铜在自然界主要以硫化矿、氧化矿的形式存在 ,其中以硫化矿为主 ,氧化矿则是由硫化矿的缓慢氧化变质而生成的。对氧化矿而言 ,由于所含的氧化铜、次生氧化铜易溶于酸而多采用酸法浸出铜 ,而硫化矿中的铜是以硫化铜的形式存在 ,由于硫化铜不溶于酸 ,故必须将其转化为易溶于酸的形式方可湿法提铜。目前采用的转化方法主要有焙烧法 ,高价金属盐氧化法 ,细菌氧化法等。细菌氧化法的条件苛刻 ,高价金属盐法则药剂耗量大且腐蚀设备因而难以实现工业化 ,因此 ,目前大都采用焙烧法。但焙烧法能耗高且严重污染环境。为了克服这些缺点 ,笔者在多年试验研究的基础上 ,对温和条件下提高硫化铜精矿铜浸出率进行了深入的探索。1 试验原料及方法试验所用原料为某矿的浮选硫化铜精矿 ,其中铜的质量分数为 1 4.56%。原矿中的矿物组成和化学成分见参考文献 <1 >。试验方法 :称取一定量铜精矿于 50 0 m L锥形瓶中 ,加入一定量硫酸和少许催化剂 ,混合均匀后用油浴加热。锥形瓶上方连接一空气冷凝管用于回收硫磺。在油浴中加热一定时间后 ,将矿样取出 ,在一定液固体积质量比下搅拌浸出 ,用碘量法分析浸出液中铜的质量浓度 ,并计算铜的浸出率。2 试验结果及讨论2 .1 温和条件试验在多年试验研究 <2～ 6> 的基础上 ,经探索得知 ,影响铜精矿浸出率的主要因素有油浴温度、加热时间、浓硫酸用量和催化氧化剂用量。本试验采用一次一因素方法对这些影响因素进行研究。2 .1 .1 油浴加热温度试验固定硫酸和氧化剂用量 ,在不同的温度下恒温 2 0 h后进行浸出 ,试验结果如图 1中曲线 1所示。图 1 温和条件因素对铜浸出率的影响由图 1中曲线 1可见 ,随着油浴温度升高 ,铜浸出率递增。当油浴温度由 1 2 0℃升至1 40℃时 ,铜的浸出率增幅很大。试验还发现 ,当油浴温度过高时 ,矿石易结块 ,铜不易被浸出 ;当温度达到 1 50℃时 ,浸出液变为绿色 ,说明部分铁也被浸了出来。综合考虑选择油浴温度为 1 40℃。2 .1 .2 硫酸用量试验固定氧化剂用量 ,改变硫酸用量 ,在1 40℃下恒温 2 0 h后进行浸出 ,试验结果如图 1中曲线 3所示。 由图 1曲线 3可见 ,随着硫酸用量的增加 ,铜浸出率明显提高。但当硫酸质量与矿石质量之比增至 1 .1时 ,再增加硫酸用量 (如增加到 1 .4) ,铜浸出率增加缓慢 (仅增加了1 .0 2 % )。从经济、技术角度综合考虑 ,硫酸用量控制在硫酸质量 /矿石质量为 1 .1较适宜。2 .1 .3 油浴加热恒温时间试验固定氧化剂用量 ,每 t矿石加入硫酸1 .1 t ,控制油浴温度为 1 40℃ ,改变恒温时间进行浸出 ,试验结果如图 1曲线 2所示。图 1曲线 2表明 ,恒温时间从 1 0 h增至 2 0h,铜浸出率增幅很大 ;当恒温时间增至 30 h后 ,铜的浸出率可达 76.90 % ;再增加恒温时间 ,铜的浸出率增加缓慢。试验还发现 ,当恒温时间少于 1 0 h时 ,矿样未干且呈黑色 ;在1 0～ 2 0 h时 ,矿样为黄色且结块 ;在 2 0～ 30h时 ,矿样为灰色且较松散。2 .2 浸出试验称取一定量在上述最佳温和条件下制取的矿样于烧杯中 ,参照文献 <6>提供的方法进行浸出试验 ,主要考察浸出时间 ,液固体积质量比 ,氧化剂用量和浸出温度对浸出率的影响。试验结果如表 1所示。表 1 浸出条件对铜浸出率的影响浸出时间 / h
浸出率 / % 液固体积质量比 浸出率 / %浸出温度 /℃浸出率 / % 氧化剂与矿石质量比 浸出率 / %2 84.6 42 72 .10 2 0 76 .2 10 72 .103 85 .2 0 3 75 .32 30 79.3110 88.30487.0 8478.40 40 82 .30 2 0 92 .2 35 88.70 5 85 .70 5 0 89.2 0 30 95 .756 94.46 6 94.46 6 0 97.42 40 97.42894.5 8888.95 80 96 .195 0 94.4610 95 .75 989.0 490 93.6 0 6 0 88.0 8 表 1数据说明 ,铜的浸出率随浸出温度升高而增大 ,但由于氧气在溶液中的溶解度随温升而下降 ,从而温度过高影响铜的浸出率。试验表明 ,浸出温度大于 60℃ ,铜浸出率下降 ,故取浸出温度为 60℃。液固体积质量比对铜的浸出率有较大的影响。液固体积质量比过大 ,则浸出剂浓度过低 ,同样会使铜浸出率有所下降。