CN1249258C - 沥滤铜精矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在氯化物环境中，按照逆流原理沥滤硫化的含铁铜精矿的方法。所述沥滤在常压和最高对应于溶液沸点的温度下，借助二价铜和含氧气体，以多步骤连续法进行。部分不溶性固体物质返回至固体物质的主流、在先沥滤步骤的一步或作为延长的沥滤时间结果的反应器中，沥滤废物铁主要作为赤铁矿回收。

Description

沥滤铜精矿的方法
本发明涉及一种在氯化物环境中，按照逆流原理沥滤硫化的含铁铜精矿的方法。所述沥滤在常压和最高对应于溶液沸点的温度下，借助二价铜和含氧气体，以多步骤连续法进行。部分不溶性固体物质返回到固体物质的主流、在先沥滤步骤的一步或作为延长的沥滤时间结果的反应器中，沥滤废物铁主要作为赤铁矿回收。
在例如US专利5487819的现有技术中，描述了含铜原料，例如硫化的精矿的逆流沥滤。文献中给出的黄铜矿沥滤的总反应如下：
CuFeS2+Cu2++3/4O2+1/2H2O＝FeOOH+2Cu1++2S°           (1)
从上述反应可以看出，铁作为针铁矿沉淀从沥滤中除去。稍后，在涉及相同方法的文献P.K.Everett：“Development of the Intec CopperProcess by an International Consortium，Hydrometallurgy 1994，IMM-SCI，Cambridge，England，11-15 July 1994”中，强调了沥滤在约80-85℃的温度下分三步进行，并且得到的针铁矿是正方针铁矿(akaganeite)或β-针铁矿。此外，描述相同方法的文献A.J.Moyes等人：“Operation of the Intec Copper‘One’TPD Demonstration Plant，Alta 1998 Copper Sulphides Symposium，Brisbane，Australia，October 19，1998”中，在第19页有方法的流程图。根据该流程图，逆流沥滤分三步进行，在每个步骤中有三个反应器，并且在步骤之间进行沉淀。
根据化学基础论著，正方针铁矿是亚稳态形式的针铁矿，在这一基础上，不是特别有利于废弃的形式。在锌的湿法冶金学中，已知铁以三种形式沉淀：黄钾铁矾、针铁矿或赤铁矿。还已知赤铁矿是最稳定的化合物，因此是长期运行中正确的处理方式。但赤铁矿的缺点在于生产成本最为昂贵，因为赤铁矿的形成需要高压釜条件。在F.W.Schweitzer等人的文章：“Duval’s CLEAR HydrometallurgicalProcess，Chloride Electrometallurgy，AIME，1982，New York”的第223页，提及了赤铁矿在高于150℃的温度下形成。
我们还已经注意到，在根据上述现有技术描述的逆流沥滤中，沥滤反应器的容量并未充分使用。在该方法中，固体物质直接移动通过沥滤装置，但在涉及固体物质的沥滤中，这种传播速率并非最佳。从固体物质的沥滤角度而言，优选具有尽可能长的延迟。
改进的方法涉及氯化物环境中的硫化含铁铜精矿的沥滤，以得到基本不含铁的碱金属氯化物-氯化铜溶液，并将铁作为沉淀回收。沥滤是按照逆流原理，连续并以若干步骤进行的。在最高对应于溶液沸点的温度下，于大气压条件下沥滤铜精矿，并且精矿中的铁主要以赤铁矿形式沉淀。本发明的主要特征在所附的权利要求中体现。
本发明的特征在于通过长的延迟沥滤精矿。“通过长的延迟”是指，固体物质的沥滤时间明显长于相反方向上操作溶液的流通时间。固体物质的长沥滤时间可以通过将来自沥滤步骤的固体物质逆其它固体物质的主流传播方向循环或返回，或将固体物质在任何沥滤步骤中循环或返回而实现。将固体物质回收至沥滤使得赤铁矿能够形成，因为我们已经注意到，如果固体物质的沥滤时间足够长，且固体物质的含量足够高，铁可以在大气压条件下以赤铁矿形式沉淀出来。由循环固体物质而引起的长沥滤时间还使得沥滤反应器的容量能够得到最充分的利用。
因此，根据本发明的改进方法，通过将固体物质由工艺的末端返回至开始，而在操作中使固体物质循环。因此，在含有数个反应器的工艺的任何步骤中，固体物质由步骤的最末端反应器返回初始反应器，或者，甚至在一个反应器中进行循环。在每个步骤的末端，或在反应器之后，通常采用增稠器进行液体和固体物质的分离。从步骤之间的分离中产生的溶液(溢流)根据固体物质的流动方向引入上一步骤中，而固体物质沉淀(底流)主要引入下一个沥滤步骤中。根据本发明，一个或每个步骤的部分底流返回至任何反应器的任何在先或相同的沥滤步骤中，优选返回第一反应器中。
根据我们的实验，当使用商用精矿(25％Cu)时，优选步骤的第一反应器中的固体物质含量至少为250g/l。固体物质的循环产生了赤铁矿成核和结晶生长的有利条件。根据本发明，固体物质以这样的方式循环-固体物质的沥滤时间至少是固体物质不循环或不返回情况下的沥滤时间的二倍，优选三倍。优选固体物质的沥滤时间比无循环的沥滤时间延长至少二倍。在我们的实验中，赤铁矿的形成需要至少10小时的沥滤时间。
当在氯化物环境中沥滤铜精矿时，精矿中所含的铁首先以二价形式溶解，但将含氧气体，例如空气鼓入沥滤反应器，使得沥滤的铁氧化为三价并从溶液中沉淀出来。此外，沉淀含有原料中的元素硫。如上所述，当沥滤时间足够长并且有足够的沉淀晶核时，铁甚至可以在大气压条件下以赤铁矿形式沉淀。赤铁矿和针铁矿在颜色上明显不同-针铁矿是灰色而赤铁矿是红色-因此可以在颜色的基础上明显地将其区分开。
通过以下实施例进一步描述本发明的方法。
实施例
比较本发明和常规技术的方法，并且进行两个实验周期。在两个实验周期中，以三步法实验本方法。在第一个和最后一个步骤中有一个反应器，而在第二个步骤中有两个反应器，换句话说，共有四个反应器。在所有步骤之间有一个增稠器，固体物质由所述增稠器引入下一步骤，作为增稠器溢流得到的溶液引入上一步骤。根据固体物质的流向对反应器和步骤编号。在测试周期中，向最后一个反应器R4中引入NaCl-CuCl溶液，而黄铜矿精矿引入第一个反应器R1。得到的结果见表1。
测试周期1是根据现有技术的逆流沥滤，在全部为10升的反应器中进行。固体物质既不在步骤之间也不在步骤中循环。反应器的温度保持在95℃。
测试周期2是有关本发明方法的逆流沥滤的实施例。在测试周期2中也有四个反应器，并且所有反应器的容量为5升。测试周期2中的反应器温度保持为85℃。在该测试周期中，固体物质在相同的步骤内循环，以使各步骤的增稠器底流循环至同一步骤的第一反应器。从图1中可以看出，固体物质的含量是测试周期1的2-3倍。因此，延迟增多了固体物质，所述延迟几乎是测试周期1中的延迟的三倍长。
从测试周期中可以看出，在所有运行周期中或多或少地得到了相同的良好回收，但第一个周期所需的反应器大100％，且温度高10℃。从测试周期1中还可以得出这样的结论-与周期2的较低温度相比，较高的温度对精矿中硫的沥滤影响较大。
根据反应器的沉淀的颜色，可以推断出，在测试周期2中，从第二反应器(R2)起，固体物质中开始出现赤铁矿，并且在最后一个反应器(R4)中，铁主要是赤铁矿形式。在测试周期1中，甚至在最后一个反应器中，铁主要是针铁矿形式。X-射线衍射分析也得到了类似的结果。
                         表1
单位   测试周期1   测试周期2
  反应器R1的精矿进料精矿的Cu含量精矿的Fe含量精矿的S含量 g/h％％％   26023.1030.437.0   24024.230.934.5
  反应器R4的溶液进料溶液进料的Cu含量溶液进料的Fe含量溶液进料的Na含量溶液进料的SO4含量 L/hg/Lg/Lg/Lg/L   2.1139.20.411054.5   1.4941.10.01070.0
  反应器R1的空气进料反应器R2的空气进料反应器R3的空气进料反应器R4的空气进料 L/minL/minL/minL/min   0.08.90.90.7   1.95.01.71.2
  总空气进料 L/min   10.5   9.9
  反应器R1的温度反应器R2的温度反应器R3的温度反应器R4的温度 ℃℃℃℃   95959595   85858585
  平均温度 ℃   95   85
  R1的固体物质含量R2的固体物质含量R3的固体物质含量R4的固体物质含量 g/Lg/Lg/Lg/L   1161067141   363251219105
  平均固体物质含量 g/L   84   235
  R4中固体物质的Cu含量R4中固体物质的Fe含量R4中固体物质的S含量 ％％％   0.8743.113.5   1.0845.121.6
  R1得到的溶液中的Cu(kok)R1得到的溶液中的Cu(2+)R1得到的溶液中的FeR1得到的溶液中的SO4 g/Lg/Lg/Lg/L   66.314.62.0418.3   78.119.70.3210.5
  溶液中回收的Cu ％   97.3   96.9

