CN1823174A - 熔炼铜精矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及熔炼硫化铜的方法，在所述方法中含有硫化铜的材料在熔炼炉(1)中熔炼以供生成粗铜和矿渣。根据该方法，熔炼炉(1)中的原料的至少部分(3)是加入到在熔炼工艺中生成的矿渣(11)的湿法冶金的进一步加工(12，19)中的、藉助含有硫化物的材料(2)而获得的含有硫化铜(3)的材料。
Description
本发明涉及熔炼含有硫化铜的硫化物精矿的方法，在所述方法中，在至少一个湿法冶金步骤中处理由熔炼工艺获得的矿渣。
为了处理原生的铜原料，主要存在两种基本线路。一种是精选-熔炼-电解精炼线路，和另一种是浸提，例如堆浸-液-液提取和电解回收路线。由于与原料质量、环境保护、地貌和经济相关的原因，这两条加工路线均满足了日益增加的难度。
当开始精选铜基原料时，我们常常面对其中大多数矿物被氧化且可能难以浮选的情况。这些当中尤其是含硅酸铜和氧化铁的铜矿沉积物。含有硫化铜和黄铁矿的混合结构同样几乎不可能浮选。特定的一组问题以精细分开、常常为黄铁矿的铜-锌-铅矿石沉积物为代表。通过常规方法处理所述矿石沉积物通常使得在回收和精选内容物方面非常差的结果。当甚至采用高质量的精矿的情况下输送到精炼厂的花费常常太高，因此采用低质量的精矿则甚至更加如此。而且，在此情况下，在两个独立的位置处，例如由于砷的存在会增加环境危险。熔炼工艺本身典型地包括许多步骤，尤其是例如在闪速熔炼炉内熔炼、转化、阳极炉处理；用于气体的硫酸生产，和用于矿渣的电炉或精选工艺。铜的原料也可如此富铁或者如此贫铁，结果在一步熔融步骤中，它直接转化成原料铜，即粗铜。在此情况下，所得矿渣导入到电炉中以供还原。根据还原工艺获得导入到转化工艺内的熔融铜-铁混合物，和含超过0.5％铜的矿渣。作为可供替代的方案，将电炉矿渣导入到精选器中，以便回收其余的铜，在此情况下，在电炉中，产生适合于阳极炉的粗铜。由于来自直接粗铜熔炼的矿渣中高的铜含量，通常为12％重量或更高，且由于常常高的杂质含量，因此对于这类工艺来说所要求的投资高，因此例如由于电的价格导致操作成本高。
关于第二种主流方法-基于堆浸的处理，同样面临比较艰难的调节(harder times)。只要该矿石既不含有大量的贵金属，也不含有大量铜，例如黄铜矿CuFeS2或者难以溶解的一些其它的组分，则这一情况相当好。然而，作为规则，甚至在已经功能化的矿物中原料的增长份额尤其由缓慢溶解的铜矿物形成。这意味着增加的成本。所述其它方法还具有另一缺点，一个是已经建立的工厂必须逐渐调节-即几乎所有矿物的寿命有限。若从矿物到阴极铜的整个工艺链基于仅仅一种沉积物，则该工厂逐渐面临不健康的情况，因为矿石沉积物的体积逐渐用尽。结果投资资金的回笼不佳。
本发明的目的是消除现有技术的缺点并实现熔炼基于硫化铜的精矿的改进方法，其中在回收铜用的至少一步湿法冶金步骤中处理由熔炼工艺获得的矿渣。在所附的权利要求中列出了本发明的主要的新颖特征。
根据本发明，含有硫化铜的原料与助熔剂、氧化气体和由该工艺循环获得的铜原料一起导入到熔炼炉中，以制造粗铜。加入到熔炼炉，例如闪速熔炼炉中的至少部分含有硫化铜的原料，是在湿法冶金处理从熔炼工艺中获得的矿渣中生成的含有硫化铜的原料。从熔炼中获得的粗铜被进一步导引以生产纯的铜金属。从熔炼粗铜中获得的矿渣和可能的粉尘材料被导入到在氧化条件下进行的酸浸提中，所述条件使得包含在矿渣内的铁沉淀，和铜溶解。从酸浸提中获得的包含在溶液内的铜被进一步导引，以便藉助含有硫化铜的精矿通过转化除去铜。从铜转化中获得的硫化铜被返回以直接熔炼粗铜。视需要，来自铜除去的溶液残渣(其含有其它有价值的金属，例如镍和锌)被导入到一个或数个转化步骤，以供例如在硫化铁存在下，回收有价值的金属。
在本发明的方法中，含约25％铜或更多的原料在一步中熔炼，有利地直接熔炼成粗铜。除了贵金属，例如金、银、铂、钯和铑以外，将要熔炼的铜原料也可含有大量的杂质，例如锌、镍、钴和钼。例如，镍含量可在1-2％范围内变化。在直接粗铜熔炼中使用的矿渣取决于其组成，可以是含有硅酸盐或者含有铁酸盐的原料。因此，例如若开始粗铜熔炼的原料含有大量钴或镍的话，则矿渣必须含有形成尖晶石结构的足量组分，例如铁酸盐。