试验选择液固体积质量比为6∶ 1。浸出时间的延长对提高铜的浸出率有利 ,当浸出时间由 2 h增至 6h,铜的浸出率则由 84.68%增至 94.46% ,综合考虑 ,试验选取浸出时间为 6h。氧化剂的加入对提高铜的浸出率效果非常明显 ,但当其用量超过时 ,铜的浸出率反而有所下降 ,因此 ,氧化剂的用量应控制在氧化剂与矿石的质量比为1∶ 33～ 1∶ 2 5范围内为宜。2 .3 温和条件处理前后的铜精矿和浸出渣的 X射线衍射分析为了考察铜精矿经温和条件处理后的浸出效果 ,对铜精矿和浸出渣用 XD 5A型(日本产 )粉晶衍射仪进行了测试 ,结果显示 :铜精矿经温和条件处理后 ,其化学组成发生了较大的变化 ,主要含铜矿物由 Cu1、6S,Cu Fe2 S3转变为 Cu O,Cu SO4 ,Fe SO4 和少量的 Cu S。浸出渣的谱线中几乎找不到含铜矿物的衍射峰 ,说明浸出较彻底。3 结论在温和条件下可提高铜精矿浸出率 ,所选取的温和条件为 :硫酸与矿石的质量比为1 .1∶ 1 ,油浴加热温度 1 40℃ ,油浴加热时间30 h,催化氧化剂与矿石质量比为 1∶ 2 0 0 ;浸出温度 60℃ ,V(液 ) /m(固 ) =6∶ 1 ,浸出时间 6h,氧化剂和催化剂对矿石的质量比分别为 1∶ 2 5和 1∶ 2 0 0。按上述条件处理后 ,铜的浸出率可达 97.42 %。浸出渣的 X射线衍射证明 ,几乎找不到含铜矿物的衍射峰 ,说明铜的浸出比较彻底。温和条件下提高铜精矿浸出率的试验研究@孙家寿$武汉化工学院!湖北武汉430073
@刘琴兰$武汉化工学院!湖北武汉430073
@马锦孝$武汉化工学院!湖北武汉430073硫化铜矿;;催化氧化;;浸出硫化铜精矿经温和条件处理可提高铜的浸出率。温和条件为 :加热温度 140℃ ,加热时间 30h,硫酸和催化氧化剂对矿样的质量比分别为 1.1∶ 1和 1∶ 2 0 0 ;浸出温度 6 0℃ ,浸出液固体积质量比 6∶ 1,氧化剂和催化剂对矿样的质量比分别为 1∶ 2 5和 1∶ 2 0 0。按上述条件处理硫化铜精矿 ,铜的浸出率可达 97.42 %。<1> 孙家寿 ,罗惠华 ,齐振龙 .超声波作用下 Fe Cl3浸出硫化铜精矿的研究
.湿法冶金 ,1999,(1) :2 2～ 2 4.
<2 > 孙家寿 ,钟康年 ,汤亚飞 ,等 .低品位氧化铜矿生产饲料级硫酸铜 .无机盐工业 ,1996 ,2 8(3) :11～ 13.
<3> 孙家寿 .铜矿石制备硫酸铜工艺研究进展 .国外金属矿选矿 ,1995 ,2 7(9) :5 2～ 5 4.
<4> 孙家寿 ,钟康年 ,汤亚飞 ,等 .由铜矿生产硫酸铜的绿色工艺研究 .武汉化工学院学报 ,1996 ,(3) :35～38.
<5 > 罗惠华 ,孙家寿 ,齐振龙 .用盐酸和硫铁矿烧渣浸出硫化铜精矿的研究 .矿产保护与利用 ,1999,(2 ) :38.
<6 > 李冬莲 ,孙家寿 ,罗惠华 ,等 .硫化铜精矿制硫酸铜工艺试验研究 .无机盐工业 ,1999,31(4) :10～ 11. 60℃ ,V(液 ) /m(固 ) =6∶ 1 ,浸出时间 6h,氧化剂和催化剂对矿石的质量比分别为 1∶ 2 5和 1∶ 2 0 0。按上述条件处理后 ,铜的浸出率可达 97.42 %。浸出渣的 X射线衍射证明 ,几乎找不到含铜矿物的衍射峰 ,说明铜的浸出比较彻底。温和条件下提高铜精矿浸出率的试验研究@孙家寿$武汉化工学院!湖北武汉430073
@刘琴兰$武汉化工学院!湖北武汉430073
@马锦孝$武汉化工学院!湖北武汉430073硫化铜矿;;催化氧化;;浸出硫化铜精矿经温和条件处理可提高铜的浸出率。温和条件为 :加热温度 140℃ ,加热时间 30h,硫酸和催化氧化剂对矿样的质量比分别为 1.1∶ 1和 1∶ 2 0 0 ;浸出温度 6 0℃ ,浸出液固体积质量比 6∶ 1,氧化剂和催化剂对矿样的质量比分别为 1∶ 2 5和 1∶ 2 0 0。按上述条件处理硫化铜精矿 ,铜的浸出率可达 97.42 %。<1> 孙家寿 ,罗惠华 ,齐振龙 .超声波作用下 Fe Cl3浸出硫化铜精矿的研究 .湿法冶金 ,1999,(1) :2 2～ 2 4.
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<5 > 罗惠华 ,孙家寿 ,齐振龙 .用盐酸和硫铁矿烧
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