紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计.docx

1、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，铜金属工业储量约万。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，矿石的主要矿物组成见表。表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，

2、但均未获得成功。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阴极铜微生物浸出萃取电积半工业试验，于年月完成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，铜实际回收率达到，阴极铜生产成本平均为万，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。年铜试验厂生产数据如表【】。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、

3、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。堆浸系统矿石破碎至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。规划设计个堆浸，合格的浸出液进富液池（铜离子浓度大于）进入富液池，铜离子浓度为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：一一作者简介：王玮（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 铜业工程表铜试验厂年生产情况序号项目数值处理矿石量（）矿石平均品位（）阴极铜产量（）

4、铜浸出率（）成分（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）流量（）中和萃余液量（）萃余液值环保处理石灰消耗（，）消耗（）稀释剂煤油消耗（）电积系统铁含量（）阴极铜总生产成本（歹己）其中：采破车间成本（）堆浸成本（元）萃取系统（歹己）电积系统（）环保系统（歹己）直接人工费用（歹己）制造费用（）铜总回收率（）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（），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

5、业。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（级萃取级洗涤级反萃）一个系列，萃取剂采用。合格的富浸出液用泵送至萃取车问的料液储槽，分别泵入和萃取箱的混合室中，进入的浸出液经过级萃取从的澄清室排入萃余液隔油槽中。进入的浸出液只经过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：，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

6、机相后进电积车间。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，阳极为不溶阳极板。设种板槽个，电积生产槽个。种板槽阴极周期。电积时生产槽阴极周期。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。工艺设计指标工艺设计指标见表。设计与工厂运行的问题及解决方法探讨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。年铜试验

7、厂常年在喷淋液值小于的状况下运行，在上半年甚至出现过喷淋液值的情况。在浸出铜的同时，铁和砷也大量浸出。有试验结果表明，在铜的浸出率为的情况下，砷的浸出率可达。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。从表可以看出，铁的浓度已达到。维普资讯 王玮、陈波：紫金山铜矿万吨级湿法炼铜厂的设计表工艺设计指标表序号指标名称数值序号指标名称数值矿石品位（）混合时间（）浸出率（）澄清速率（?）萃取率（）萃余液含铜（）电积率（）萃余液含酸（）一总回收率（）反萃前液含铜（）阴极铜产量（）反萃前液含酸（）堆场数量反萃后液含铜（）单

8、层堆高（）反萃后液含酸（）流量（）电积槽尺寸（）含铜（）电流密度（）值槽电压（）浓度（）母板钛母板萃取直收率（）不溶阳极尺寸（）萃取相比（）阴极尺寸（）反萃相比（）每槽阳极数（片）洗涤相比（）每槽阴极数（片）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

9、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。排铁液的处理铜试验厂的排铁液是用台扩散渗析器处理的，该台扩散渗析器能力仅与阴极铜生产能力匹配。在铜试验厂进行年产阴极铜规模扩建后，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，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，待处理的排铁液量约为，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。由表中计

10、算可见，扩散渗析器的设备投资只需要即可收回。表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排铁液含酸价值（万元）石灰中和法消耗石灰价值（万元）扩散渗析法一次投资扩散渗析器台价值（万元）注：石灰按歹己计算；硫酸按歹己计算；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。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的水平。就表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，从个方面予以考虑。（）严格控制各级的相连续。

11、设置了长的平流式萃余液隔油池，其中设置了个隔室，每个隔室中有目的不锈钢丝网。可稳定地清除萃余液中颗粒较大的有机相夹带。（）反萃后液中的有机相夹带有种形态。粒度较大的悬浮油滴；粒径大于的分散油；粒径小于的分散油；粒径更小的溶解油。为此设计了级脱油措施。第一级是长的平流式富铜液隔油池，有个隔室，每个隔室中有目的不锈钢丝网。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

12、进入电积系统的反萃后液含有机物降低至以下。（）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。（）控制负载有机相储槽水相液面高度。电积槽配置电积槽通常的配置方式有架空式和直接放在平面种。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。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：（）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；（）萃取箱加盖，减少灰尘进入萃取体系的量；（）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

13、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；（）严格反萃后液除油操作，减少有机物进入电积系统；（）控制电积系统铁的浓度，用扩散渗析器处理排铁液；（）稳定电流密度，严格遵守工艺条件，加强成品阴极板的洗涤；（）采用优质的不溶阳极板；（）严格控制古尔胶添加量；（）成品阴极铜的后处理和堆存。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北京铜湿法冶金技术研讨会文集，一；吴健辉电积过程铜质量管理综述黄金，：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，吴健辉，孙鹏，孙兴勋，邹罔。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：】慨口，。（上接第页）缸几础，【，。一，维普资讯