二次铜资源利用与铜的湿法冶金精讲课件

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1、第第12章章 二次铜资源的利用二次铜资源的利用12.1 概述概述 再生有色金属在有色金属总产量中所占的比例约为再生有色金属在有色金属总产量中所占的比例约为30，再生，再生铜所占比例更高。美国铜所占比例更高。美国47.83%，西德，西德54.11%，日本，日本53.74%。 从二次铜资源中生产铜，与原矿开采、选矿及冶金处理相比，从二次铜资源中生产铜，与原矿开采、选矿及冶金处理相比，有许多优点：有许多优点： 1）基本建设投资低。）基本建设投资低。 2）质量高的再生原料的处理工艺简单。）质量高的再生原料的处理工艺简单。 3）能耗大大减少，如用矿石生产铜的单位能耗比用废料生产）能耗大大减少，如用矿石生

2、产铜的单位能耗比用废料生产金属高出金属高出6.2倍。倍。 4）降低了不可再生的矿产资源的消费。）降低了不可再生的矿产资源的消费。 5）减少了环境污染。）减少了环境污染。 我国专业大厂有上海冶炼厂、重庆冶炼厂、常州冶炼厂、太原我国专业大厂有上海冶炼厂、重庆冶炼厂、常州冶炼厂、太原电解铜厂，其它有芜湖冶炼厂、北京铜厂、天津电解铜厂等。电解铜厂，其它有芜湖冶炼厂、北京铜厂、天津电解铜厂等。 1、含铜废料来源、含铜废料来源 含铜废料包括了含铜的废料和废铜。含铜废料包括了含铜的废料和废铜。 a)报废的含铜料：电线电缆、废电子器件、废设备部件、废军报废的含铜料：电线电缆、废电子器件、废设备部件、废军用品等

3、；用品等；b)铜及铜合金、铜材加工中产生的弃渣、垃圾、浮渣、铜铜及铜合金、铜材加工中产生的弃渣、垃圾、浮渣、铜屑，在铜件铸造中产生的浇口、浮渣等，在电线电缆生产中产生的屑，在铜件铸造中产生的浇口、浮渣等，在电线电缆生产中产生的线头、乱线团等。线头、乱线团等。 2、二次铜资源的种类与特点、二次铜资源的种类与特点 含铜废料的构成如图含铜废料的构成如图12-1所示。所示。 二次铜资源大多是多金属的，对其处理应要求最完全地综合回二次铜资源大多是多金属的，对其处理应要求最完全地综合回收其中的全部有价值组分。目前回收来的含铜废料的收其中的全部有价值组分。目前回收来的含铜废料的40用于生产用于生产铸造合金，

4、铸造合金，20生产变形合金，生产变形合金，3制取化合物，制取化合物，34加工成粗加工成粗铜，质量太低而不能利用的小于铜，质量太低而不能利用的小于3。 由于再生粗铜要进行火法和电解精炼，故含贵金属的低质废料由于再生粗铜要进行火法和电解精炼，故含贵金属的低质废料也能处理。也能处理。12.2 二次铜资源再生利用前的预处理二次铜资源再生利用前的预处理 废有色金属的预处理是将有色金属废件和废料的形态进行改废有色金属的预处理是将有色金属废件和废料的形态进行改变。包括：变。包括： a)废体的解体、分类、切割、打包、破碎等；废体的解体、分类、切割、打包、破碎等； b)废屑的筛选、干燥、破碎、磁选、压块；废屑的

5、筛选、干燥、破碎、磁选、压块； c)含易爆物废件的烟火检验和无害处理等；含易爆物废件的烟火检验和无害处理等； d)使各种废件和废料达到规定的外形尺寸和重量标准；使各种废件和废料达到规定的外形尺寸和重量标准； e)去除非金属夹杂物、水分、油质等。去除非金属夹杂物、水分、油质等。 目的：目的： 使之适应于冶金工序，将金属损失减少到最低程度，降低燃使之适应于冶金工序，将金属损失减少到最低程度，降低燃料、电力和熔剂的单位消耗，最有效地利用冶金设备和运输工具，料、电力和熔剂的单位消耗，最有效地利用冶金设备和运输工具，提高劳动生产率，保证金属和合金产品的高质量。提高劳动生产率，保证金属和合金产品的高质量。

6、12.3 从杂铜生产合金和铜线锭从杂铜生产合金和铜线锭 杂铜最合理的利用是将其直接冶炼成铜合金，原料中所有的有杂铜最合理的利用是将其直接冶炼成铜合金，原料中所有的有价成分都回收到成品中。价成分都回收到成品中。 1、再生铜合金的精炼、再生铜合金的精炼 精炼二次铜合金的目的在于降低熔解的气体（氢、氧）、除去精炼二次铜合金的目的在于降低熔解的气体（氢、氧）、除去夹带的非金属夹杂物和杂质（铁、硫、铝、硅、锰等）。精炼过程夹带的非金属夹杂物和杂质（铁、硫、铝、硅、锰等）。精炼过程及其原理与矿铜的火法精炼相同。及其原理与矿铜的火法精炼相同。 氧化精炼在氧化精炼在11001160，固态氧化剂的消耗占熔体量的

7、，固态氧化剂的消耗占熔体量的0.5% 1.0%。为加速精炼过程，将空气和水蒸汽鼓入液态合金，以造成。为加速精炼过程，将空气和水蒸汽鼓入液态合金，以造成锌的强烈氧化和挥发，对锡的影响不大。此法适用于含锌不超过锌的强烈氧化和挥发，对锡的影响不大。此法适用于含锌不超过3的青铜。的青铜。 为还原溶解于铜合金中为还原溶解于铜合金中Cu2O，利用磷、锂、硼、钙等作脱氧，利用磷、锂、硼、钙等作脱氧剂。剂。 5Cu2O2PP2O510Cu 生成生成P2O5的在的在359下挥发。下挥发。 铜合金熔体的脱气主要是脱氢（占总量的铜合金熔体的脱气主要是脱氢（占总量的9598）。往熔）。往熔体中鼓入惰性气体（氮、氩）。

