化至PH＝3～4，以破坏铜氨络离子。浓硫酸边搅拌边缓慢放入，直至PH＝3～4，机械搅拌速度为20O～500转/分，液温40～50℃。
反应过程为：
2H2SO4(浓)+Cu(NH3)4SO4＝CuSO4+(NH4)2SO4
6)沉淀：将酸化液边搅拌边缓慢加入碳酸铵至Cu 2+沉淀完全(此时溶液由蓝色变为无色)。机械搅拌速度为100～200转/分，沉淀温度40～50℃。
反应过程为：Cu 2++CO3 2-＝CuCO3↓，
7)沉淀分离：采用三足离心机分离沉淀和残液。残液用石灰调PH≥7.5时返回洗浸出渣。
8)沉淀滤饼洗涤：离心分离所得滤饼为碱式碳酸铜(含少量SO4 2-离子)，在离心机内采用60～80℃热水洗涤至无SO4 2-为终点。终点用AgNO3溶液(0.1％)检验，无浑浊时即达终点。
9)烘干：在烘箱内80～120℃干燥即得较纯净的碱式碳酸铜。碱式碳酸铜可作为成品，也可作生产其它铜盐或生产电解铜、铜粉的半成品。
10)煅烧：将碱式碳酸铜在电阻炉中以220～300℃温度煅烧，即得成品一级氧化铜(Cu≥98％，粒度≤200目)。
一级氧化铜粉可作成品进行包装、入库、销售，也可进一步加工生产其它铜盐或生产电解铜、铜粉。
本发明工艺采用硫酸铵作浸出剂，在铜矿(铜渣)中配入适量氧化钙，游离氨的产生是一种渐进过程，故可以减少氨的挥发，因而可以采用空气中的氧气溶解金属铜，设备密闭性要求不严；另硫酸铵较碳酸铵稳定，常压下可适当提高浸出温度，有利于提高铜的浸出速度；本发明工艺采用硫酸和氧化钙作为中间传质介质，实现氨的循环，最后以硫酸钙进入渣中，因而无环境污染，这也是本工艺的最大优点；另外，氧化钙遇水水解成氢氧化钙是一个放热过程，浓硫酸溶于水也是一个放热过程，因而可以明显提高浸出液温度。也有利于提高铜的浸出速度，此外采用浓硫酸酸化的另一大优点是浓硫酸含水少，不会引起溶液体积膨胀，有利于实现全闭路循环；本发明工艺采用稀硫酸作为氨的回收剂，使得因采用碳酸铵作沉淀剂带入的过量铵以硫酸铵形态回收，故该过程设备简单、投资少、成本低，工艺易于实现、氨回收率高；本发明工艺最终产品可以碱式碳酸铜存在，也可以氧化铜存在，两者都可作生产铜化工产品，金属铜粉、电解铜的半成品，故其适用性强。
附图为本发明工艺流程图。
下面结合附图对本发明实施例加以进一步说明。
实施例：
主要设备：φ1500×1500高效浸出糟 1台
D130型斗式提升机 1台
MQG-φ1500×1500球磨机 1台
GP1-1敞开刮刀式真空转鼓过滤机 1台
φ600离心机RX3-45-9型电阻炉 1台
原材料：含铜4～5％的铜渣
具体工艺过程如下：
1)将各种低品位铜渣破碎到粒度10～20mm，破碎设备为颚式破碎机。；
2)球磨：将粒度小于20mm的铜渣在MQG-φ1500×1500球磨机中磨细到90％产物能通过160目筛。
3)浸出：浸出液温度为40℃，常压下在φ1500×1500高效浸出槽内浸出。浸出剂液固体积比为3∶1，浸出液中硫酸铵浓度为320Kg/m3，石灰加入量为100Kg/m3，浸出液含铜40g/l左右，浸出时间8小时，尾气采用真空喷射泵吸收，利用喷射泵抽真空将尾气吸入喷射泵内，喷射的稀硫酸与尾气充分混合，氨气直收率大于99％，得副产品硫酸铵。每次补加少量浓硫酸，使硫酸铵饱和结晶析出，而吸收液中硫酸浓度保持在20～30％，浸出过程为半连续操作，每两小时投料量240Kg，浸出液0.35m3，产出相应的固液混合物，加料采用D130型胶带式斗式提升机投料。
4)过滤：过滤采用GP1-1型敞开刮刀式真空转鼓过滤机，自动过滤和洗渣、卸渣。洗液为浸出液分离铜后的残液(PH≥7.5)，铜回收率大于90％，洗水返回浸出过程。
5)酸化：在酸化糟中加浓硫酸，酸化浸出液使PH＝3～4，机械搅拌速度为200转/分，酸化后液温40℃左右。
6)沉淀：酸化后液在搅拌速度150转/分、液温40℃条件下加碳酸铵沉淀铜，铜沉淀完全时溶液呈无色透明。
7)沉淀分离：在φ600离心机中实现铜液分离。
8)洗涤：所得滤饼在离心机中用60℃热水洗涤三次，至滤出液检验无SO4 2-离子。
9)烘干：在RX3-45-9型电阻炉内控制温度100～120℃烘干。
10)煅烧：煅烧也在同一电阻炉内进行，控制炉温280±10℃煅烧，即得一级氧化铜粉。
使用效果：1.铜渣含铜4～5％ 铜回收率85～90％
2.尾渣含铜0.5～0.7％
3.硫酸消耗1.8～2.0吨/吨氧化铜
4.石灰消耗1.5～1.7吨/吨氧化铜
5.氧化铜含量≥99％
Claims (1)
1.一种氨浸沉淀法处理低品位铜渣或氧化铜矿的工艺，其特征是
1)破碎：将铜渣(铜矿石)破碎到粒度小于50mm。选用一般鄂式破碎机即可。
2)球磨：在球磨机内将破碎后的铜渣(铜矿石)磨细到90％以上的颗粒能通过160目筛(粒度-160目～-300目)。
3)浸出：在液温40～50℃，常压下在高效搅拌浸出糟内进行，浸出剂液固体积比为3～6∶1，浸出液中硫酸铵浓度为100～400Kg/m3，石灰加入量为30～130Kg/m3，搅拌浸出6～8小时，浸出液含铜量10～50g/l，尾气用真空喷射泵以稀硫酸作为吸收剂回收氨，生产副产品硫酸铵。
4)过滤：浸出后的混合液采用真空转鼓式过滤机连续过滤、连续洗涤，自动卸渣。洗水采用浸出液沉淀铜的母液(PH≥7.5)以进一步提高铜回收率，洗液返回浸出过程重复使用。
5)酸化：将过滤后所得浸出液采用浓硫酸酸化，浓硫酸边缓慢加入，直至PH＝3～4。机械搅拌速度为200～500转/分，液温40～50℃。
6)沉淀：将酸化液边搅拌边缓慢加入碳酸铵至Cu2+沉淀完全(此时溶液由兰色变为无色)。机械搅拌速度为100～200转/分，温度40～50℃。
7)沉淀分离：采用三足离心机分离沉淀和残液，残液用石灰调PH≥7.5时返回洗浸出渣。
8)沉淀滤饼洗涤：离心分离所得滤饼为碱式碳酸铜(含少量SO4 2-离子)，在离心机内采用60～80°热水洗涤至无SO42-为终点。
9)烘干：在烘箱内80～120℃干燥即得较纯净的碱式碳酸铜。
10)煅烧：将碱式碳酸铜在电阻炉中以220～300℃温度煅烧，即得成品一级氧化铜(CuO≥98％，粒度≤200目)。
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