紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计.docx

紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计.docx

《紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计

摘要介绍了福建紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂建设的项目背景及湿法炼铜厂的设计情况，探讨了工厂设计及运行　存在的问题和解决方法。

　关键词紫金山铜矿湿法炼铜浸出萃取电积　中图分类号：

嘲．２　福建省上杭县紫金山铜矿是高硫型浅成低温硫化　铜矿床，铜金属工业储量约１４６．５万ｔ。

含铜矿物以蓝辉　铜矿和铜兰为主，其次为辉铜矿、块硫砷铜矿和硫砷铜　

矿。

非金属矿物主要为石英、碎屑石英、地开石、明矾石，　伴有少量绢云母、长石、高岭土、绿泥石、绿帘石等。

矿石　的化学成分见表１，矿石的主要矿物组成见表２。

　表１原矿化学组成　序号　矿物名称含量（％）序号　矿物名称含量（％）　紫金山铜矿１９９５年曾进行过常规浮选、火法冶　

炼工艺和三氯化铁浸出的试验研究，但均未获得成　

功。

１９９８年开始进行了微生物浸出提铜试验，历经　

实验室小试一实验室扩大试验一年产３００ｔ阴极铜　

微生物浸出萃取电积半工业试验，于２００３年１２月　

完成ｌＯ００ｔ阴极铜微生物浸出萃取电积工业试验，　

取得了令人满意的结果。

铜浸出率平均达到　

８０．５６％，铜实际回收率达到７８．２３％，阴极铜生产　

成本平均为１．１４万Ｙｒ＿／ｔ，并掌握了高效浸矿菌的选　

育技术。

根据以上工业试验结果，最终确定了福建　

紫金山铜矿万吨级湿法炼铜项目的设施，其设计工　

艺流程为微生物堆浸一萃取一电积工艺。

２００３年　铜试验厂生产数据如表３【】．２Ｊ。

　２设计方案　福建紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂由采矿场、　

矿石破碎系统（粗碎车间、中细碎筛分车间、转运　

站、粉矿仓）、堆浸场（废渣场）、萃取车间、电积车　

间、防排洪及污水处理设施、辅助生产设施、供电、供　

水设施、矿部及职工生活服务设施等组成。

以下主　要介绍堆浸系统、萃取车间、电积车间。

　２．１堆浸系统　

矿石破碎至１２ｒａｍ后用胶带输送机运至粉矿　仓，再经自卸汽车运至堆场，用汽车配推土机筑堆，　

采用不卸堆逐层筑堆方式。

筑堆过程中均匀引入一　

定量的含菌液，同时采用挖掘机松堆。

　规划设计３个堆浸，合格的浸出液进富液池　（铜离子浓度大于２．５ｇ／Ｌ）进入富液池，铜离子浓度　

为２．５ｇ／Ｌ～１ＧＬ的浸出液进入次富液池，次富液池　

溶液和萃余液一起返回堆场滴淋。

　?

