由硫化浓缩物提取铜的湿法冶金工艺制造技术

一种用于从铜的硫化浓缩物中萃取铜的湿法冶金工艺，该工艺包括： 在硫酸水溶液中分散细分的硫化铜浓缩物以形成料浆，调节硫酸浓度使其在最终浸出液中有效地提供预定的铜、铁和酸的浓度； 提供一种有效数量的精细分散的颗粒状碳素材料，该碳素材料与上述酸性硫酸盐浸出液相容，并且能在后续氧化反应工序的反应条件下有效地阻止未完全浸出的硫化物颗粒的钝化； 将上述料浆和碳素材料在压力容器中于一定温度下与含自由氧的气体伴随搅拌进行反应，以有效地以可溶性硫酸铜的形式从所述的硫化物中基本完全地萃取出铜量，并且同时将大部分与铜量相应的硫化物硫转化成元素硫；以及 将含有溶解的铜量的产品浸出液与固体残渣分离。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新颖的从含铜硫化物浓缩物，特别是从难熔硫化物如黄铜矿中提取铜的湿法冶金工艺。本专利技术技术背景从经济角度考虑，黄铜矿—一种硫化物铜矿是最重要的铜源。迄今为止，熔炼工艺仍然是从黄铜矿提取铜的唯一成功的工业方法。现代熔炼工艺从浓缩硫化物中提取有用成分，以硫酸形式提取大部分硫，而其余部分以二氧化硫烟雾形式排入周围环境。二氧化硫对环境有害，因此环保方面不允许排放，另外，在许多地区硫酸的市场极其有限。由于熔炼工艺成本较高，所以人们在不断地寻求经济的、低污染的处理黄铜矿的替代方法。近年来，湿法冶金方法，特别是从氧化物矿中提取铜的工艺已经实现工业应用。此类工艺基于氧化物矿的硫酸浸出，从含杂质的浸出液中用溶剂萃取分离铜，和从萃取液中电解沉积金属铜。该工艺不仅成本低于多数熔炼工艺，其电积铜的质量也完全可以与熔炼和精炼所生产的电解精炼铜的质量相媲美。但是，尽管人们已经进行了广泛和深入的研究工作，目前仍未研究出一种可行的用于处理黄铜矿的湿法冶金工艺。从理论上讲，经济地处理黄铜矿浓缩物的优选湿法冶金工艺应该包括一个硫酸浸出工序。该工序可直接生产出不含Se、Fe、As和Sb等杂质、低酸度、低铁含量的高铜硫酸盐溶液。最好该工艺还能把硫化物转换成元素硫。银、金等有价值的金属副产品应该能从浸滤残渣中低成本地回收。但是，在硫酸溶液中直接浸出黄铜矿存在一些问题。通常，在低于硫熔点(约118℃)的温度下，铜的溶解速度很低，无经济意义；在高于硫熔点的温度，由于元素硫的沉积封闭未反应的硫化物颗粒使其钝化，从而又使铜的萃取失去经济意义；在更高的温度下，即200℃以上，铜的浸出迅速而且彻底，但是硫化物被氧化成硫酸盐而非元素硫。这一反应消耗经济上不允许量的氧同时产生高浓度硫酸，而中和这些硫酸又要消耗大量资金。这种高温直接氧化浸出工艺在某些特殊应用方面被认为可以替代熔炼工艺。例如，在J.A.King等人的一篇题目为“含铜浓缩物高压浸出”的论文(95铜会议文集，95Cobre国际会议，第三卷一铜的电解精炼和湿法冶金，W.C.Cooper等编辑，CIM冶金学会)中叙述了一种用于含铜浓缩物完全压力氧化的湿法冶金工艺。该工艺包括在氧压下于200-220℃高压浸出上述浓缩物，然后将浸出的物料分离成一种固体残渣和浸出液。用石灰石中和上述氧化溶液，然后用萃取溶剂处理/电解以提取其中的铜。因为该工艺消耗大量氧和石灰石，所以从经济角度考虑，它无法与熔炼工艺竞争。最近三十年来，人们对几种用于从黄铜矿萃取铜的浸出体系和氯化铁和氨基硫酸铵等浸出液进行了大量研究，提出了许多工艺。但是，在黄铜矿的氨基浸出工艺中，有关的硫化物硫被氧化成有害的硫酸盐，在后续工序中必须将其从溶液中以硫酸铵或硫酸钙的形式去除以维持硫酸盐平衡。尽管氨基溶液浸出工艺已在工业上用于从辉铜矿和蓝铜矿等次级或富集硫化物矿中萃取铜，(该工艺将黄铜矿和斑铜矿剩在残渣内)，但是此类工艺至今仍未在工业上实现从黄铜矿中完全萃取铜。在Stanley R.W.等人的美国专利4,039,406中，公开了一种新颖的方法，克服了黄铜矿直接压力浸出的困难。该工艺既使用氯化物介质获得黄铜矿的快速反应动力学，又使用硫酸铜一氯化铜溶液在135-145℃、200psi氧压下快速从硫化物介质中提取铜。