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硫铁矿酸浸方程式(氧化物酸浸)

硫铁矿酸浸方程式(氧化物酸浸) 硫化酸浸中温氧化酸浸的工业应用

中温浸出在150 ~ 170℃左右,初期浸出速度通常较快。但随着硫含量的增加,反应速率逐渐降低。硫的熔点随结晶状态而变化,斜方晶硫的熔点为385.8K..在36.4 k,斜方硫转化为单斜硫,熔点变为392K..虽然提高反应温度有利于硫化矿的浸出,但实践经验表明,产生单质硫的最佳温度范围为155 ~ 160℃。在这个温度范围以上,液硫的粘度随着温度的升高而显著增加,开始氧化成硫酸盐。

在早期的研究中,浸出温度被限制在110-115℃,即低于硫的熔点,以防止熔融的硫包裹未浸出的颗粒。因为液硫非常容易渗入硫化矿特别是硫化铜矿的表面,造成包覆或结块。多年来,人们发现许多化合物可用作表面活性剂或分散剂,以减少液态硫向硫化矿石中的渗透,从而减少硫在硫化矿石上的包覆或结块。其中,木质素磺酸钠、邻苯二胺(OPD)和来自加拿大魁北克的树皮和碎木提取物(商品名Quebracho)是最广泛使用的。在浸出液中加入少量氯化物也能非常有效地达到上述目的。在这一发现的基础上,开发了几种工艺。最近,加拿大Dynatec公司的研究人员发现,无论是在浸出黄铜矿还是闪锌矿时,使用少量煤粉都可以有效地减少硫和硫化物矿石的团聚。

在中温酸浸的研发中,早在20世纪70年代,苏联的研究人员就发现浸出温度在硫的熔点以上,加入少量的氯化物可以强化镍铁磁黄铁矿的浸出,生成的硫不会阻止硫化矿的进一步浸出。诺兰达矿业公司开发了一种在130 ~ 145℃浸出黄铜矿的工艺。

近十年来,黄铜矿的中温浸出备受关注。在克服元素硫对浸出反应影响的研究中,人们更注重从工业应用和工程上寻找解决方法。

在黄铜矿浸出中,大部分铜的浸出速度很快,只有10% ~ 20%左右的铜需要较长的浸出时间。为了缩短在高压釜中的停留时间,采用两个阶段回收铜,第一阶段是在短时间内浸出85% ~ 90%的铜。然后,通过浮选从矿渣中回收未反应的铜精矿,干燥,熔融和过滤,并分离硫。剩余的铜精矿被磨碎,然后返回用于浸出。这种铜精矿虽然属于难处理部分,仍含有大量的单质硫,但其浸出速度并不比原铜精矿慢。然而,返回的元素硫在浸出过程中没有被明显氧化。因此,经过两次浸出,铜的总浸出率可达98% ~ 99%。在浮选过程中,大部分金进入硫化矿精矿。最近的研究表明,浮选尾矿中残留的金可以直接氰化回收,氰化物用量不大。

对于黄铁矿含量高的低品位精矿,完全氧化黄铁矿是不合理的。迪特克采取的方法是细磨矿石,稍微延长浸出时间,使铜尽可能浸出,但黄铁矿不完全氧化。金的回收率取决于金的赋存状态及其在浮选过程中的分布。银可以生成银的黄钾铁矾。当银含量较高时,必须用石灰在90℃左右分解黄钾铁矾,使银从其中释放出来,然后才能回收。

1.Dynatec煤粉添加新工艺

有加压浸出经验的Dynatec公司在浸出锌精矿时,添加表面活性剂防止硫和硫化矿的包覆和结块,效果不是很好。这主要是由于表面活性剂在氧化性酸溶液中分解。在大量实验中发现,煤粉是最稳定、最廉价的添加剂。不仅锌精矿浸出如此,铜精矿浸出也是如此,可以达到工业应用所要求的浸出速度和较高的元素硫收率。含碳量低的煤更好,因为含碳量高的煤是由芳香族化合物组成的,而含碳量低的煤是烷烃类化合物。试验结果表明,应选择含碳量为25% ~ 55%,以烷烃为主的煤。研磨到60微米..可以提前研磨,也可以和矿粉一起研磨。人为添加量与煤粉的成分和性质有关,3 ~ 50公斤/吨矿石不等,一般在10公斤/吨左右,在浸出过程中,煤粉分解率不超过50%。

二、中温酸浸CESL法

上世纪90年代,康明科工程服务有限公司提出了一种叫做CESL (CESL是公司全称的简称)的工艺,采用两段浸出,用低黄铁矿和黄铜矿-斑铜矿混合矿处理黄铜矿。第一阶段用稀硫酸和少量盐酸在150℃下加压氧化浸出。浸出液含氯离子浓度约12g/L,15 ~ 20g/Lcu2+,cu2+为直接氧化剂。控制酸的加入量,使最终pH值为2.3 ~ 3.5,铜转化为碱式硫酸铜。第二阶段常压浸出,浸出温度40℃,pH值维持在1.5 ~ 2,以溶解碱式硫酸铜,尽量减少铁进入溶液。因为反应是放热的,所以不需要加热两个反应。两个阶段的浸出时间约为1h。在浸出的第一阶段,铁转化为赤铁矿,90%的硫转化为元素硫,少量为硫酸盐。一级浸出液萃取蒸发后,返回一级浸出,二级浸出液用于萃取分离铜,然后进行反萃电积。如图1所示。该工艺中所有铜的回收率达到99%左右。合并萃取1、萃取2和萃取3的有机相,一起洗涤和反萃取。

图1 CESL酸浸提取工艺

(图中虚线表示有机相的趋势)

CESL工艺在不断改进以适应不同的原料,所以流程图已经改变了很多次。据估算,生产能力为20万吨的CESL加工厂投资为2.25亿美元,是同等规模火法冶炼厂投资的一半。生产成本估计为176 ~ 286美元/吨电解铜。

关键词TAG: 有色金属 
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