复杂硫化铜精矿微波活化预处理加压浸出工艺.docx

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复杂硫化铜精矿微波活化预处理加压浸出工艺

复杂硫化铜精矿微波活化预处理-加压浸出工艺.txt我很想知道，多少人分开了，还是深爱着。

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你用隐身来躲避我丶我用隐身来成全你！

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第１卷第２０期　２ｌ年４月　ＯＯ

过程工程学报　

Ｔｈ　ｎｅｅＪｕｎａ　ｆＰｒｅｓＥｎｇｎｅｒｎｇｅＣｈｉｓ　ｏｒｌｏｏｃｓ　ｉｅｉ　

、０＿０ＮＯ２，ｌｌ　．　Ａｐ．０１　ｒ２０

复杂硫化铜精矿微波活化预处理一加压浸出工艺　

徐志峰　　李强　　王成彦　，，

ｆ．西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州３１０；２１江４００．北京矿冶研究总院，北京１０４）００４　

摘要：

研究了以黝铜矿为主的复杂硫化铜精矿微波活化预处理一加压浸出工艺．结果表明，该精矿在微波功率８　、２　ｗ每批处理量９　及辐照时间１０Ｓ５ｇ２　条件下预处理后，矿石浸出性能显著改善．预处理过程中未见铅、锌、硫、砷等元　素挥发损失．实验确定了微波活化铜精矿加压浸出工艺条件为：

浸出温度４３５　Ｋ，氧分压０６ａ．ＭＰ，初始硫酸浓度１３　．　２

ｍｏＬｌ，液周比５ｍＬｇ／　／，浸出时间２０，木质素磺酸钙用量为精矿质量的１５．ｈ　．％，搅拌速度５０／ｉ．在此条件下，２０　ｒｎｒａ　铜、锌、铁浸出率分别达到８．％，２３６３９．％和２．％．加压浸出渣经高温煤油溶解单质硫后返回作浸出配矿使用，可　６３７６４

保障有价金属铜锌收率．　关键词：

复杂铜精矿；黝铜矿；微波活化；预处理；加压浸出　

中图分类号：

Ｔ１１Ｆ１　

文献标识码：

Ａ　

文章编号：

１０—０Ｘ（０００—２６０　０９６６２１）２０５—７

１前言　　

在复杂硫化铜精矿中，铜多以黄铜矿、黝铜矿形式　

存在，结构稳定，分解困难，其浸出必须经过强氧化过　

波能［１２．物质吸收微波后，其晶体结构、表面性质等有　　可能发生显著改变，如黄铁矿在一定条件下经微波处理　后会转变成磁黄铁矿［且在微波场中不同矿物具有　　．不同的升温特性　．］。

２，如大多数硅酸盐、碳酸盐、石英　　７等脉石属热惰性［　．因此，在微波作用下有可能实现有　用矿物的选择性热活化，进而提高矿物反应活性并改善　

其浸出性能．　

程．加压浸出是一种强化湿法冶金过程，具有浸取高效、　

流程短、无污染等优点，具有广阔的应用前景Ⅲ．目但　

前加压浸出工艺仅在次生辉铜矿处理方面成功实现工　

业化『，２由于原生黄铜矿、］黝铜矿在硫酸介质中浸出“钝　

本工作开展复杂硫化铜精矿微波活化预处理一加压　浸出工艺研究，即对以黝铜矿为主体矿物的复杂硫化铜　矿进行微波活化预处理，使硫化铜矿晶格活化，从而使　原本难以浸出的复杂铜精矿在中等温度和压力下顺利　