在本发明的方法中，浸提从粗铜生产中获得的矿渣，以及有利地从铜熔炼废气中回收的粉尘。浸提工艺所使用的试剂取决于矿渣和粉尘的结构和内容物；有利地大多数是含有硫酸或盐酸的溶液或溶液的混合物。在浸提之前，粒化矿渣，和视需要，粉碎矿渣。在有利地于50-105℃的温度范围内进行的浸提中，除了酸以外，还导入在转化步骤中生成的含有铁的酸性溶液，以及含有氧气的气体例如将铁氧化成赤铁矿、针铁矿或黄钾铁钒。操作浸提步骤的重要要点是藉助通过矿物基电极测量的矿物特定的电势，阻抗值和溶液含量值，通过测量和调节基本的(essential)溶解和沉淀相的表面状态和反应，以美国专利5108495和4561970中所述的方式控制浸提步骤。这一工序的一个原因是，有时存在于矿渣和粉尘内并产生表面活性化合物的诸如锡、锑和硅之类的物质。当矿渣和粉尘中有价值物的内容物在溶液中回收时，则在洗涤和可能的进一步的处理之后，其余的固体对环境不是有害的。
从浸提粗铜工艺得到的矿渣获得的溶液被导引以除去铜和其它有价值的成分。通过在80-200℃的温度范围内，有利地150-190℃下，在大气条件下，或者在高压釜条件下转化，从而进行除去操作。若使用高压釜条件，则所使用的装置可以是常规的多室反应器，或者其中进入的淤浆通过流出的淤浆加热的所谓管道高压釜。通过溶液基本成分和氧化/还原速度，但也还通过在转化中所使用的矿物的质量和粒度来确定工艺温度。有利地，对于从溶液中回收铜和其它有价值的组分来说，以上提及的美国专利5108495中的工序也可用于这一转化步骤。取决于待除去的有价值的组分，通过使用例如硫化物相，例如CuFeS2、Fe1-xS、(Zn，Fe，Mn)S、PbS、NiS、FeS进行转化。有利地，所使用的硫化物精矿划分为尽可能窄的粒度范围，以便避免其中例如精细的黄铜矿(CuFeS2)颗粒转化成CuxS的情况，和以表面积计仅仅占小的份额，但以重量计占适中份额的一些粗的CuFeS2颗粒缓慢反应成CuxS。尽管粗的CuFeS2不可能比较精细地粉碎，但平均转化速度因此增加。在采用比较粗糙的CuFeS2颗粒的情况下，更重要的是在平均情况中，采用以上提及的美国专利5108495和4561970中所述的原理调节表面结构。在通过调节表面结构引起的优点当中，我们指出了下述优点：
-由于在转化过程中发生下述反应并用下述类型表示：
-熔炼工艺原料中铜的含量增加，这对经济成本来说是重要的，因为铜直接回收到粗铜内得到改进，
-使用CuFeS2，从而使得在铜的直接熔炼中，可使用较差的铜原料，其中所述转化使得含贵金属的富CuxS进入粗铜的熔炼中，结果在熔炼炉中，获得较少的矿渣铁，
-导致生产率增加的工序也可有利地在旧的工厂中进行。
在转化中获得的硫化铜产物，CuxS产物，通常含有45-75％的铜，这尤其取决于CuFeS2精矿中的脉石和FeS2含量。从转化中获得的这一硫化铁作为原料与铜精矿一起被进一步导引到粗铜的熔炼中。视需要，从转化中离开的溶液(其含有例如锌、镍、钴和铁)被导入到新的转化步骤中，在此添加硫化铁，将例如包含在溶液内的锌或镍转化成相应的硫化物。视需要，转化步骤的数量可以是3或更多步，这取决于待除去的有价值的组分的质量。
以下参考附图更详细地描述本发明，其中所述附图以流程示意图的形式说明了本发明的优选实施方案。
根据本发明，将硫化铜精矿2、从悬浮熔炼炉中进一步处理矿渣获得的硫化铜材料3、含有氧气的气体4和助熔剂5加入到悬浮熔炼炉1中。熔炼中生成的废气6被导入到废热锅炉7内并到达电过滤器8中，在此与废气6一起携带的固体，即粉尘9从所述气体中分离。在悬浮熔炼炉1中熔炼生成的粗铜10从炉1中除去，并被导引以供进一步处理，以便以已知的方式产生铜金属。另一方面，冷却在悬浮熔炼炉1中生成的矿渣11、粉碎并导入到浸提步骤12中。有利地从废气中回收的粉尘9也导入到浸提步骤12中。此外，硫酸13和空气14被导入到浸提步骤12中，和在浸提步骤12之后的至少一个工艺步骤中生成的铁15返回到浸提步骤12中，所述铁有利地为酸性溶液的硫酸盐形式。