和其它已开发至实验室阶段和试运行阶段的浸出工艺一样，这些工艺因使用氯化物介质而具有毒性和腐蚀性，所以很难进入工业应用。A.K.Biswas和W.G.Davenport编著，Pergamon出版社出版的《铜的萃取冶金》一书(第三版)，对铜业技术的现状进行了综合评述，还详细叙述了湿法冶金方面的研究进展，这里不再赘述。下面再详细回顾一下黄铜矿的低温浸出，即在25-150℃之间，在硫酸或硫酸铁溶液中氧化气氛下发生如下的反应其优点是硫化物被氧化成元素硫而不是硫酸盐，因此大大降低了氧消耗和随后的中和工序。但是这一优点被萃取速度低和萃取效率(50-70％)低所抵消。已经发现有利于形成元素硫的上限温度约150℃。一般认为，在硫酸盐介质低温(即低于200℃)氧化浸出过程中，黄铜矿颗粒表面形成一个钝化层，该钝化层减缓和/或完全阻止了在工业上允许的时间内铜的萃取。人们已经假定该钝化层可能包括由黄铜矿部分氧化而形成的元素硫和中间富硫相。已经作了一些尝试，把锌萃取工艺的机理类同于黄铜矿低温硫酸氧化浸出反应的机理。众所周知，在高温高压和有氧存在的条件下，使含锌硫化物浓缩物与硫酸反应可以提取锌，在硫的熔点以上的温度，浸出反应中形成的元素硫以精细的分离的硫的液滴的形式存在。随着反应的进行，硫液滴数量增加，涂覆或覆盖了未反应的硫化物颗粒，重新阻止了进一步的氧化反应。在该工艺中可以加入一些添加物防止或大大减缓液硫覆盖未浸出颗粒，因此允许反应继续进行直至锌萃取率超过95％(典型值)甚至超过98％(优选值)，正如美国专利3867,268和4,004,991所举实施例。此外，添加物还帮助形成具有良好操作特性的精细分离了的浸出残渣。如果没有添加物，典型的锌萃取率只有50-70％，并且液硫可能聚结，导致形成粗大、难于操作的颗粒，这些颗粒会阻塞管道和容器。该工艺所用添加物必须适合于硫化物的氧化，而且不得向含锌工艺流内引入杂质。用于此目的的一些表面活性剂包括有机化合物如木质素衍生物；特别是钙和钠的木质磺酸盐，鞣酸化合物，特别是树皮和心木提取物如白雀树、铁杉、红杉提取物；邻苯二胺；和烷芳基磺酸盐，特别是烷苯基磺酸钠。木质磺酸钙和白雀树提取物已得到工业应用。G.Owusu等人最近发表于《湿法冶金》38、(1995)第315-324页的题为“在闪锌矿氧化浸出过程中表面活性剂对锌和铁溶解的影响”论文中总结了在锌压力浸出工艺中可溶性表面活性剂的应用技术现状。但是，R.P.Hackl等人在一篇题目为“硫分散表面活性剂对黄铜矿氧压力浸出的影响”的论文中明确指出，提锌工艺中所用的硫分散表面活性剂不能直接用于铜硫化物浓缩物尤其是黄铜矿的压力浸出，该文发表于W.C.Cooper等编辑，CIM冶金学会出版的《Cobre95国际会议Cu95会议文集》，第三卷《铜的电解精炼和湿法冶金》。作者研究了125-155℃下液态硫分散表面活性剂用于强化黄铜矿氧压浸出的可行性。试验表明，尽管加入50kg/t的邻苯二胺(OPD)可在6小时后使铜的萃取率达到80％，但是多数表面活性剂分解太快，效果不佳。还应该注意，普遍认为铜在上述硫分散表面活性剂的分解中呈现催化效应。因此，尽管人们对从黄铜矿提取铜的工业可行的湿法冶金工艺进行了大量研究，但是目前高温冶金工艺仍为本
的现状。本专利技术概述本专利技术的主要目的是提供一种工业可行的湿法冶金工艺，用于从铜的硫化物浓缩物，特别是含铁的硫化铜浓缩物，更具体地是从黄铜矿中提取铜。根据本专利技术的用于从硫化铜浓缩物中提取铜的工艺，细分的浓缩物首先在硫酸水溶液中分散至高度弥散状态，因此形成料浆。调节硫酸浓度以使浸出液最终达到所需的、试验确定的铜、铁和硫酸浓度。提供有效数量的细分的颗粒状炭素，与上述料浆混合作为优选加入方式。上述炭素材料应该适应于硫酸浸出液，并且于氧化浸出步骤的反应条件下，能有效地防止产生被公认的未完全浸出的硫化物颗粒的钝化作用。在一个蒸压器内于某一温度下使上述料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·J·科林斯，唐纳德·K·科夫拉克，
申请(专利权)人：谢里特国际咨询公司，
类型：发明
国别省市：