浸出．预处理过程中，铜精矿中的硫、锌、砷、铅等元　素无挥发损失．复杂硫化铜精矿微波活化预处理一加压　

化”３［问题尚未彻底解决，复杂硫化铜矿加压浸出仍只　］停留在试验研究阶段．　为克服浸出“钝化”问题，在复杂硫化铜矿浸出过　

程中常引入ＨＯ催化氧化［１Ｎ３４或实施加氯活化浸出～．，５　１　

在ＨＯ催化氧化浸出条件下，精矿中的硫将大量氧化　Ｎ　生成硫酸，导致后续中和工序负荷增重，此外浸出液脱　

浸出工艺无需面对Ｓ２Ｏ回收问题，清洁高效．　

硝也是一大难题；而加氯活化浸出工艺中氯离子对浸出　

设备的腐蚀不容忽视．　为克服复杂硫化铜浸出“钝化”问题，还可采用矿　

石活化预处理方法．现有的矿石活化预处理研究多集中　于机械活化［，如Ａｔｏ９】ｃｖｘ铜精矿浸出工艺的关键就在　ｉ于精矿细磨　】矿石经细磨后，出过程虽可强化［－１加．浸１１，１５　

２买验　　

２１原料与设备　．

复杂硫化铜精矿原料中主要元素含量见表１．由铜　

精矿ＸＲ谱图（Ｄ见图１可知，）精矿中主要金属矿物有闪　

但机械活化有明显局限性［，］１１，未能从根本上解决矿物　６７钝化问题，且机械活化方式能耗高、成本大，矿石细磨　后有可能引发浸出渣排放困难等问题．　

微波预处理矿石及促进精矿浸出目前已有多项研　

锌矿、黄铜矿、黝铜矿、黄铁矿、方铅矿及少量铜蓝和　蓝辉铜矿，脉石矿物主要为石英．显微镜下观察可知，　铜精矿中闪锌矿多，含铜矿物中黝铜矿量多，占３％～５　４％左右．０精矿粒度为一４ｕ占９．　４　ｍ９％．７