8、脱气设备由液态金属罐、真空室和体中鼓入惰性气体（氮、氩）。脱气设备由液态金属罐、真空室和供氮或氩的系统组成。在浇灌底部装有多孔套管，通过这些套管鼓供氮或氩的系统组成。在浇灌底部装有多孔套管，通过这些套管鼓入压力为入压力为200300kPa的惰性气体。套管由多孔耐火材料制成。的惰性气体。套管由多孔耐火材料制成。 2、用纯净杂铜生产铜合金、用纯净杂铜生产铜合金 由能够区分出牌号和纯净的杂铜生产铜合金时，是将杂铜再配由能够区分出牌号和纯净的杂铜生产铜合金时，是将杂铜再配入适当的纯金属或中间合金，直接熔炼制得所需牌号的铜合金。入适当的纯金属或中间合金，直接熔炼制得所需牌号的铜合金。 用紫杂铜生产铜合金

9、时，实际上是把紫杂铜当作矿铜用，其中用紫杂铜生产铜合金时，实际上是把紫杂铜当作矿铜用，其中化学成分符合二号铜标准的可产出高级铜合金；化学成分符合三号化学成分符合二号铜标准的可产出高级铜合金；化学成分符合三号或四号铜标准的，可产普通铜合金。或四号铜标准的，可产普通铜合金。 用二次铜料生产铜合金的整个工艺过程包括配料、熔化、脱用二次铜料生产铜合金的整个工艺过程包括配料、熔化、脱气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等工序。气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等工序。 在铜合金熔炼过程中，各种元素的烧损率是不同的，在配料时在铜合金熔炼过程中，各种元素的烧损率是不同的，在配料时要给以特别注意。有些元素如磷、铍，必须

10、做成中间合金后才能加要给以特别注意。有些元素如磷、铍，必须做成中间合金后才能加入。入。 熔炼设备有反射炉、感应电炉和坩锅炉。熔炼设备有反射炉、感应电炉和坩锅炉。3、用纯净的紫铜生产线锭铜、用纯净的紫铜生产线锭铜 用于生产线锭铜的紫杂铜，其化学成分应符合用于生产线锭铜的紫杂铜，其化学成分应符合GB466-64二号铜二号铜标准，熔炼设备反射炉、感应电炉和坩锅炉。标准，熔炼设备反射炉、感应电炉和坩锅炉。12.4 火法熔炼生产再生铜火法熔炼生产再生铜6-212-212-312-312-412-412.5 再生铜的湿法冶炼再生铜的湿法冶炼12.5.1 再生铜湿法冶炼前的物料准备再生铜湿法冶炼前的物料准备

11、 与火法比：主要金属和伴生金属的回收率更高，能耗较小，较与火法比：主要金属和伴生金属的回收率更高，能耗较小，较易解决环保问题，过程容易实现自动化。易解决环保问题，过程容易实现自动化。 在常温下水溶液对废铜料进行处理。备料工序还包括为分离非在常温下水溶液对废铜料进行处理。备料工序还包括为分离非金属夹杂物而进行的分选，为增大溶解面积而进行的废料磨碎，以金属夹杂物而进行的分选，为增大溶解面积而进行的废料磨碎，以及除去铁夹杂物的磁选等。及除去铁夹杂物的磁选等。 除去有机物杂质的方法是在除去有机物杂质的方法是在700900的氧化气氛中焙烧。的氧化气氛中焙烧。 准备过程较复杂，能耗较大，加工费用较高，但可

12、在下步湿法准备过程较复杂，能耗较大，加工费用较高，但可在下步湿法冶金过程中得到相当大的补偿。冶金过程中得到相当大的补偿。12.5.2 再生铜湿法冶炼工艺再生铜湿法冶炼工艺 具有工艺流程短、设备简单、投资少、见效快、有价金属综合具有工艺流程短、设备简单、投资少、见效快、有价金属综合回收好等特点，但有一定的局限性，处理量小，只能处理一些单一回收好等特点，但有一定的局限性，处理量小，只能处理一些单一的碎铜废料，适宜于一般小型工厂进行小批量的屑状废铜料的处的碎铜废料，适宜于一般小型工厂进行小批量的屑状废铜料的处理。理。12-112-112-212-212-5第第13章章 湿法炼铜湿法炼铜13.1 概述

13、概述 湿法炼铜是利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中的铜溶解出来，再湿法炼铜是利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中的铜溶解出来，再进一步分离、富集提取的方法。进一步分离、富集提取的方法。 浸出电积法，由于电解液杂质含量高生产不出高质量的阴极浸出电积法，由于电解液杂质含量高生产不出高质量的阴极铜，没有得到大的发展。铜，没有得到大的发展。 铜精矿沸腾焙烧浸出电积，此法回收率低，经济效益不铜精矿沸腾焙烧浸出电积，此法回收率低，经济效益不好，只有为数不多的几个厂在生产。好，只有为数不多的几个厂在生产。 浸出萃取电积法，工艺流程短，产品质量高，加工成本浸出萃取电积法，工艺流程短，产品质量高，加工成本低，且能从铜矿废石等