嘲毫日期：

　∞一ＩＩ一　作者简介：

王玮（１９Ｍ一）．男．江西南昌人，南昌有色冶金设计研究院冶化分院工程师，主要从事涅法冶金设计覆研究。

　维普资讯

３２　铜　业　工　程　２０ｏ５№１　表３　１０００ｔ铜试验厂２００３年生产情况　

序号　项目　数值　１　处理矿石量（ｔ／ａ）　１９７ｏ７３　２　矿石平均品位（％）０．４５８　３　阴极铜产量（ｔ／ａ）　７９７．３９　

４　铜浸出率（％）　８０．５６　ＰＬＳ成分　Ｃｕ（ｇ／Ｌ）　２．１５　ＳｉＯ２（ｒａｇ／Ｌ）　１００．５　

Ａｇ（ｍｇ／Ｌ）０．２７　

Ａｕ（ｍｇ／Ｌ）　＜０．０１　

Ａｓ（ｍｇ／Ｌ）　７９２．５８　Ｚｎｆｍｇ／Ｌ）　６３．００　

５　

Ｍｎ（ｍｇ／Ｌ）　９．００　

Ｐｂ（ｍｇ／Ｌ）　６．９１　Ｍｇ（ｍｇ／ｎ）　４８．４５　

ｒｅ（ｇ／Ｌ）　５０．５２　

ＣａＯ（ｒａｇ／Ｌ）　３０９．９　

（ｇ／Ｌ）　４．４３　

Ｃｏ（ｍｇ／Ｌ）　＜０．０１　６　ＰＬＳ流量（ｍ’／ｄ）　～１８００　７　中和萃余液量（ｍ’／ｄ）　～４ｏＯ　８　萃余液ｐＨ值　０．７～１　９　环保处理石灰消耗（ｋｇ，＇ｍ’）　～４ＪＤ　１０　ＬＩＸ９８４Ｎ消耗（ｋｇ／ｔＣｕ）４．８Ｏ　