硫酸及其他化学试剂均为分析纯．　

表１复杂铜精矿主要元素成分　

Ｔｂｅ１Ｅｌｍｅｔｌｏｏｉｏ　ｆｏｌｘｃｐｅ　ｏｃｎｒｔ　ａｌ　　ｅｎａ　ｍｐｓｔｎｏ　ｍｐｅ　ｏｐｒｎｅｔａｅｃｉｃｃ

究［－】１２．当微波快速加热矿物时，由于微波穿过金属矿　８２

物产生很大的热应力，致使矿物边缘出现微小裂缝ｌ，２　　

这有可能是使矿物活性增强的原因之一．另外，在微波　场中，大多数硫化矿（如黄铁矿、黄铜矿等）都能吸收微　

里！

型　　　

Ｃｏｔｎ　．ｎｅｔ　８６　．３１．１７７　

垒　！

１．６８９　２．１０５　２３　９０　４Ｉ　　．６．４．２

收稿刚朗：

２０—１１，修回日期：

２１—１１　０９１－８０００—８基金项目：

江西省自然科学基金资助项目（编号：

２０ＧＣ６６；国家重点基础研究发展规划（７）金资助项目（号：

２０Ｃ６３０）０７Ｑ０５）９３基编０７Ｂ１５５　作者简介：

徐志峰（９３）１７一，男，江西省南昌市人，博士，教授，有色金属冶金专业；王成彦，通讯联系人，Ｅｍａｌｈ３０＠ｓａｏ　－ｉｗｃｙ２７ｉ．ｍ．：

ｎｔ

第２期　

∞０　　

∞０　　

∞徐志Ｏ　等：

０杂硫化铜精矿微波活化预处理一压浸出工艺　０　　加　复　峰加

Ｃｈｌｐｒ￣ａｃｙｉｏｔ

２７５　

昌　

（），　

◆ＴｒｅｄｒｅｅｔａｈＥｉ　ｔ

｝

暑　

出实验，实验条件为：

［Ｓ４１１ｍｏＬ，液固比　Ｈ２Ｏ］．　ｌ　＝４／

ＬＳ４ｍ／，氧分／ｐ２０　ａ／＝　Ｌｇ￣ｏ．ＭＰ，搅拌速度５０／ｉ，，＝６０　ｍｎ　ｒ

浸出体系中引入１５　木质素磺酸钙（．％（２相对于精矿质　

量，下同），结果见表２．　

一　

ｏ　

、－，　

’历　

Ｃ　

ｌ　

口　■　

表２铜精矿直接加压浸出实验结果　

Ｔｂｅ２Ｐｅｓｒ　ａｈｎ　ｅｕｔ　ｆｎｒｔａｅ　ａｌ　　ｒｓｕｅｌｃｉｇｒｓｌｏ　ｐｅｅｔｄｅｓｕｒ

ｃｏｐｅ　ｕｆｄｅｃｃｎｔａｅｐｒｓｌｉ　ｏｎｅｒｔ　

三　

Ｉｌｆ◆．　　　Ｉｆ★ｌＩ　　

ＺＵ　Ｚ５　３【】　３　５４Ｕ　４５　５　Ｕ５　５

２。

　（　）

图１硫化铜精矿ＸＲＤ谱图　

Ｆｇ１ＸＲＤ　ｐｃｒｍ　ｆｏｐｒｕｆｅｃｎｅｔａｅｉ．　ｓｅｔｕｏ　ｐｅ　ｌｄ　ｏｃｎｒｔ　ｃｓｉ

主要实验仪器：

Ｇ７Ｄ０ＰＤＦ型微波炉（０２ＡＳ．广东格　兰仕微波炉电器有限公司），额定频率２５　ｚ４０ＭＨ，额定　输出功率７００　Ｗ；ＣＦＴ型高压釜（Ｊ—大连通达反应釜厂），　

内容积１　．高压釜设备连接如图２所示．．Ｌ０　

由表２可见，未经任何活化预处理，复杂铜精矿直　接加压浸出时，随浸出温度由４３Ｋ升至４３Ｋ，浸出２　５　　

２５．ｈ时，铜浸出率仅由１．％提高至２．％，即使浸　　５９９７６３

出时间延长至６　，铜浸出率也仅为６．％，而锌浸　．ｈ０８２２

出过程相对容易得多，在温度４３５　Ｋ下浸出２５，．ｈ锌浸　　

出率可达８．％，调整浸出条件，锌浸出率还可进一　０１５步提高．在上述实验条件下，铁浸出甚微．　经浸出动力学分析可知，铜浸出反应表观活化能为　７．８Ｊｌ出过程为界面化学反应控制．１　／，浸９ｋｍｏ为解决铜　浸出困难，对复杂铜精矿进行活化预处理，通过增大矿　