14、含铜很低的原料中提取铜，日益成为一种重低，且能从铜矿废石等含铜很低的原料中提取铜，日益成为一种重要的炼铜方法。西方国家矿产铜和萃取电积铜所占比例见表要的炼铜方法。西方国家矿产铜和萃取电积铜所占比例见表13.1，智利萃取电积法产铜量占矿铜量的比例见表智利萃取电积法产铜量占矿铜量的比例见表13.2。 萃取电积技术在我国也有较大的发展。目前全国约有萃取电积技术在我国也有较大的发展。目前全国约有200个工个工厂采用萃取电积工艺处理矿铜或铜精矿生产电铜，生产能力已达厂采用萃取电积工艺处理矿铜或铜精矿生产电铜，生产能力已达2万吨万吨/年左右。年左右。 湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法

15、湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及就地浸出方面将发挥更大的作用。就地浸出方面将发挥更大的作用。 湿法炼铜工艺主要包括浸出净化电积等工序，其中又以萃湿法炼铜工艺主要包括浸出净化电积等工序，其中又以萃取电积法为主。取电积法为主。13.2 浸出过程的物理化学浸出过程的物理化学13.2.1 浸出过程的热力学基础浸出过程的热力学基础 浸出过程是湿法炼铜的第

16、一步，能否使铜从矿物原料中最多最浸出过程是湿法炼铜的第一步，能否使铜从矿物原料中最多最快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要的热力学指导是优势区图。的热力学指导是优势区图。 1、

17、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图 （1）E-pH图图 图图13.1 CuH2O系在系在25、100、150下的下的E-pH图图 1）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液（浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、（浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、pH值）等。值）等。 2）CuO与与Cu2O稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。 3）选择氧化剂和还原剂。对于）选择氧化剂和还原剂。对于Cu2O的浸

18、出应加一定的氧化剂，以使溶液保的浸出应加一定的氧化剂，以使溶液保持一定的氧化电位。持一定的氧化电位。 Cu-H2O系系MeS-H2O系系 图图13.2给出了给出了MeS-H2O在在25的的E-pH图。图。 1）通过控制）通过控制pH可得到硫的不同氧化产物。当体系的可得到硫的不同氧化产物。当体系的pHspHu，硫氧化成，硫氧化成SO42-或或HSO4-；当；当pHd pHspHu时，氧化生成元素硫；时，氧化生成元素硫；当体系当体系pHs pHd时，会有时，会有H2S析出。析出。 2）不同金属的元素稳定区的）不同金属的元素稳定区的pHd、 pHu是不同的（如表是不同的（如表13.3所所示）。示）。

19、 3）MeS的浸出可分为三类：的浸出可分为三类： 产生产生H2S的简单酸浸，如的简单酸浸，如 FeS2H+Fe2+H2S产生元素硫的浸出产生元素硫的浸出CuFeS24Fe3Cu2+5Fe2+2S2CuS2O24H+2Cu2+2H2OS产生产生SO42-、HSO4-的浸出，包括高压的浸出，包括高压氧化酸浸和高压氧化氨浸，氧化酸浸和高压氧化氨浸，CuS2O2Cu2+SO42-CuS2O2H+Cu2+HSO4-CuS2O2nNH3Cu(NH3)n2+SO42- 根据需要通过控制根据需要通过控制pH、电位和采用、电位和采用加压浸出，可使矿物中的硫以不同的形加压浸出，可使矿物中的硫以不同的形式产出，并可

20、使铜的硫化矿物以式产出，并可使铜的硫化矿物以Cu2+形形态进入溶液。态进入溶液。MeS-L-H2O系系lgMepH图图 在溶液电位为在溶液电位为0.3V，Cu2+的稳定区较大，的稳定区较大，pH07时时Cu2+均可存均可存在，用酸浸在，用酸浸CuO和和Cu2O是可行的，但是可行的，但Cu2+的浓度不高仅为的浓度不高仅为0.03M。CuO22-和和HCu2O-的稳定区很小，的稳定区很小，且存在的且存在的pH很高、而很高、而Cu浓度很低，说明采浓度很低，说明采用碱浸是不可取的。用碱浸是不可取的。 由于加入配位体由于加入配位体NH3生成络离子，使生成络离子，使Cu2O、CuO的稳定区的稳定区缩小了，

21、缩小了，Cu(NH3)n2+的稳定区很大，在的稳定区很大，在pH为为911时时Cu(NH3)42+的浓度可大于的浓度可大于1mol，说明用氨浸氧化矿是说明用氨浸氧化矿是很好的。很好的。2、铜的难溶物质的溶解度、铜的难溶物质的溶解度2）硫化物的溶解度）硫化物的溶解度1）氧化物和氢氧化物的溶解度）氧化物和氢氧化物的溶解度13.413.513.63、一些硫化物在水溶液中溶解的标准电位、一些硫化物在水溶液中溶解的标准电位13.3 浸出过程浸出过程13.3.1 浸出剂体系浸出剂体系 根据原料的特点选用适当的浸出体系和浸出方式。根据原料的特点选用适当的浸出体系和浸出方式。 浸出体系选择原则：热力学可行、动

22、力学反应速度快、经济合浸出体系选择原则：热力学可行、动力学反应速度快、经济合理、来源容易，对脉石和杂质元素不溶，不对环境造成污染。理、来源容易，对脉石和杂质元素不溶，不对环境造成污染。 常见的浸出体系见表常见的浸出体系见表13.7，各种铜矿物的溶解率见表，各种铜矿物的溶解率见表13.8。13.713.8 1、酸浸出、酸浸出 对铜矿浸出而言硫酸是最主要的浸出剂。对铜矿浸出而言硫酸是最主要的浸出剂。 硫酸是弱氧化性酸，硫酸是弱氧化性酸，SO42-/H2SO4=0.17V，沸点，沸点330，故在常压，故在常压下可采用较高的浸出温度。其设备防腐问题较易解决，且价格相对下可采用较高的浸出温度。其设备防腐