１１　稀释剂煤油消耗（ｋｇ／ｔｃａｏ）　９３．Ｏ２　１２　电积系统铁含量（ｇ／Ｌ）　＜５　

阴极铜总生产成本（歹己／ｔ）　１０５２２．７３　

其中：

采破车间成本（ｇ／ｔ）　５００８．０９　堆浸成本（元／ｔ）　２１６．１７　萃取系统（歹己／ｔ）　１３８９．３７　

１３　电积系统（ｇ／ｔ）　１６０８．３８　

环保系统（歹己／ｔ）４６６．１２　直接人工费用（歹己／ｔ）４８２．６０　

制造费用（ｇ／ｔ）　１３５２　１４　铜总回收率（％）　７８．２３　布液采用喷淋法。

用喷淋泵将浸出液扬至堆场　滴淋，浸出前期的矿堆和浸出后期的矿堆当浸出液　铜品位低时直接进中间池，其它矿堆浸出液合并进　

集液沟进富液池（Ｃｕ　≥１．５ｇ／Ｌ），贫液返回堆场循　

环滴淋。

如遇大暴雨，堆场雨水自流进调节库，中间　池溶液返回堆场滴淋。

滴淋结束后不卸堆，在废堆　场上面重新铺设底垫，开始下一轮堆浸作业。

２．２萃取车间　

为减少通过有机相夹带进入电积系统的铁量，　设置了洗涤级。

萃取设计采用串并联流程（３级萃　取＋１级洗涤＋１级反萃）一个系列，萃取剂采用　ＬＩＸ９８４Ｎ。

　合格的富浸出液用泵送至萃取车问的５００ｍ　

料液储槽，分别泵入ＥＩＡ和ＥＩＢ萃取箱的混合室　中，进入ＥＩＡ的浸出液经过２级萃取从Ｅ２Ａ的澄清　

室排入萃余液隔油槽中。

进入Ｅ１Ｂ的浸出液只经　

过１级萃取即从澄清室排入萃余液隔油槽。

经过除　

油的萃余液自流回萃余液池中。

负载有机相定期排放絮凝物，絮凝物经三相澄　

清槽、粘土处理、板框压滤后回收的有机相返回有机　

循环槽，三相渣用活性粘土搅拌后堆存。

负载有机　

相用泵扬至反萃槽，反萃作业保持有机相连续，为了　

维持反萃相比１：

１，部分水相返回混合室。

　电积前液经隔油槽、超声波气浮、纤维球过滤器　滤除有机相后进电积车间。

　２．３　电积车间　电积采用常规大极板始极片方式生产。

种板系统阴极为钛种板，阳极为Ｐｂ—Ｃａ—ｓｎ不溶　

阳极板。

设种板槽１Ｏ个，电积生产槽１１０个。

种板槽　

阴极周期１ａ。

电积时生产槽阴极周期７ａ～１４ａ。

　电积后液不定期开路一部分，现阶段直接排至　萃余液池。

　电积槽采用架空配置方式，槽面标高　４．２００。

　２．４工艺设计指标　工艺设计指标见表４　。

　３设计与工厂运行的问题及解决方法探讨　３．１　酸与铁砷的积累以及由此产生的问题　从铜试验厂的生产情况来看，在紫金山铜矿进　

行湿法炼铜生产存在的主要问题之一就是浸出液中　

酸、铁、砷的积累。

分析矿物组成可以看出，硫化铜　矿物微生物氧化浸出会产生酸，而紫金山铜矿矿物　中缺乏耗酸的碳酸盐类矿物，其它耗酸的矿物含量　

也很少，由此产生酸的积累问题。

２００４年铜试验厂　常年在喷淋液ｐＨ值小于１的状况下运行，在上半　年甚至出现过喷淋液ｐＨ值０．６的情况。

在浸出铜　的同时，铁和砷也大量浸出。

有试验结果表明，在铜　

的浸出率为８８．２９％的情况下，砷的浸出率可达　

７３．２８％。

如果在旧矿堆上直接铺设了新矿堆，虽然　

可以增加铜的浸出率，但同时加剧了铁的积累。

由　于开路设施能力不足，铁和砷积累情况会越来越严　

重。

从表３可以看出，铁的浓度已达到５Ｏ．５２ｇ／Ｌ。

　维普资讯

２００５　Ｎｏｌ　王玮、陈波：

紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计　３３　表４工艺设计指标表　序号　指标名称　数值　序号　指标名称　数值　

１　矿石品位（％）　０．５２　１７　混合时间（ｍｉｎ）　３　２　浸出率（％）８０　１８　澄清速率（ｍ’／　?

ｈ）　３．７　３　萃取率（％）　９５　１９　萃余液含铜（ｇ／Ｌ）０．２５　

４　电积率（％）　９９．５　２０　萃余液含酸（　Ｌ）　一５　

５　总回收率（％）　７５．６２　２１　反萃前液含铜（ｇ／Ｌ）　３５　

６　阴极铜产量（　ａ）　１３０００　２２　反萃前液含酸（ｇ／Ｌ）　１８０　

７　堆场数量　３　２３　反萃后液含铜（ｇ／Ｌ）４５　

８　单层堆高（ｍ）８—１Ｏ　２４　反萃后液含酸（　Ｌ）　１６５　９　ＰＬＳ流量（ｍ　／ｄ）　１７６００　２５　电积槽尺寸（ｍ）　５×１．１７　ｘ１．３５　

１０　ＰＬＳ含铜（ｇ／Ｌ）　２．５　２６　电流密度（Ａ／　）　１８０　ｌｌ　ＰＬＳｐＨ值　１．５　２７　槽电压（Ｖ）　２　１２　ＬＩＸ９８４Ｎ浓度（％ｖ／ｖ）　１５　２８　母板　钛母板　１３　萃取直收率（％）　９ｏ　２９　不溶阳极尺寸（ｍｍ）　９６０×１０００　