在浸提步骤12中，包含在矿渣11内的铜溶解为硫酸铜16。另一方面，包含在矿渣11内的铁沉淀，和铁进入到浸提残渣17中。在浸提步骤12中生成且含有例如硫酸铜的基本上无铁的含有硫酸盐的溶液被进一步导引到转化步骤19中，在此还加入硫化铜精矿18用以通过转化处理包含在该溶液内的铜。有利地，原则上根据下述反应(2)进行转化：
在反应(2)中生成的固体硫化铜(CuxS)作为原料3返回到悬浮熔炼炉1中。同样，在反应(2)中生成的硫酸铁(FeSO4)溶液返回到由熔炼获得的矿渣的浸提步骤12中。
视需要，从转化步骤19中除去的溶液(其含有前期矿渣所包含的例如锌、镍和钴)被导入到新的转化步骤20内，其中例如硫化铁21被加入到所述新的转化步骤20内，为的是原则上能根据下述反应(3)和(4)转化：
将在转化步骤20的反应(3)和(4)中生成的硫酸铁溶液(FeSO4)结合到来自于转化步骤19的溶液中并返回到浸提步骤12。来自反应(3)和(4)的沉淀锌和镍22被进一步导引以所需形式加工。在矿渣11含有更多有价值的金属的情况下，可利用用于铅和钴的各转化步骤。
实施例：
根据本发明的方法，含有硫化铜的材料被加入到闪速熔炼炉内，以便原料包含68.6t/h硫化铜精矿以及31.4t/h根据本发明从转化步骤中返回的沉淀硫化铜。结果，从原料中获得32.0t/h粗铜和从粗铜熔炼中获得68t/h矿渣。
来自粗铜熔炼的矿渣被导入到浸提步骤中，在此还加入硫酸和氧气以及在本发明方法进一步的步骤中生成的硫酸铁溶液。浸提步骤以大气浸提方式进行，在此铜溶解在硫酸内，和铁沉淀。溶解的铜进一步被导入到转化步骤中，在所述转化步骤中还加入25.8t/h的硫化铜精矿。加入到转化步骤中的硫化铜精矿以及包含在溶液内的铜均藉助转化变为硫化物形式，将所述硫化物作为原料返回到闪速熔炼炉中。在转化中溶解的铁返回到铜的浸提步骤中准备沉淀。矿渣包含的其它有价值的金属被导入到用于回收的进一步的转化步骤中。
Claims (11)
1.熔炼硫化铜精矿的方法，在所述方法中，含有硫化铜的材料在熔炼炉(1)中熔炼以生成粗铜和矿渣，其特征在于熔炼炉(1)中的原料的至少部分(3)是含有硫化铜(3)的材料，所述材料是藉助加入到在熔炼工艺中生成的矿渣(11)的湿法冶金的进一步加工(12，19)中的、含有硫化物的材料(2)获得的。
2.权利要求1的方法，其特征在于在一个至少两步湿法冶金(12，19)的进一步加工处理中处理在熔炼工艺中生成的矿渣(11)。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于浸提(12)矿渣(11)使包含在矿渣内的铜变为可溶形式，并将含有铜的溶液(16)导入到转化步骤(19)中，用以通过含有硫化物的材料将可溶铜变为硫化铜(3)形式。
4.权利要求1、2或3的方法，其特征在于从熔炼中获得的矿渣(11)含有硅酸盐。
5.权利要求1、2或3的方法，其特征在于从熔炼中获得的矿渣(11)含有铁酸盐。
6.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于以大气浸提方式进行矿渣的浸提(12)。
7.权利要求6的方法，其特征在于在50-105℃的温度下进行矿渣的浸提(12)。
8.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于在高压釜中进行矿渣的浸提(12)。
9.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于从矿渣中浸提得到的铜到硫化物的转化(19)在90-200℃的温度下进行。
10.权利要求9的方法，其特征在于从矿渣中浸提得到的铜到硫化物的转化(19)在150-190℃的温度下进行。
11.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于基于通过矿物基电极测量的矿物特定的电势，阻抗值和溶液含量值，通过测量和调节基本的溶解和沉淀相的表面状态和反应，来控制浸提步骤(12)和转化步骤(19)。
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