23、问题较易解决，且价格相对较低，是处理氧化矿的主要溶剂。较低，是处理氧化矿的主要溶剂。 硝酸是强氧化剂硝酸是强氧化剂NO3-/NO=0.96V，易挥发，价格高，一般作氧，易挥发，价格高，一般作氧化剂。化剂。 盐酸能与金属、金属氧化物等生成可溶性金属氯化物，且能形盐酸能与金属、金属氧化物等生成可溶性金属氯化物，且能形成络合物。成络合物。 当用硫酸浸出时：当用硫酸浸出时：黑铜矿黑铜矿 CuOH2SO4CuSO4H2O孔雀石孔雀石 CuCO3.Cu(OH)22 H2SO4 2 CuSO4 CO2 3H2O硅孔雀石硅孔雀石 CuSiO3.2H2O H2SO4 CuSO4 SiO2 3H2O篮铜矿篮铜矿

24、2CuCO3.Cu(OH)23 H2SO4 3 CuSO4 2CO2 4H2O赤铜矿赤铜矿 Cu2O H2SO4CuSO4CuH2O13.9 硫酸浸出时的终酸应小于表硫酸浸出时的终酸应小于表13.9上的平衡上的平衡pH0，否则将会析出，否则将会析出CuO沉淀。矿沉淀。矿石中的褐铁矿、氧化铝一类杂质也会被酸溶解。石中的褐铁矿、氧化铝一类杂质也会被酸溶解。 Fe2O3.nH2O3H2SO4Fe2(SO4)3(3+n)H2O Al2O3 3H2SO4 Al2(SO4)33H2O 当酸度下降时当酸度下降时 Fe2(SO4)36H2O2Fe(OH)33H2SO4 Al2(SO4)36H2O 2Al(OH

25、)33H2SO4 铜矿物浸出的同时，碱性脉石铜矿物浸出的同时，碱性脉石 CaCO3H2SO4CaSO4CO2H2O MgCO3H2SO4MgSO4CO2H2O 钙镁含量高时，其大量浸出使酸耗大大增加而失去经济性，可采用氨浸。钙镁含量高时，其大量浸出使酸耗大大增加而失去经济性，可采用氨浸。 2、氨浸、氨浸 氨浸用的是氨和铵盐的水溶液，一般铵盐为碳酸铵。此体系即氨浸用的是氨和铵盐的水溶液，一般铵盐为碳酸铵。此体系即可浸出氧化矿，又可浸出硫化矿。可浸出氧化矿，又可浸出硫化矿。 1）氧化矿的氨浸）氧化矿的氨浸 CuCO3.Cu(OH)2+NH3+(NH4)2CO3=2Cu(NH3)42+2CO32-+

26、2H2O CuSiO3.2H2O+2NH3+ (NH4)2CO3=Cu(NH3)42+H2SiO3+CO32- +2H2O CuO+ 2NH3+(NH4)2CO3=Cu(NH3)42+CO32-+H2O Cu2O +2NH3+(NH4)2CO3=2Cu(NH3)2+CO32-+H2O 2) 硫化铜矿氨浸硫化铜矿氨浸 Cu2S+6NH3+(NH4)2CO3+2.5O2=2Cu(NH3)42+SO42-+CO32-+H2O 2CuFeS2+12NH3+2H2O+9.5O2=2Cu(NH3)2+Fe2O3+4SO42-+4NH4+ 2Cu5FeS2+36NH3+2(NH4)2CO3+18.5O2+H

27、2O =10Cu(NH3)2+8SO42-+2CO32-+Fe(OH)3 斑铜矿斑铜矿 硫化矿的浸出必须有足够的氧以促进硫和低价铜的氧化。硫化矿的浸出必须有足够的氧以促进硫和低价铜的氧化。 研究表明，提高氧分压和提高温度可提高浸出率。然而，在常研究表明，提高氧分压和提高温度可提高浸出率。然而，在常压下，提高温度将导致氧和氨在水中的溶解度降低，而不利于浸压下，提高温度将导致氧和氨在水中的溶解度降低，而不利于浸出，所以要采用加压浸出。出，所以要采用加压浸出。 3、盐类浸出、盐类浸出 单纯用酸几乎不能浸出硫化铜矿，必须加氧化剂。盐浸就是用单纯用酸几乎不能浸出硫化铜矿，必须加氧化剂。盐浸就是用电位较高

28、的盐类做氧化剂进行浸出的方法。对硫化铜矿浸出，常用电位较高的盐类做氧化剂进行浸出的方法。对硫化铜矿浸出，常用的氧化剂有的氧化剂有Fe2(SO4)3、FeCl3、CuCl2等。等。 1）铁盐浸出）铁盐浸出 硫酸高铁浸出硫酸高铁浸出 CuS4Fe2(SO4)34H2OCuSO48FeSO44H2SO4 CuFeS22Fe2(SO4)3CuSO45FeSO42S Cu2S2Fe2(SO4)32CuSO44FeSO4S FeCl3浸出浸出 CuS2FeCl32CuCl22FeCl2S CuFeS2 4FeCl32CuCl25FeCl22S 实验研究表明，用实验研究表明，用FeCl3溶解黄铜矿比溶解黄铜

29、矿比Fe2(SO4)3更好更好，其浸溶速，其浸溶速率常数与温度的关系见图率常数与温度的关系见图13.10。13.10 2) 酸性酸性CuCl2浸出浸出 CuFeS23CuCl24CuClFeCl22S 保持一定的酸度保持一定的酸度 ，并通氧氧化：，并通氧氧化： 4CuCl4HClO24CuCl22H2O 加入过量的加入过量的Cl-（NaCl、CaCl2) CuCl(s)+Cl-CuCl2- 研究表明维持较高的研究表明维持较高的Cl-浓度和浓度和Cu2+/Cu+对浸出都有利。对浸出都有利。 4、细菌浸出、细菌浸出 借助某些细菌的催化作用，使矿石中的铜溶解。特别适用于处借助某些细菌的催化作用，使矿