１４　萃取相比Ｏ／Ａ　（１．２—１．３）／１　３０　阴极尺寸（ｍｍ）　９８０×１０２０　１５　反萃相比Ｏ／Ａ　（２—２．５）／１　３１　每槽阳极数（片）４７　

１６　洗涤相比Ｏ／Ａ　（２—２．５）／１　３２　每槽阴极数（片）４６　酸、铁、砷在浸出液中的积累造成萃取效率下　

降，浸出率下降，通过夹带和化学萃取进人电积系统　的铁量增加，影响电流效率和电铜品质。

解决浸出液中酸铁积累较有前景的方法是扩散　渗析法，扩散渗析法具有环保、运行费用小、高效的　优点，但目前国内该类型装置的处理能力偏低，在本　

项目尚不适用。

目前铜试验厂和设计采用的处理方　

法是石灰中和法。

采用中和法处理部分萃余液可以　同时降低萃余液中的酸、铁、砷，但该方法的直接后　果就是产生大量的中和渣后处理和生产成本的增　加。

为缓解酸铁砷的积累，将新的矿堆层与旧的矿　

堆层之间用防渗层隔离，可以避免旧矿堆层中的铁　砷的浸出。

３．２排铁液的处理　铜试验厂的排铁液是用ｌ台扩散渗析器处理　

的，该台扩散渗析器能力仅与３００ｔ／ａ阴极铜生产能　

力匹配。

在铜试验厂进行年产１０００ｔ／ａ阴极铜规模　

扩建后，并未增加新的扩散渗析器，故现阶段铜试验　厂只能控制电积系统铁含量小于５ｇ／Ｌ，同时不定期　将部分排铁液排至萃余液池。

在万吨级湿法炼铜厂　

投产后，为保证电积系统铁含量小于３ｇ／Ｌ，待处理　

的排铁液量约为２９ｍ３／ｄ，这部分溶液若排往萃余液　

池，将加剧酸的积累和石灰的消耗。

目前设计根据　多方面意见暂按外排至萃余液池考虑。

以下就排铁　

液的　种处理方法作简单的框算，结果见表５。

由　

表中计算可见，扩散渗析器的设备投资只需要１．５ａ　即可收回。

　表５两种排铁液处理方式经济性对比　处理方式　经济性对比　外排至萃余液＋Ｉ　排铁液含酸价值（万元／ａ）　５５．１　

石灰中和法　Ｉ　消耗石灰价值（万元／ａ）　１８．７　扩散渗析法　一次投资扩散渗析器５台价值（万元）１１０　

注：

石灰按１５０歹己／ｔ计算；硫酸按４０Ｏ歹己／ｔ计算；以上比　

较未计算中和渣的再处理费用。

　因此，建议在投产后增加扩散渗析器处理排铁　

液，或排铁液不排往萃余液池，用排铁液制备铜粉。

　３．３萃取剂消耗量及反萃后液有机相清除技术　吨铜萃取剂的消耗量目前国际上已达到１．８ｋｇ　～２．７ｋｇ的水平。

就表３中铜试验厂的运行数据　看，萃取剂的消耗量是偏高的，从铜试验厂的萃余液　

池和反萃后液池均可观察到有机相的存在。

因此，　在设计上，从４个方面予以考虑。

（１）严格控制各级的相连续。

设置了５０ｍ长的　平流式萃余液隔油池，其中设置了ｌ０个隔室，每个　

隔室中有４ｏ目的不锈钢丝网。

可稳定地清除萃余　液中颗粒较大的有机相夹带。

（２）反萃后液中的有机相夹带有４种形态。

粒　

度较大的悬浮油滴；粒径大于１０ｐ￣ｍ的分散油；粒径　

小于１０ｐ￣ｎ的分散油；粒径更小的溶解油。

为此设　

计了３级脱油措施。

第一级是２０ｍ长的平流式富　

铜液隔油池，有４个隔室，每个隔室中有４ｏ目的不　锈钢丝网。

用以去除粒度较大的悬浮油滴。

第二级　是超声波气浮装置，用于除去分散油和乳化油，该装　

置通过超声波破乳后再用气浮法除油。

目前这类装　维普资讯

铜　业　工　程　２００５№ｌ　置已在金川公司用于类似目的。

在湿法炼铜工厂该　

类装置尚属首次应用，其效果有待实践检验。

第三　

级是纤维球过滤器，通过纤维球的强效吸油能力进　一步使进入电积系统的反萃后液含有机物降低至　１０ｐｐｍ以下。

　（３）絮凝物处理采用已经过铜试验厂验证成功　

的预先加粘土搅拌一板框压滤机压滤的工艺。

（４）控制负载有机相储槽水相液面高度。

　３．４电积槽配置　电积槽通常的配置方式有架空式和直接放在　±０．０００平面２种。

设计采用的电积槽配置方式是　架空式的，这种方式的优点在于：

短路开关及母线排　

的安装检修方便；溶液管道的安装检修方便；电积槽　

的清理容易。

但同时造成厂房建设投资的增加。

　３．５保证阴极铜质量　为保证阴极铜的产品质量，生产中必须注意以　下问题：

　（１）保证浸出液池底部防渗层的完好，避免腐　

殖质进入溶液体系造成絮凝物；　

（２）萃取箱加盖，减少灰尘进入萃取体系的量；　（３）铁通过化学迁移进入电积系统的量是远大　

于水相夹带的迁移量的，在选定的萃取剂前提下，必　

须严格控制相连续条件，减少负载有机相中的水相　夹带，以减少铁、锰等有害离子进入电积系统；　

（４）严格反萃后液除油操作，减少有机物进入　

电积系统；　

（５）控制电积系统铁的浓度，用扩散渗析器处　理排铁液；　（６）稳定电流密度，严格遵守工艺条件，加强成　品阴极板的洗涤；　（７）采用优质的不溶阳极板；　（８）严格控制古尔胶添加量；　