石反应活性，降低浸出反应表观活化能，进而实现复杂　铜精矿在中等温度及压力条件下较理想地浸出．　

３２微波功率的影响　．

图２高压釜设备连接图　

Ｆｇ２Ｄｅｉｅａｔｃｍｅｔｆａｔｃａｅｉ．　ｖｃ　ｔｈｎ　　ｕｏｌｖ　ａｏ

考察了不同微波功率对微波预处理后铜精矿加压　浸出结果的影响，浸出实验条件为：

Ｔ－５　－３Ｋ，ｐ２０　４ｏ．＝６ＭＰ，ＬＳ５ＬｇＨ２Ｏ］ｉ１３ｌａ／＝　／，［Ｓ４ｎ．　／－．ｈｍｉ＝２ｍｏＬ，ｔ２　，木　．０

２２实验过程　．

称取一定量铜精矿，均匀平铺于微波炉腔体内的石　

英玻璃圆盘上，在一定功率及时间下进行微波辐照预处　理．将预处理后的铜精矿按一定液固比与浸出剂混合加　

质素磺酸钙用量１５　，搅拌速度５０ｒｎ．％（２０　／，微波　ｍｉ

预处理时间１０Ｓ２　，每批处理量９　５ｇ铜精矿，结果见图　

３　．

入高压釜的钛胆中．高压釜加盖密封，通过控制箱设定　

加热温度．升温至设定温度时，向高压釜内通入工业纯　氧并开始计时．通过调节控制箱，保持浸出过程中搅拌　

、．一　

转速恒定．出结束后通水冷却，待釜内压力降为０后　浸开启高压釜，分别将浸出液和浸出渣送样分析．为保证　

各实验点间具有可比性，控制每次实验时高压釜升温速　率及降温速率相同．　

ｕ　Ｊ

里　２

巴　

０＇　

．

曼　

ａ　）

Ｊ　

Ｃ　０　∞　

．．

控制各浸出实验中搅拌转速恒定为５０／ｎ以保　０　ｍｉ，ｒ证实验条件下釜内气、、固三相充分混合和氧的传质．液　

Ｍｃｏａｅｐｗｅ（　ｉｗｖ　ｏｒＷ）ｒ

３结果与讨论　　

３１直接浸出对比实验　．

复杂硫化铜精矿未经微波预处理直接进行加压浸　

图３微波功率对预处理后铜精矿加压浸出的影响　

Ｆｉ３Ｅｆｅｔｏｆｍｉｒｇ＿　ｆｃ　　ｃｏｗａ　ｗｅ　ｎ　ｅｓｅｌａｈｉｇ　ｖｅｐｏｒｏｐｒｓｕ　ｅｃｎｒ

ｏｍｉｒｗａｅｐｅｒａｅ　ｏｐｒｏｃｎａｅｆｃｏｖ　ｒｔｅｔｄｃｐｅ　ｎｅ￣ｔ　ｃ

２８５　

过程工程学报　

第ｌ０卷　

由图３可见，经８　功率微波辐照后，铜浸出率　２ｗ明显提高至８．％，而锌、铁浸出率则分别为９．％　６６３２３３和２．％．随微波功率进一步增大，铜、锌、铁浸出率　７４６

、一　

未见明显变化．经微波预处理后，复杂铜精矿浸出性能　的确得以极大改善，在较低微波功率（２即可实现较　８　ｗ）

ｕ　Ｊ

＿　

∞　

Ｌ　

０＇　

理想的铜浸出效果．　进～步考察了微波功率对复杂铜精矿中铅、、、锌硫　砷等元素挥发损失的影响，结果见图４．由图可见，在　微波功率８～８　范围内，金属铅、锌一直稳定存在　２６０Ｗ于精矿中，未见挥发损失；当微波功率大于５０后，２　Ｗ　硫才开始挥发，损失率达５５．％左右；而当微波功率提　

高至６０后，砷才开始出现少量挥发，６０时损失　８　Ｗ８　Ｗ

．

呈　

仍　∞　Ｊ　

Ｃ　０　

．．

Ｂｔｈｗｅｇｔｆｏｃｎｒｔｇ　ａｃ　ｉｈ　　ｎｅｔｅ（）ｏｃａ

图５批处理量对微波预处理后铜精矿加压浸出的影响　

Ｆｇ５Ｅｅｔｆａｃ　ｉｈ　ｆｃｏｖ　ｒｔａｅ　ｉ．　ｆｃ　　ｔｈｗｅｇｔ　ｒｗａｅｐｅｒｔｄｏｂｏｍｉｅ

率为５６．％．由此可见，８　微波功率下，３在２ｗ复杂铜精　矿活化预处理过程中不会产生砷、铅、锌元素挥发及　Ｓ２Ｏ烟气污染问题，该工艺过程清洁，对环境友好．　

ｃｐｅ　ｏｃｎｒｔ　ｎｉ　ｒｓｕｅｌａｈｎ　ｏｐｒｃｎｅｔａｅｏ　ｓｅｓｒ　ｃｉｇｔｐｅ

矿石微波预处理过程中，微波辐射能量（波一部　　）

分被物料吸收而使其升温（　）另一部分则损耗（　）Ｑ，Ｑ，　即　．＝吸＋　，其中Ｑ￣＝ｍｒｃ为矿石比热，ｍ微ＱＩＱ波　ｃＡ（　为矿石质量，　△为经微波预处理后矿石温度升高值）．微　波功率一定，即　．为常数的条件下，镦　物料质量较小时，　

