CN1327012C

CN1327012C - 低品位高碱性混合铜矿、镍矿和锌矿的湿法浸出方法

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Publication number: CN1327012C
Application number: CNB2005100313562A
Authority: CN
Inventors: 唐谟堂; 巨少华; 杨声海; 唐朝波; 何静; 姚维义; 鲁君乐
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: CN1837386A

Abstract

本发明是一种湿法处理低品位混合铜矿、镍矿和锌矿的配合浸出方法，先将矿石破碎后再用铵盐浓度为0.5~5mol/L，氨浓度为0.1~0.5mol/L的铵盐和氨水配制的配合浸出剂浸出。可直接堆浸或破碎磨细后槽浸，得到有价金属浓度高的浸出液，最后用常规方法从浸出液中提取有价金属，再生配合浸出剂返回利用。该方法避免了传统的硫酸堆浸法浸出液所需的复杂除铁过程，以及钙、镁和硅的浸出所造成的矿堆表面板结、矿石钝化等问题，而且工艺简单，流程短，浸出速度快、浸出率高、成本低，容易实现工业化生产。

Description

低品位高碱性混合铜矿、镍矿和锌矿的湿法浸出方法

[技术领域]本发明是有色冶金湿法冶炼提取铜镍锌的方法，特别是从低品位、高碱性脉石型混合铜矿、镍矿和锌矿中配合浸出铜、镍和锌的方法。

[背景技术]到目前为止，从硫化矿、氧化矿及硫化-氧化混合矿中提取铜、镍或锌等有价金属的方法只有三类：第一类是火法冶炼，即对硫化矿采用常规浮选工艺处理获得精矿，对氧化矿采用硫化浮选法或离析法处理获得精矿，再将精矿进行火法冶炼和电解精炼提取金属。采用该类方法处理混合类型矿时，工艺复杂，投资大、运输量大、成本高，焙烧产生的烟气污染环境。对氧化矿，金属的提取率也很低。在基础设施较差的边远地区，该类方法很难应用。第二类是火法-湿法联合冶炼。该方法是将硫化矿经磨矿分级、浮选，精矿经焙烧附产硫酸，硫酸用来浸出氧化矿和焙砂，浸出液采用萃取-电积工艺提取金属，该类型方法也存在投资大、成本高、污染环境等问题。特别是在高原地区建立火法冶炼厂或焙烧厂时，还需解决缺氧、高寒等问题。第三类方法是采用细菌浸出的湿法冶炼方法，该方法对菌种的采集和培养、分离和纯化、驯化和改良等过程都需要严格的控制，而且细菌浸出的速度比较慢。细菌浸出一般在酸性体系中进行，对高碱性脉石型矿物，不仅耗酸量大，还会导致钙、镁等硫酸盐的板结，严重影响浸出的速度和浸出率。

[发明内容]本发明提供了一种处理低品位高碱性脉石型混合铜矿、锌矿、镍矿的方法。浸出剂及其组成为：铵盐浓度为0.5～5mol/L，氨水浓度为0.1～0.5mol/L；堆浸时液固比为0.2～2L/Kg矿，喷淋速度为2～20L/(m²·h)，堆浸时间为60～120d；槽浸时液固比为2～6∶1，温度为20～60℃，时间为0.5～15h。

本发明是通过采用以下的堆浸或槽浸的技术方案来实现的：

1.堆浸方法步骤：a.将开采出的混合矿破碎成合格碎矿；b.按一定方法组堆；c.配制配合浸出剂，用空气或氧气作氧化剂，浸出不含铜的氧化-硫化混合矿时，在配合浸出剂中配入相0.005～0.05mol/L的Cu²⁺，单独用Cu²⁺作氧化剂时，它在浸出剂中的浓度为0.01～0.1mol/L，含铜矿石的配合浸出剂不加Cu²⁺；d.用预先配制的一定组成的配合浸出剂喷淋，接着用未达到合格浓度的浸出液循环喷淋；e.收集合格的浸出液。