30、石中的铜溶解。特别适用于处理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶炼矿的堆浸和就地浸理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶炼矿的堆浸和就地浸出。应用最多的是硫化细菌中的硫杆菌属。可浸出辉铜矿、铜篮、出。应用最多的是硫化细菌中的硫杆菌属。可浸出辉铜矿、铜篮、黄铜矿和斑铜矿等。黄铜矿和斑铜矿等。 1）细菌浸出的主要反应及催化作用。）细菌浸出的主要反应及催化作用。 细菌的催化作用有直接和间接作用两种方式：细菌的催化作用有直接和间接作用两种方式： 直接作用时，细菌吸附于矿物上直接催化其氧化反应，即直接作用时，细菌吸附于矿物上直接催化其氧化反应，即 4FeS2+15O2+2H2O=2Fe2(SO4)3+2

31、H2SO4 4CuFeS2+17O2+2H2SO4=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O 2Cu2S+O2+4H+=2CuS+2Cu2+2H2O CuS+O2=CuSO4 间接作用时，上述反应产生的间接作用时，上述反应产生的Fe2(SO4)3是硫化物的强氧化剂，是硫化物的强氧化剂，可使硫化物氧化为硫酸盐，即可使硫化物氧化为硫酸盐，即 4FeS2 Fe2(SO4)3 3FeSO42S CuFeS2 Fe2(SO4)3CuSO45FeSO42S生成的生成的FeSO4及及S又可分别被细菌催化氧化为又可分别被细菌催化氧化为Fe2(SO4)3和和H2SO4，即，即 4 FeSO4 O22 H2S

32、O4 2 Fe2(SO4)32H2O 2S3O22H2O2H2SO4 2) 影响细菌浸出的因素影响细菌浸出的因素 菌种的选择及培养。一是从专门的研究室引接经过培养驯化菌种的选择及培养。一是从专门的研究室引接经过培养驯化的优良菌种。二是从待处理矿石中流出的酸性水溶液或硫磺温泉水的优良菌种。二是从待处理矿石中流出的酸性水溶液或硫磺温泉水中分离出所需的细菌，在培养基中培养，并逐步改变介质条件对细中分离出所需的细菌，在培养基中培养，并逐步改变介质条件对细菌进行驯化培养，以逐渐提高培养菌对浸出环境的适应性，使细菌菌进行驯化培养，以逐渐提高培养菌对浸出环境的适应性，使细菌能在浸出过程中易于生长繁殖并保持活

33、性。能在浸出过程中易于生长繁殖并保持活性。 培养基。为使细菌快速生长繁殖，必须提供足够的营养物。培养基。为使细菌快速生长繁殖，必须提供足够的营养物。 温度。对于氧化亚铁硫杆菌为温度。对于氧化亚铁硫杆菌为2530，此时细菌活力强、，此时细菌活力强、生长快、浓度高、浸出快。生长快、浓度高、浸出快。 pH。各种硫杆菌都有其最适宜的。各种硫杆菌都有其最适宜的pH范围。对于氧化亚铁硫范围。对于氧化亚铁硫杆菌最适宜的杆菌最适宜的pH值为值为13。 介质的氧化还原电位。尽管微生物可在相当大的氧化还原电介质的氧化还原电位。尽管微生物可在相当大的氧化还原电位范围内生存，但为了保持细菌的活性和有效浸出矿石，氧化还

34、原位范围内生存，但为了保持细菌的活性和有效浸出矿石，氧化还原电位控制以在电位控制以在300700mV为宜。为宜。 氧气的供给。氧的参与必不可少，持续供氧也是细菌不断生氧气的供给。氧的参与必不可少，持续供氧也是细菌不断生长、繁殖和保持活性的必要条件。长、繁殖和保持活性的必要条件。 阴、阳离子的影响。细菌生长需要某些微量元素如阴、阳离子的影响。细菌生长需要某些微量元素如K+、Mg2+、Ca2+等。等。 矿石粒度的影响。过细的矿料不仅增大磨细费用，浸出过程矿石粒度的影响。过细的矿料不仅增大磨细费用，浸出过程中其粒度还不断减小而产生细泥。后者将粘附矿粒和细菌而防碍它中其粒度还不断减小而产生细泥。后者将

35、粘附矿粒和细菌而防碍它们的直接接触，从而使生物浸出速度下降。们的直接接触，从而使生物浸出速度下降。13.3.2 浸出方式浸出方式 浸出方式的选择与矿石含铜品位及矿物组成、浸出难易程度、浸出方式的选择与矿石含铜品位及矿物组成、浸出难易程度、浸出工厂的具体条件等因素有关。浸出工厂的具体条件等因素有关。 1、槽浸、槽浸 一般是在浸出槽中用较浓的硫酸（一般是在浸出槽中用较浓的硫酸（50100g/L）浸出含铜）浸出含铜1以上的氧化矿（粒度以上的氧化矿（粒度1cm以下）。浸出液中铜浓度较高，可直接用以下）。浸出液中铜浓度较高，可直接用来电积铜。但由于溶液中杂质较高，所产铜达不到来电积铜。但由于溶液中杂质较

36、高，所产铜达不到1号铜的标准。号铜的标准。 槽浸又称渗滤浸出，浸出槽示意于图槽浸又称渗滤浸出，浸出槽示意于图13.11。13.11 2、搅拌浸出、搅拌浸出 在装有搅拌装置的浸出槽中，用较浓的硫酸溶液在装有搅拌装置的浸出槽中，用较浓的硫酸溶液(50100g/L)浸出细粒（小于浸出细粒（小于75m占占90以上的氧化矿或硫化矿的焙砂），一以上的氧化矿或硫化矿的焙砂），一般含铜较高。优点：浸出时间短般含铜较高。优点：浸出时间短(24h)；浸出率高；浸出率高(8598)；铜浓度可控，含铜比堆浸高；浸出渣排放起到杂质开路作用。缺铜浓度可控，含铜比堆浸高；浸出渣排放起到杂质开路作用。缺点：需磨矿，耗水、电、