（９）成品阴极铜的后处理和堆存。

　４结论　多年的试验结果证明，微生物氧化浸出一萃取　一电积工艺在紫金山铜矿应用是成功的。

作为我国　

首座大型湿法炼铜厂，紫金山铜矿万吨级湿法炼铜　

厂的兴建标志着我国湿法炼铜产业进入了大规模发　

展阶段，对于铜资源紧张的我国有着重大的意义。

其试验、设计和今后的生产实践都将为我国湿法炼　

铜行业的发展提供宝贵的经验。

　参考文献　［１］温建康，等．紫金山低品位硫化铜矿微生物堆浸提铜工业试　

验．ＣＹＴＥＣ　ＡＣＯＲＧＡ２００４北京铜湿法冶金技术研讨会文集，２００４一　ｌＯ；６２—６９．　［２］吴健辉．电积过程铜质量管理综述．黄金，２００４，２５：

８８－９０．　

［３］南昌有色冶金设计研究院．福建省上杭紫金山铜矿初步设　

计说明书第一卷，２００３—４．　

［４］吴健辉，孙鹏，孙兴勋，邹罔ｉ。

张耀铭，铜工业溶剂萃取过程　中相问污物的形成和处理方法探讨．黄金．２００４．２５：

７４—７６．　ＴＨＥ　ＤＥＳＩＧＮ　ｏＦ　Ａ　１Ｏ．０ｏＯ　Ｉ’／Ａ　ＩＩＹＤＲｏ　Ⅱ　ＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ　ＣｏＰ．ＰＥＲ　ＲＥＦ　ＥＲＹ　Ｄ　ＺＩＪＤ　ＨＡＮ　ＣｏＰ】慨Ｍ口　Ｅ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＮｏｎ－－ｆｅｌＴＯｌｌ￣Ｍｅｔａｌｓ　Ｗａｎｇ　Ｗｅｉ　Ｃｈｅｎ　Ｂｏ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａ　Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｅａｌ　ｃｏｐｐｅｒ　ｒｅｆｉｎｅｒｙ　ｉｎ　Ｚｉｊｉｕｓｈａｎ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｍｉｎｅ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ。

８８　ｗｅｌｌ　８８　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．　．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ＺｉＪｉｎＳｈｕｎ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｍｉｎｅ　Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｅａｌ　ｃｏｐｐｅｒ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　Ｌｅａｃｈｉｎｇ　Ｓｏｌｖｅｎｔ—ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｗｉｎｎｉｎｇ　（上接第６０页）　Ｓｎ缸几　ＯＵＳＩ　ＤＥＴＥ础　ＴＥ　ＴＨＥ　ＡＲｓＥＭＣ，　ｏＮＹ，ＢＩｓＭＩ　Ｈ，ＬＥＡＤ，　ＺＩＮＣ，ＣＡＬＣＩ　Ｍ，Ｍ－ＡＧＮＥＳＩ【Ｊ］Ｍ　ＩＮ　ＴＨＥ　ＣｏＮＣＥＮＩ＇ＲＡＴＥ　ＢＹ　ＩＣＰ—ＡＥＳ　Ｍ　ＴＨＯＤ　Ｊ／ａｎｇｘ／Ｃｏｐｐｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｇｕｉｘｉ　Ｓｍｅｌｔｅｒ　Ｙａｎｇ　Ｈｏｎｇｓｈｅｎｇ　Ｌｕ　ＯＭａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆｔｒｅａｔｉｎｇｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ｓａｍｐｌｅ．ＢｙｕｓｉｎｇＩＣＰ—ＡＥＳｍｅｔｈｏｄ，ｉｔｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉ—　ｈａｔｅ　ｔｈｅ　ａｒｓｅｎｉｃ，ａｎｔｉｍｏｎｙ，ｂｉｓｍｕｔｈ，ｌｅａｄ，ｚｉｎｃ，ｃａｌｃｉｕｍ，，－．ｇｎｅｓｉｕｍ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ。

ｅａｓｉｌｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．Ｔｈｅ　

ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒａｎｇｅ　ｉｓ　０．０２％－５．Ｏ％。

ｔｈｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｉｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　９１．７％一９６．４％．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ＩＣＰ—ＡＥＳ　ｈ　Ⅱｉｔ３，Ｔｅｓｔ　维普资讯