2槽浸方法步骤：a.将开采出的混合矿破碎并细磨成矿粉；b.配制配合浸出剂，用空气或氧气作氧化剂浸出不含铜的氧化-硫化混合矿时，配合浸出剂中配入0.005～0.05mol/L的Cu²⁺，含铜矿石的配合浸出剂不加Cu²⁺，单独用Cu²⁺作氧化剂时，它在浸出剂中的浓度为0.01～0.1mol/L；c.将矿粉和配合浸出剂加入到搅拌槽中进行槽浸；d.液固分离，收集浸出液。

浸出液可以采用萃取-电积等传统方法提取有价金属和再生配合浸出剂。浸出氧化-硫化混合矿时所用的氧化剂为空气和Cu²⁺、氧气和Cu²⁺、次氯酸钠、漂白粉、Cu²⁺中的一种。其中漂白粉加入量为每公斤矿石加入10g～100g；次氯酸钠加入量为2～20g；用空气或氧气作氧化剂时，若矿石不含铜，则在配制配合浸出剂时必须配入0.005～0.05Cu²⁺，Cu²⁺单独作氧化剂时，它在浸出剂中的浓度为0.01～0.1mol/L。

在配合浸出过程中，发生的主要反应有：

2MeO+kNH₄Cl→Me(NH₃)_i ^j+MeCl_k ^j-k+2H₂O+(k-4)H⁺+(k-i)NH₃

2MeS+kNH₄Cl→Me(NH₃)_i ^j+MeCl_k ^j-k+(k-i)NH₃+kH⁺+2S^2-+2(j-2)e

2MeS+kNH₄Cl+8H₂O→Me(NH₃)_i ^j+MeCl_k ^j-k+2 SO₄ ^2-+(k-i)NH₃+(k+16)H⁺+2(j+16)e

其中，Me为Cu，Zn或Ni；i为NH₃的配位数，k为Cl^-的配位数，j为金属离子的价数。

当空气或氧气、Cu²⁺、漂白粉或氯酸钠作为氧化剂时，分别发生以下半电池发应：

O₂+2H₂O+4e^-→4OH

Cu²⁺+e^-→Cu⁺

ClO^-+H₂O+2e^-→Cl^-+2OH

本发明利用浸出剂中的NH₃和Cl^-都会与上述金属离子形成稳定配合物的原理和Cu⁺对硫化矿的浸出具有催化或活化的作用，这是由于Cu²⁺具有氧化性，而空气又很容易将Cu⁺氧化成Cu²⁺，从而形成一种有利的氧化-还原循环机制；另外，又由于在pH值较高的氨铵浸出体系中，S^2-将很容易被氧化为SO₄ ^2-，从而不会产生如硫酸堆浸过程中由于产生的Fe³⁺将S²⁺氧化成S⁰附着在矿石表面的钝化现象。

本发明成本低、投入少、对环境友好，避免了传统的硫酸和细菌浸出所无法克服的浸出液除铁过程复杂，铁渣污染、以及钙、镁和硅的浸出所造成的矿堆表面板结、矿石钝化、净化除杂难等工程问题。硫化矿浸出率≥60％、氧化矿≥90％，大大降低了资源提取的综合成本。

[附图说明]图1：为10Kg级柱浸时铜浸出率随时间的变化图。

[具体实施方式]

实施例1来自汤丹东川铜矿的低品位混合铜矿，化学成分见表1，铜的物相见表2。

表1.汤丹低品位混合铜矿的化学成分

元素	Cu	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaCO₃	MgCO₃	MnO	S	Total
元素	Cu	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaCO₃	MgCO₃	MnO	S	Total	含量(wt％)	1.27	18.32	2.97	1.08	43.55	32.29	0.324	0.077	99.88

表2.汤丹低品位混合铜矿的铜的物相组成

铜物相	Cu₂(OH)₂CO₃	CuSiO₃·2H₂O	Cu₅FeS₄	CuFeS₂	CuS	Cu(Total)
铜物相	Cu₂(OH)₂CO₃	CuSiO₃·2H₂O	Cu₅FeS₄	CuFeS₂	CuS	Cu(Total)	铜含量(wt％)	0.51	0.23	0.49	0.02	0.02	1.27