37、酸、劳动力都比堆浸大，生产费用高；浸点：需磨矿，耗水、电、酸、劳动力都比堆浸大，生产费用高；浸出矿桨需浓密过滤，进入萃取前还需澄清设备；耗酸及溶液杂质出矿桨需浓密过滤，进入萃取前还需澄清设备；耗酸及溶液杂质含量比堆浸的高；需较大的浸出渣堆放场地；必须使用絮凝剂，选含量比堆浸的高；需较大的浸出渣堆放场地；必须使用絮凝剂，选择不当将会使溶剂萃取出现麻烦。择不当将会使溶剂萃取出现麻烦。 分机械搅拌和空气搅拌（巴球卡槽）两种方式。分别示意于图分机械搅拌和空气搅拌（巴球卡槽）两种方式。分别示意于图13.12和和13.13。13.1213.13 3、堆浸、堆浸 常用于贫铜表外矿和铜矿废石的浸出。场地多选在

38、不透水的山常用于贫铜表外矿和铜矿废石的浸出。场地多选在不透水的山坡处，将开采出的废矿石破碎到一定粒度筑堆。分为矿石堆浸、废坡处，将开采出的废矿石破碎到一定粒度筑堆。分为矿石堆浸、废石堆浸和尾矿堆浸。石堆浸和尾矿堆浸。 1）矿石堆浸）矿石堆浸 氧化矿采用硫酸浸出液，一般为萃余液；对次生硫化铜矿采氧化矿采用硫酸浸出液，一般为萃余液；对次生硫化铜矿采用高浓度硫酸喷淋，休闲预处理后，用萃余液浸出；对原生硫化用高浓度硫酸喷淋，休闲预处理后，用萃余液浸出；对原生硫化铜矿采用含细菌的溶液提前进行喷淋接种的预处理。铜矿采用含细菌的溶液提前进行喷淋接种的预处理。 图图13.14是筑堆浸出的示意图。是筑堆浸出的示

39、意图。 目前的堆浸技术趋向有以下一些：采用薄层浸出技术；对高品目前的堆浸技术趋向有以下一些：采用薄层浸出技术；对高品位硫化矿浸出，强化供气和休闲，以利于细菌的生长和繁殖；添加位硫化矿浸出，强化供气和休闲，以利于细菌的生长和繁殖；添加表面活性剂，改善矿石润湿性等。表面活性剂，改善矿石润湿性等。 2）薄层浸出）薄层浸出 实际上是由矿石破碎制粒浓硫酸熟化薄层堆浸等三部分组实际上是由矿石破碎制粒浓硫酸熟化薄层堆浸等三部分组成。成。 13.14 3）废石堆浸）废石堆浸 一般在含铜一般在含铜0.04%0.2%的废石堆上进行。对于老废石场，采的废石堆上进行。对于老废石场，采用布喷淋管直接浸出。由于废石场很深

40、，为了浸透，常采用在堆场用布喷淋管直接浸出。由于废石场很深，为了浸透，常采用在堆场上打钻。新废石堆浸是选择一定坡度的山坡，使浸出液自流到集液上打钻。新废石堆浸是选择一定坡度的山坡，使浸出液自流到集液池。多层堆置，逐层浸出，用喷洒方法注入浸出液。分别如图池。多层堆置，逐层浸出，用喷洒方法注入浸出液。分别如图13.15和和13.16所示。所示。 4）尾矿堆浸）尾矿堆浸 利用原来的尾矿池进行堆浸。利用原来的尾矿池进行堆浸。13.1513.16 4、就地浸出、就地浸出 又称地下浸出，可用于处理矿山的残留矿石或未开采的氧化铜又称地下浸出，可用于处理矿山的残留矿石或未开采的氧化铜矿和贫铜矿。矿和贫铜矿。

41、地下浸出是通过钻孔或爆破后将溶浸剂注入天然埋葬条件下的地下浸出是通过钻孔或爆破后将溶浸剂注入天然埋葬条件下的矿体中，有选择地浸出有价成分（铜），并将含有价成分的溶液通矿体中，有选择地浸出有价成分（铜），并将含有价成分的溶液通过抽液钻孔抽到地表面后输送到萃取电积厂处理。过抽液钻孔抽到地表面后输送到萃取电积厂处理。 图图13.17为美国为美国Casa Grande矿就地浸出的模式。矿就地浸出的模式。 表表13.10为美国一些就地浸出工厂。为美国一些就地浸出工厂。 13.1713.10 5、加压浸出、加压浸出 对于常压和通常温度下难于有效浸出的矿物常采用加压浸出的对于常压和通常温度下难于有效浸出的矿

42、物常采用加压浸出的方式。是在称为加压釜的密闭容器中在高于大气压力下对矿石进行方式。是在称为加压釜的密闭容器中在高于大气压力下对矿石进行浸出。有如下优点：浸出。有如下优点： 1）可在较高温度下进行浸出。）可在较高温度下进行浸出。 2）高温高压下使一些在常温下不能发生的反应得以发生。）高温高压下使一些在常温下不能发生的反应得以发生。 3）在高温高压下，气体在水中的溶解度随温度的升高而升）在高温高压下，气体在水中的溶解度随温度的升高而升高，见图高，见图13.18。 4）升高温度加速了化学反应的速度，并提高了扩散系数，有）升高温度加速了化学反应的速度，并提高了扩散系数，有利于传热传质的进行，因而提高了

