含砷硫化铜精矿湿法冶炼新工艺

摘要

本发明是一种含砷硫化铜精矿湿法冶炼新工艺，它用含有二价铜离子的氯化钠或氯化钙溶液作为浸出剂，加压氧浸出铜精矿，得铜离子的浸出液和含元素硫和砷的浸渣，于还原环境中加铜精矿和碳酸盐将二价铜离子还原成一价铜离子，过滤、净化后电积得铜金属，浸渣浮选得元素硫产品，砷则成为尾矿堆存，净化液中含有金、银时，用铜粉置换回收。本发明是一种加压氧浸出－无萃取净化－Cu+电积的简洁工艺，浸出剂的浸出效率高，适应性强，能有效处理含砷和贵金属多的铜精矿，做到综合回收，无需超细磨，大量节省能源，降低成本，高性能阳离子膜电积，电流效率高，具有首创性。

说明书

所属技术领域    本发明属于一种含砷硫化铜精矿的湿法冶炼新工艺。

背景技术    硫化铜精矿的冶炼多采用火法冶炼，由于它能综合回收硫和其中的贵金属，炉渣还可用于生产建材。但是当铜精矿含砷较重时，就会造成严重的环境污染。上世纪70年代以来，各国都在开发此类铜精矿的湿法冶炼工艺，希望找到避免砷害的办法。其中比较有影响的研究成果有下列几种：

第一种是矿浆电解直接生产海绵铜。这种方法由于技术难度大，生产成本高，早于1990年前后停止了研究。

第二种是超细磨-加温通氧的直接硫酸浸出法。这种方法的致命弱点是磨矿能耗太高，加上浸出反应难以彻底，于1988-1990年间相续停止。

第三种是CESL加压浸出技术，就是在150-160℃的温度和0.8-1.5MPa的压力条件下浸出铜。该工艺是加拿大明科工程服务公司于1992年提出的，工艺上要求磨矿至-40μm占95％，浸出温度为150℃，压力为1.38MPa，浮选回收浸渣中的硫和贵金属，浸出液直接电积生产阴极铜。虽然有报道说其铜的总回收率达90％以上，但因磨矿细度要求高，生产杨本还是太大，至今未获推广。

第四种INTEC技术，即氯化物体系通空气或氧气浸出-氯化亚铜电解。该技术是澳大利亚1992年提出，做法是将铜精矿进行四段逆流常压加温通气浸出，溶液中和净化后进入隔膜电积槽产出铜粉，电解废液返回浸出，由于浸出过程复杂，1998年在完成日产1吨的试验后就再也没有新的进展，处于停止状态。

第五种是细磨-氧气密闭浸出-萃取-电积技术。该工艺也是由澳大利亚提出，在西部矿业技术公司推广。关键技术是细磨，要求-10μm占80％，然后在1000℃和1MPa条件下浸出，该方法的缺点是不能处理黄铜矿，而且磨矿细度更高，能耗更大。

因此，现有基本可实现湿法处理目的的方法都离不开细磨或超细磨及高温高压的问题，再就是适应性较差。

发明目的    本发明的目的是提出一种含砷硫化铜精矿的湿法冶炼新工艺，这种工艺不需细磨铜精矿，能耗小、成本低、适应性强，以此克服现有技术的不足。

发明内容    本发明提出的这种含砷硫化铜放湿法冶炼新工艺，其特征在于：

(1)用含有二价铜离子的氯化钠或氯化钙溶液作为浸出剂，加压氧浸出铜精矿，让铜金属以铜离子的形式进入溶液，让硫、砷和大部分铁以固体形式留在浸渣中；

(2)滤出(1)步所得浸出液，于还原环境中加入铜精矿，将二价铜离子还原成一价铜离子，过滤、净化；

(3)电积(2)步所得净化液，得电积铜。

浸出剂含Cu²⁺30-60g/L，NaCl200-280g/L，或者CaCl₂200-300g/L。

浸出的液固比为5∶1-10∶1，温度110-130℃，氧压0.5-1MPa，在高压反应器中进行。

还原净化过程中加入碳酸盐，控制环境的PH值为4-5.0，搅拌2-3小时，澄清分离后，净化渣返回浸出作业。

浸出液含Cu²⁺15-30g/L，Fe1-5g/L，净化后的浸出液含Cu²⁺≤1g/L，Fe≤1g/L，Zn²⁺≤5g/L。

电积采用阳离子膜电积槽，阴极电流密度为1000-6000安/平方米。

阴极析出铜粒或铜粉，阳极产出电积残液含Cu²⁺30-60g/L，返回高压反应器作业。

浸出渣进行一次过滤洗涤，滤液参加还原净化，滤渣采用浮选方法回收元素硫，产出高品位硫精矿。

净化液中含有金、银等贵金属时，采用铜粉置换回收。

技术效果    本发明的工艺路线可简单地描述为：加压氧浸出-无萃取净化-Cu⁺电积。由于浸出剂的浸出效率高而且易得，适于处理各类型铜精矿，特别是处理含砷和金银等贵金属多的铜精矿有较大优越性，无萃取净化使得工艺流程简洁，规模可大可小，灵活多样；铜精矿无需超细磨，可大量节省能源消耗，降低成本；采用高性能阳离子膜电积电流效率高、电耗低，加入铜精矿还原净化可大幅度降低净化的成本，具有首创性。

附图说明    附图为本发明的工艺流程图。

最佳实施方式

实例1

在100升内衬钛材的高压反应器中，投入成分为Cu²⁺32g/L，Fe0.2g/L，Zn2.1g/L，NaCl250g/L的浸出剂70升及铜精矿粉14公斤(干重)，铜精矿的主要成分为：Cu16.5％、Fe41％、S36％、As1.5％、Ag750g/t、Zn1.2％。通入工业氧气，控制氧压0.5-0.6MPa，温度110-125℃，搅拌浸出4小时后，澄清、过滤、洗涤产出浸出液75升(含洗水)，其成分为：Cu59.4g/L(其中Cu²⁺30g/L)、Fe2.5g/L，As＜0.01g/L、SO₄^2-＜0.1g/L、Zn4g/L、Ag0.135g/L。产出浸渣13公斤(含Cu0.71％)。该浸出液在100升搅拌槽中加入14公斤铜精矿粉，常压下加热至85-90℃，并加入工业级碳酸钙粉，过程控制PH值4.0-5.0搅拌2小时后，澄清分离产出净化液63升(含Cu²⁺0.5g/L、Fe0.2g/L、Zn2.8g/L)，在100升的置换槽内加入30克电解铜粉搅拌1小时后过滤洗涤可产出海绵银25克，滤液进入电积系统，控制阴极电流密度4500安/平方米，阴极室可连续析出铜粒产品，阳极室再生浸出液(含Cu²⁺31g/L、Cu⁺微量)，返回浸出作业，如此循环。浸渣浮选可得元素硫产品，砷即以无害的砷酸铁形式留于浮选尾矿中堆存。

实例2

将按上例产出的净化并置换后的溶液进入电积系统，控制阴极电流密度6000安/平方米，即可产占铜产品30％的符合国标的电解铜粉。

以上实例获得的技术经济指标如下：

铜浸出率≥95％；吨铜产品直流电耗≤1450KWH；全流程铜总回收率≥94％；吨铜车间制造成本≤3500元；金银贵金属的浸出率≥96％；铜产品质量符合国家一号电解铜标准。

无环境污染问题。