其原矿颗粒粒度为2～0.1mm，用3mol/L NH₄Cl，0.5mol/L NH₄OH水溶液10L，采用Φ125×1500mm的有机玻璃柱，进行10Kg级柱浸90天，铜浸出率80.1％。图1显示了柱浸过程中铜浸出率随时间的变化情况。由图可见，用此体系堆浸，其浸出速度快，三天铜的浸出率就达到50％；同时，浸出液铜浓度也达到7～8g/L。在柱浸过程中，在不另外添加氧化剂的情况下，部分硫化铜矿物也被浸出，这是由于Cu²⁺具有氧化性，可将部分硫化物氧化浸出，而空气又很容易将Cu⁺氧化成Cu²⁺，从而形成一种有利的氧化-还原循环机制。

实施例2采用上述品位的汤丹铜矿，磨细至80％＞180目，取1Kg细矿加入到8L的浸出槽中，用含3mol/L NH₄Cl和0.5mol/L NH₄OH的配合浸出剂5L，在室温下搅拌浸出12小时，铜浸出率达到81.6％。

实施例3甘肃某铅锌矿表层低品位混合矿，化学成分见表3，锌的物相见表4。

表3.甘肃某铅锌矿表层低品位混合矿的化学成分

元素	Zn	Pb	Cu	Co	Ni	Cd	S	SiO₂	CaO	MgO
元素	Zn	Pb	Cu	Co	Ni	Cd	S	SiO₂	CaO	MgO	含量/％	4.18	5.71	0.013	0.0043	0.0033	0.015	4.49	53.78	0.83	0.89

表4.甘肃某铅锌矿表层低品位混合矿的锌的物相组成

元素	ZnSO₄	ZnCO₃	ZnSiO₃	ZnS	ZnFe₂O₄	Zn_T
元素	ZnSO₄	ZnCO₃	ZnSiO₃	ZnS	ZnFe₂O₄	Zn_T	含量/％	0.042	2.56	0.24	1.11	0.23	4.18

经破碎后，颗粒粒度为10～0.5mm，用2.5mol/L NH₄Cl，0.3mol/L NH₄OH，采用Φ125×1500mm的有机玻璃柱，以空气作氧化剂，从矿柱底部通入，其流量为5L/h，进行10Kg级柱浸90天，浸出率81.5％。

实施例4来自甘肃金川的低品位混合镍矿含镍0.26％，含铜0.56％，其中90％以上为硫化矿，镍的物相见表5。

表5.金川低品位混合镍矿的镍的物相组成

镍物相	氧化镍	硅酸镍	硫化镍	Ni(Total)
镍物相	氧化镍	硅酸镍	硫化镍	Ni(Total)	镍含量(wt％)	0.013	0.010	0.237	0.260

其原矿颗粒粒度为30～1mm，用5mol/LNH₄Cl，0.1mol/L NH₄OH，采用Φ125×1500mm的有机玻璃柱，以漂白粉为氧化剂，与原矿混合，加入量为原矿重量的10％，进行10Kg级柱浸90天，镍浸出率61.1％，铜浸出率52.6％。

由于低品位混合类型矿物资源丰富，探索经济上合理，对环境污染小、适用于该类资源开发利用的简单有效的方法具有实际意义。

Claims

1.一种低品位高碱性混合铜矿、镍矿和锌矿的湿法浸出方法，其特征在于：用铵盐和氨水配制配合浸出剂浸出低品位铜矿、镍矿和锌矿，浸出方式包括堆浸或槽浸，浸出氧化-硫化混合矿时还加入空气与Cu²⁺、氧气与Cu²⁺、次氯酸钠、漂白粉或Cu²⁺作为氧化剂，氧化剂的加入量为：漂白粉每公斤矿石加10g～100g；次氯酸钠每公斤矿石加2～20g；单独用Cu²⁺作为氧化剂，浸出剂中Cu²⁺的浓度为0.01～0.1mol/L；含有价金属的浸出液用常规方法回收有价金属，并再生配合浸出剂，循环利用，配合浸出的主要技术条件为：

a.浸出剂及其组成为：铵盐浓度为0.5～5mol/L，氨水浓度为0.1～0.5mol/L；

b.堆浸时液固比为0.2～2L/Kg矿，喷淋速度为2～20L/(m²·h)，堆浸时间为60～120d；

c.槽浸时液固比为2～6∶1，温度为20～60℃，时间为0.5～15h。

2.根据权利要求1所述的浸出方法，其特征在于：所述浸出剂的组分中铵盐为工业级氯化铵。