43、生产率。利于传热传质的进行，因而提高了生产率。 从从MSpH图可见，金属硫化物氧化为图可见，金属硫化物氧化为Me2+和和S的氧化循序为的氧化循序为FeSNiSCoSZnSCdSCuFeS2FeS2CuSAg2S 黄铜矿是最难浸出的铜矿物，采用加压氧浸效果较好。实验证黄铜矿是最难浸出的铜矿物，采用加压氧浸效果较好。实验证明，硫化铜的氧化浸出是按电化学机理进行的。明，硫化铜的氧化浸出是按电化学机理进行的。 根据电化学机理的黄铜矿的高压氧浸过程如表根据电化学机理的黄铜矿的高压氧浸过程如表13.11所示。所示。13.1813.11 1)高压氧化工艺高压氧化工艺 加拿大加拿大Placer Dome锌公司

44、开发。在锌公司开发。在700kPa压力和压力和200220的高温下，喷入氧气使硫化矿和其它矿物迅速分解，铜完全浸溶下的高温下，喷入氧气使硫化矿和其它矿物迅速分解，铜完全浸溶下来，而铁和杂质水解沉淀。来，而铁和杂质水解沉淀。 2CuFeS217/2O22H2O2CuSO4Fe2O32H2SO4 2FeS215/2O24H2OFe2O34H2SO4 浸出母液经稀释后通过萃取电积回收铜，浸出渣可用氰化法浸出母液经稀释后通过萃取电积回收铜，浸出渣可用氰化法回收金，该法适于处理含金高的铜矿。由于硫氧化成了硫酸，若无回收金，该法适于处理含金高的铜矿。由于硫氧化成了硫酸，若无相应的氧化矿耗酸，则会造成经济和

45、环境的压力。相应的氧化矿耗酸，则会造成经济和环境的压力。 2）低压氧化工艺）低压氧化工艺 澳大利亚开发的澳大利亚开发的Activox工艺，在工艺，在100kPa压力和压力和100110的的条件下浸出。条件下浸出。 CuFeS25/4O2H2SO4CuSO4FeO(OH)0.5H2O 吨铜氧耗仅为吨铜氧耗仅为0.63t。 3）中压氧化工艺）中压氧化工艺 加拿大加拿大Cominco公司开发，在公司开发，在150左右和相应压力下，采用氧左右和相应压力下，采用氧化物触媒，中压浸出，再进行两段常压浸出以提高铜的回收率。化物触媒，中压浸出，再进行两段常压浸出以提高铜的回收率。 2CuFeS25/2O22H

46、2SO42CuSO4Fe2O34S2H2O 2CuFeS25/2O22/3H2SO42/3CuSO42Cu(OH)24S CuSO42Cu(OH)22H2SO43CuSO42H2O 该法的吨铜氧耗为该法的吨铜氧耗为1.1t。13.1913.4 浸出液的处理浸出液的处理13.4.1 概述概述 对于含铜较高的富铜液（对于含铜较高的富铜液（3050g/L），且杂质很少，则可直接），且杂质很少，则可直接进行电解沉积，生产出达到一定标准的阴极铜。从贫矿得到的贫铜进行电解沉积，生产出达到一定标准的阴极铜。从贫矿得到的贫铜浸出液，含铜仅浸出液，含铜仅17g/L，不能直接用于电解。以前基本上采用铁，不能直接用

47、于电解。以前基本上采用铁屑置换法。此法虽简单有效，投资少，但要消耗大量的废铁，成本屑置换法。此法虽简单有效，投资少，但要消耗大量的废铁，成本高，且产品不纯，还需后续处理。萃取电积法已成为从浸出液中高，且产品不纯，还需后续处理。萃取电积法已成为从浸出液中提取铜的主要方法，具有如下的优点。提取铜的主要方法，具有如下的优点。 1）萃取剂对铜有很高的选择性，对铜的富集能力非常强。）萃取剂对铜有很高的选择性，对铜的富集能力非常强。 2）萃取剂在水相中的溶解度很小（约）萃取剂在水相中的溶解度很小（约5ppm），负载萃取剂经），负载萃取剂经过反萃后可再用于萃取。在萃取过程中萃取剂的消耗很小。过反萃后可再用于

48、萃取。在萃取过程中萃取剂的消耗很小。 3）萃取电积为闭路流程，萃余液返回浸出矿石，废电解液）萃取电积为闭路流程，萃余液返回浸出矿石，废电解液返回用于反萃，无废酸产生。返回用于反萃，无废酸产生。 使用大量的挥发性溶剂，萃取液中含有潜在毒性，会给环境造使用大量的挥发性溶剂，萃取液中含有潜在毒性，会给环境造成影响；产生的污物需经特别的设备处理。成影响；产生的污物需经特别的设备处理。13.4.2 溶剂萃取的基本原理溶剂萃取的基本原理 用溶剂萃取法处理铜浸出液的过程由两个步骤组成：用溶剂萃取法处理铜浸出液的过程由两个步骤组成： 1）萃取。将铜浸出液水相与不相容的萃取剂有机相搅拌混合，水相中的）萃取。将铜

49、浸出液水相与不相容的萃取剂有机相搅拌混合，水相中的铜离子转移到或被萃取到有机相中，两相澄清分离后，留下荷载有机相，水相即铜离子转移到或被萃取到有机相中，两相澄清分离后，留下荷载有机相，水相即成为萃余液返回浸出矿石。成为萃余液返回浸出矿石。 2）反萃。以适当的废电解液与荷载有机相进行搅拌混合，荷载有机相中的）反萃。以适当的废电解液与荷载有机相进行搅拌混合，荷载有机相中的铜离子转入硫酸（废电解）溶液中，即成为富铜电解液。反萃后的卸载有机相铜离子转入硫酸（废电解）溶液中，即成为富铜电解液。反萃后的卸载有机相（再生有机相）返回萃取。富铜液送往电解沉积。（再生有机相）返回萃取。富铜液送往电解沉积。 在发