Claims (9)

1.在氯化物环境中沥滤硫化的含铁铜精矿的方法，以得到基本不含铁的碱金属氯化物-氯化铜溶液并将铁和元素硫作为固体物质沉淀回收，其中精矿的沥滤是借助二价铜和含氧气体，按照逆流原理连续地并以若干步骤进行的，其特征在于在最高对应于溶液沸点的温度下，于常压条件下沥滤铜精矿，并且通过将部分所述固体物质逆固体物质的主流方向返回沥滤中，使固体物质的沥滤时间明显长于相反方向上溶液的流通时间，其中铁主要作为赤铁矿从精矿中沉淀出来。
2.权利要求1的方法，其特征在于根据固体物质的流向，固体物质返回任何在先步骤的反应器，使得固体物质的沥滤时间比无循环的沥滤时间延长至少二倍。
3.权利要求2的方法，其特征在于在每个步骤的末端，有液体-固体物质分离，其中作为底流得到的固体物质沉淀循环至任何在先步骤的反应器。
4.权利要求2的方法，其特征在于在每个步骤的末端，有液体-固体物质分离，其中作为底流得到的固体物质沉淀循环至任何在先步骤的第一反应器。
5.权利要求1的方法，其特征在于根据固体物质的流向，固体物质返回同一步骤的在先反应器，使得固体物质的沥滤时间比无循环的沥滤时间延长至少二倍。
6.权利要求5的方法，其特征在于在每个步骤的末端，有液体-固体物质分离，其中作为底流得到的固体物质沉淀循环至同一步骤的第一反应器。
7.权利要求1的方法，其特征在于固体物质在单个反应器中循环。
8.权利要求1的方法，其特征在于步骤的第一反应器中的固体物质的量至少是250g/L。
9.权利要求1的方法，其特征在于固体物质的沥滤时间至少是10小时。
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