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1、铜湿法冶金工艺的应用摘要：近年来湿法冶金炼铜技术有了极大的发展，过去认为湿法炼铜只适用于 处理氧化铜矿和低品位铜矿，但随着堆浸技术、生物浸出技术和加压技术的发展 和工业化，人们的这种观念正在改变，湿法炼铜已达到大规模生产和高自动化水 平，已成为一种成熟的炼铜方法。本文对铜湿法冶金工艺的应用进行了探讨。关键词：铜；湿法冶金工艺；应用 当前我国的铜湿法冶金技术水平不断提升，和国际铜湿法冶金工艺的差距逐 渐缩短。随着铜生产的环保要求和节能减耗要求的提升，带动着铜湿法冶金技术 的发展。未来，浸出工艺和电积工艺水平将会不断提升，为技术的应用提供保障。1 铜湿法冶金原理 其一，氧化铜的矿石浸出原理。公共氧
2、化铜矿物主要孔雀石、硅孔雀石、赤 铜矿、天然铜和浸出剂。在浸出过程中，发生的化学反应是：赤铜矿 Cu2O+2H+= Cu2+Cu+H2O；蓝铜矿 Cu (OH) 2 CuCO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2+3H2O。其二，硫化铜矿石的浸出原理。生物氧化浸铜对于硫化铜矿石来说是最受欢 迎的技术中的一个，它的发展迅速，发展态势较好。目前，用于生物浸出的微生 物主要是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌。它们可与 35度以下的高酸水平和高 浓度的重金属环境生存。有细菌浸出和浸出的两个主要机制：细菌吸附到矿物质 以溶解矿物，从而在直接交互的表面形成直接作用的机制； Fe2+ 由矿物溶解释放， 并由细菌
3、氧化成Fe3 +的溶液中，Fe3+被用作氧化剂，进而形成氧化硫化物矿石, 使之发生间接作用或作用机理。其三，细菌浸出的铜矿。黄铜矿可以被氧化成硫酸亚铁和Cu2S + 2Fe2SO43 =2CuSO4 + 4的FeSO4 + S在酸和Fe的存在+所生成的FeSO4和S再由细菌氧化成 Fe2 (SO) 4和H2SO4按照这个反应循环展开。在细菌作用下，铜矿也可经过氧 化作用而进行溶解。通常意义上，辉铜矿的浸出通常被看做是用Fe3+间接氧化 作用为主，细菌是浸出反应的间接氧化剂。其四，铜蓝的细菌浸出。由于浸出环境没有Fe3+的氧化剂，浸出效果只能通 过细菌产生，酸消耗量在具体的沥滤期间等于零。该反应
4、是：CuS+2O2= CuSO4。 细菌浸出在矿物表明发生，浸出后矿物表明的化学组成未发生变化，说明浸出中 未能转化为其他硫化物的中间过程，也没有出现元素S。硫砷铜矿石的五分之一， 可以导致细菌浸出。H2O、O2、硫砷铜矿石的直接浸出反应的条件氧化亚铁硫杆 菌、氧化硫硫杆菌和化合物细菌的作用下进行。其五，黄铜矿、斑铜矿的细菌浸出反应。在细菌存在条件下直接与 Fe2(SO) 3 发生反映，其中，硫酸亚铁和 FeO 的酸和细菌的作用下转化成的 Fe2(SO) 43， 并在相应的条件下继续发生反应。2 铜湿法冶金工艺的应用2.1 湿法冶金技术的主要应用 目前湿法冶金技术工艺主要包括浸出、溶剂萃取以及
5、电积三个步骤。其中浸 出步骤中又可以分为搅拌浸出、槽浸、氯化物浸出以及加压浸出。搅拌浸出主要 集合了机械搅拌及空气搅拌两种方法中的主要优势，起主要是通过在搅拌浸出装 置的浸出糟中运用每升 50 克至 100 克的氧化矿、硫酸浸出细沙或者硫化矿焙砂。 槽浸这种方法在早起的湿法冶金中运用较多，起主要是在浓度为每升 50克至 100 克的硫酸溶液中浸出 1-2%的氧化矿。氯化物浸出主要是在高温达到 95度的情况 下，经由氯化铁溶液将硫化铜精矿浸出。加压浸出的湿法冶金技术则主要是指在 含有铜金属的镍、镍冰铜以及钴硫化矿中进行有价金属的提炼。在进行溶剂萃取 的过程中则需要萃取设备、萃取剂以及稀释剂。在常