、－，　

ａ　）０）　

Ｃ　

虽然较物料质量大时用于升高相同温度所需热量更小，　

８　

器　

ｏ　

Ｊ　

但热损耗更大；而物料质量较大时，虽然单位质量物料　

向外界散热减少，但用于升高相同温度所需热量增加．　所以，只有物料质量在某个适当值时，其温度才能升至　

最高，从而达到活化矿石并最终促进矿石浸出的目的．　

综上所述，在本实验条件下，每批物料处理量选择　

ＭｃｏａｅｐｗｒＷ）ｉｗｖ　ｏｅ（　ｒ

９　５ｇ较适宜，工艺放大时，可能需要重新调整微波功　但

率及预处理时间等条件．　

图４微波功率对铜精矿中元素挥发损失的影响　

Ｆｇ４Ｅｅｔｆｃｏｖ　ｏｒｎｔｅｌｓ　ｆｅｄ　ｉ．　ｆｃ　　ｒｗａｅｐｗｅ　　　ｓｏ　ａ，ｏｍｉｏｈｏｌｚｎ，ｕｆｒｎ　ｒｅｉ　　ｅｃｐｅ　ｏｃｎｒｔ　ｉｃｓｌ　ｄａｓｎｃｉｔ　ｏｐｒｎｅｔａｅｕａｎｈｃ

３４预处理时间．　在微波功率８　、每批处理量９　条件下，考察　２ｗ５ｇ

了微波预处理时间对活化铜精矿加压浸出结果的影响，　

３３物料质量的影响　．在微波功率８　２Ｗ、预处理时问１０的条件下，２　Ｓ考　

浸出实验条件同３．，结果见图６２节．　

察了批处理量对微波预处理后铜精矿加压浸出结果的　

影响，浸出实验条件同３．２节，结果见图５．　

由图５可见，在本实验条件下，批处理量在１０ｇ０　　

、－，　

范围内，微波辐照能起到活化铜精矿并有效促进矿物浸　

出的效果；批处理量进一步增大，特别是增大至１５ｇ５　　时，微波辐照不仅对铜精矿无活化作用，反而使铜、、锌　铁浸出明显受到抑制，铜、锌浸出率分别降低至１．％　２６４

ｕ　Ｊ

０＇　

．

兰　

￡　０　

ａ　）Ｊ　

和１．％，８１０铁浸出完全受到抑制．随批处理量进一步增　

大，铜精矿石预处理后浸出性能反而恶化，与蔡超君【　２引

的研究相同．进一步考察了批处理量对铜精矿中硫挥发　

损失率的影响．结果发现，在微波功率８　２ｗ、预处理时　

间１０Ｓ２　条件下，在批处理量５～５　围内未见硫挥　５１５ｇ范

发损失．　

Ｍｃｏａｅｐｅｒａｍｎｔｅ（）ｉｗｖ　ｒｔｔｅｔｉＳｒｅ　ｍ　图６微波预处理时间对活化铜精矿加压浸出的影响　

Ｆｇ６Ｅｆｅｔｆｃｏｖ　ｒｔｅｔｎ　ｍｅｏ　ｒｓｕｅｉ．　ｆｃ　　ｒｗａｅｐｅｒａｍｅｔｉ　ｎｐｅｓ　ｏｍｉｔｒｌａｈｎ　ｆｃｉａｅ　ｏｐｒｃｎｅｔａｅｅｃｉｇｏ　ｔｔｄｃｐｅ　ｏｃｎｒｔ　ａｖ

第２期　

徐志峰等：

复杂硫化铜精矿微波活化预处理一加压浸出工艺　

２９５　

由图６可见，６～０　范围内，在０３０Ｓ微波预处理时间　对铜浸出无明显影响，铜浸出率保持在８％～８６８％左右．　随预处理时间延长，锌、铁浸出率均呈降低趋势，原因　可能是硫化铁矿石具有良好的微波吸收性能，如磁黄铁　矿微波加热升温速率就高达１．　／凹，６３ｓ】在微波加热条　４Ｋ［