6、用的萃取剂中主要包括醛肟 类以及酮肟类。稀释剂则主要起到降低有机相粘度的作用，同时对萃取剂以及改 质剤起到良好的溶解作用，进而做到有效的改善有机相的聚结及分散作用。与此 同时，起对于萃取剂的操作容量、最大负荷能力、动力速度以及金属离子的选择 性方面都起到了一定的影响，通常情况下，最后一个电积主要是从富铜溶液中进 行高质量铜的提取，同时将点解以后的溶液进行重新利用。随着湿法冶金技术的 不断发展，电积技术随之取得了较大的完善与改进。2.2 紫金铜矿中的应用 因为紫金山铜矿对于铜材料的获取来说一直十分关键，因为这是一座规模比 较大型的铜矿，而且，它本身存在着自身的独特性，比如：含铜数量较大、具有 上
7、金下铜的特征等，其总的含铜量已经超过了 100万吨的数额，同时，紫金山铜 矿的铜质品位通常是比较高的，其平均值大概可以达到 0.68%的铜元素，而且， 整个矿中多以蓝辉铜矿为主。因为，其本身具有一定的差异性，因此，在具体的 使用过程中也需要对其进行考虑，并结合其成本较大、工艺需求较高、对于环境 的污染比较大等特征进行综合思考，从而可以考虑使用生物浸出方式，这样能够 在确保稳定性的同时，还能够注重经济性。2.3 德兴铜矿中的应用 在德兴铜矿中，起主要是以露天采矿剥离的废石作为原材料。对废石总量进 行计算时，以0.25%的临界品味为标准，一共有8.9 亿吨，其中铜的含量为95.15 万吨，其属于最
8、难的浸矿石，其在我国目前的工业生产中具有一定的典型性。德 兴铜矿是当前我国唯一的应用细菌浸出工艺处理原生硫化铜矿石为主要铜资源的 生产地，通过堆浸- 萃取- 电积工艺的应用，不仅可使得部分铜可以在剥离的废石 中回收出来，并且在生产过程中不会将产生的酸性矿坑水进行外排，从而避免了 对环境造成污染。2.4 中条山铜矿峪铜矿的应用 在铜矿峪铜矿中具有大量的难选难采的低品位氧化铜矿石，在目前已经探明 的储量就已经多达 1800 多万吨，其矿石的品味基本在 0.65，并且氧化率高于百 分之五十。经过多年对中条山铜矿峪铜矿的研究，目前已经找到了更加适应地下 矿山就地破碎浸出回收铜的相对完整的生产技术。并且
9、通过铜湿法冶金工艺的应 用，都起到了良好的开采效果。3 铜湿法冶金技术的发展方向展望3.1 电积工艺从电积工艺的发展角度来说，必须要不断减少电能消耗，进一步提高电能效 率，进而达到持续发展的要求。除此之外，要在不断增加的电流密度下生产出纯 度很高的阴极铜，进而减少工程投资。从生产实际来说，使用新型阴极材料，可 以降低铜电能消耗。使用的非铅阳极，是在金属钛基上，涂上了一层贵金属氧化 物，比如二氧化铱，实现了其性能。因为非铅阳极不含有金属铅，进而不涉及阴 极铜铅元素超标的问题。在实际应用中，不会产生阳极泥，因此不需要定期进行 电解槽的清理，减少了运行维护成本。经济性是技术研发的重要方向，通过提高技
10、术水平，进而降低生产成本。为 制造成本更低的铜电积阴极材料，要积极寻找其他金属材料。从现有的材料来说 304不锈钢以及LDC双相钢具有成本低的优势，而且电积中能够获得不错的性能 表现，比如导电性以及可焊性，可有效避免出现导电棒脱离问题。3.2 浸出工艺从当前应用的浸出工艺来说，使用的对浸工艺，虽然技术简单而且成本低， 但是难以适应不断扩大的生产需求。因此，要进行工艺优化。对于堆浸效率的优 化，要注重加大对破碎粒径的优化研究，以及酸的用量以及制粒技术等。应用对 浸技术，通过堆浸建模，最大程度上堆浸性能。在实际应用中，通过优化操作以 及环境参数，提高通的浸出率以及回收率。总而言之，湿法冶金工艺未来将会成为全国乃至全世界处理低品位金属的手 段之一，随着科技的不断创新，在不久的将来，一些目前还不能处理的矿石也会 得到解决，大家可拭目以待。参考文献：1 崔斐.铜湿法冶金工艺的应用J.科技创新导报.2017 （29）2 李文越.国内外铜湿法冶金技术现状及应用J.同行.2016（10）孙永达.湿法冶金的研究进展J.科技创新导报.2017（29）