件下铁矿物较短时间内能迅速达到高温，易造成铁矿物　与锌矿物之间局部“烧结”现象，且随微波预处理时间　

３６浸出温度的影响　．

在４８４３Ｋ范围内，０—７　考察了浸出温度对微波活化　铜精矿加压浸出的影响．浸出实验条件为：

Ｐ２Ｏ６０．＝　

ＭＰ，ＬＳ５／，【２Ｏ］ｉ１３ｌａ／＝　ｇＨＳ４ｎ．　／＝．ｈｍＬｉ＝２ｍｏＬ，ｔ２　，木　－０

质素磺酸钙用量１５ｃ，搅拌速度５０ｒｎ．％（）２ｏ０　／，结果　ｍｉ

见图８．　

延长和矿物持续升温，“结”现象有可能趋于严重，烧　最终表现为锌、铁浸出率随微波预处理时间延长而降低．　进一步考察了微波功率８　条件下预处理时间对　２ｗ铜精矿中易挥发元素铅、锌、硫、砷损失率的影响，发　现在本实验条件下，铜精矿中铅、锌、硫、砷无挥发损　

．

、＿一　

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－　

ｃ　ａ

Ｌ　

０）　

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０　ｃ　ａ∞　Ｊ　

失．因此，在微波功率８　２ｗ、每批处理量９　５ｇ的条件　下，微波预处理时间选择１０Ｓ为宜．２　在上述实验条件　下，铜、锌浸出率可分别达８．％和９．％，铁浸出６６３２３３　

率为２．％．７３　４３５浸出剂用量的影响　．

［　

．．

ＴＫ　（）

考察了浸出剂硫酸用量对微波活化铜精矿加压浸　

出的影响．以硫酸与精矿中铜、铅、锌金属的摩尔比（　以

图８浸出温度对微波活化铜精矿加压浸出的影响　

Ｆｇ８Ｅｆｃ　ｆｅｃｉｇｔｍｐｒｔｒ　ｎｐｅｓｅｌａｈｎ　ｉ．ｆｔ　ａｈｎ　ｅｅａｕｅｏ　ｒｓｕ　ｃｉｇ　ｅｏｌｒｅｏ　ｃｏｖ—ｃｉａｅ　ｏｐｒｕｆｄ　ｏｃｎｒｔ　ｆｍｉｒｗａｅａｔｔｄｃｐｅ　ｌｅｃｎｅｔａｅｖｓｉ

下简称酸比１表征浸出剂硫酸的用量．出实验条件为：

浸　

Ｔ４３Ｋ，ｐ￣０　ａ／＝　Ｌｇ＝．ｈ＝５　ｏ．ＭＰ，ＬＳ５ｍ／，ｔ０，木质素　＝６２　磺酸钙用量１５ｃ，搅拌速度５０ｒｎ．％（）２ｏ０　／，结果见图　ｍｉ７．由图可见，随酸比由０．８增大至１，即［２Ｏ］由．４ＨＳ４　　０８　ｌ．ｍｏ／２Ｌ增大至１４ｍｌ，铜、锌浸出率略呈增大　．　ｏ／４Ｌ趋势，铁浸出率在２％～００３％之间波动．当酸比为１（．即　２

由图８可见，随浸出温度由４８Ｋ升高至４３Ｋ，０　５　　铜浸出率由３．８９％增大至８．％，９６３６锌浸出率由３－％１１　３

增大至９．％，浸出温度进一步升高至４３２３３７　Ｋ，铜、锌　浸出率均略有升高，分别达８．１９１％和９．％．３９随浸出７　温度由４８Ｋ升高至４８Ｋ，铁浸出率由４．００　３　７０％降至　２．％，６４８这可能是由于高温下溶出的铁易水解沉淀入渣　

［２Ｏ］１３ｏＬ时，锌浸出率达９．％，铜浸出　ＨＳ４　＝．　ｌ）２ｔ／ｏ２３３

率为８．％．６６若进一步提高浸出剂硫酸用量，３不仅未能　

明显提高铜、锌浸出率，反而提高浸出终酸浓