50、生化学过程的溶剂萃取中，水相中金属离子或电中性物与萃取剂相互反在发生化学过程的溶剂萃取中，水相中金属离子或电中性物与萃取剂相互反应形成溶于有机相的化合物。相互反应有以下三种方式：应形成溶于有机相的化合物。相互反应有以下三种方式： 1）离子对转移。电中性的分子与萃取剂相互作用形成加成化合物。如醚、）离子对转移。电中性的分子与萃取剂相互作用形成加成化合物。如醚、醇和中性磷酸脂等。醇和中性磷酸脂等。 2）离子交换。被萃物是带正电荷的离子，而萃取剂是一种酸，属阳离子交）离子交换。被萃物是带正电荷的离子，而萃取剂是一种酸，属阳离子交换型；当被萃取物是带负电的离子，而萃取剂为一种碱时，属阴离子交换型。换型

51、；当被萃取物是带负电的离子，而萃取剂为一种碱时，属阴离子交换型。 3）螯合萃取。形成不溶于水相而易溶于稀释剂的电中性金属螯合物。）螯合萃取。形成不溶于水相而易溶于稀释剂的电中性金属螯合物。 图图13.20(a和和b）两条曲线分别是在用）两条曲线分别是在用LIX64N作萃取剂萃取铜浸出液时的萃取作萃取剂萃取铜浸出液时的萃取与反萃取曲线，称为萃取等温线。与反萃取曲线，称为萃取等温线。13.2013.4.3 铜的萃取剂与稀释剂铜的萃取剂与稀释剂 1、萃取剂的选择、萃取剂的选择 选择性好；容量高；反萃容易；与水的密度差别大，粘度小，选择性好；容量高；反萃容易；与水的密度差别大，粘度小，表面张力大，易与

52、水分离；化学稳定性好，在萃取与反萃过程中不表面张力大，易与水分离；化学稳定性好，在萃取与反萃过程中不发生降解；不与水相生成稳定的乳化物；萃取剂及其金属萃合物在发生降解；不与水相生成稳定的乳化物；萃取剂及其金属萃合物在稀释剂中的溶解性好，混合时有良好的聚结性；萃取平衡速度快；稀释剂中的溶解性好，混合时有良好的聚结性；萃取平衡速度快；使用与贮存安全，无毒或毒性很小，不易燃，不挥发；价格在允许使用与贮存安全，无毒或毒性很小，不易燃，不挥发；价格在允许的成本限度内。的成本限度内。 通常需用一种廉价的有机溶剂进行稀释，以改善萃取剂的粘通常需用一种廉价的有机溶剂进行稀释，以改善萃取剂的粘度、密度等。度、密

53、度等。 从硫酸介质中萃取铜的工业萃取剂一般为羟肟类萃取剂。目前从硫酸介质中萃取铜的工业萃取剂一般为羟肟类萃取剂。目前使用的有两种类型：醛肟和酮肟。图使用的有两种类型：醛肟和酮肟。图13.21表示出了两类萃取剂萃取表示出了两类萃取剂萃取与反萃最大负载量的相对范围。与反萃最大负载量的相对范围。13.21 2、稀释剂、稀释剂 稀释剂的作用：降低萃取剂的粘度，改善有机相的分散与聚稀释剂的作用：降低萃取剂的粘度，改善有机相的分散与聚结。它的极性、介电常数和组成等都对萃取剂的负载能力、动力结。它的极性、介电常数和组成等都对萃取剂的负载能力、动力学、选择性等有影响。在有机相中一般占学、选择性等有影响。在有机

54、相中一般占80以上。以上。 13.1213.4.4 萃取工艺条件萃取工艺条件 1、萃取系统配置（流程组合）、萃取系统配置（流程组合） 铜浸出液萃取有各种级数的配置，见图铜浸出液萃取有各种级数的配置，见图13.22，取决于溶液中的，取决于溶液中的Cu、Fe、H2SO4、Mn、NO3-和和Cl-等的含量。等的含量。 在堆浸和废矿石的浸出中，最常用的萃取系统配置是在堆浸和废矿石的浸出中，最常用的萃取系统配置是2级萃取级萃取加加1级反萃，适合含铜级反萃，适合含铜17g/L的浸出液，投资低。的浸出液，投资低。 2级萃取加级萃取加2级反萃适合于服务期长，含铜大于级反萃适合于服务期长，含铜大于7g/L的浸出

55、液，的浸出液，也适合于含铜低时也适合于含铜低时pH低（低（1.21.4)的浸出液。的浸出液。 3级萃取加级萃取加2级反萃适合于含铜高（级反萃适合于含铜高（25g/L）、硫酸高的浸出）、硫酸高的浸出液。液。 需要配置洗涤段的系统，典型做法是在需要配置洗涤段的系统，典型做法是在2级萃取后加级萃取后加1级洗涤再级洗涤再进行进行1级反萃，或级反萃，或2级萃取加级萃取加1级洗涤加级洗涤加2级反萃。级反萃。 串并联系统，特别适合于浸出液铜浓度向下波动的情况下运串并联系统，特别适合于浸出液铜浓度向下波动的情况下运用。需提高萃取剂的浓度，萃取剂的损耗会增加，回收率有些下用。需提高萃取剂的浓度，萃取剂的损耗会增

56、加，回收率有些下降。降。 13.22 2、萃取操作参数、萃取操作参数 有浸出液流速、铜浓度、有浸出液流速、铜浓度、pH以及萃取剂浓度。实际生产中通过以及萃取剂浓度。实际生产中通过改变有机相或水相流速来改变流比。改变有机相或水相流速来改变流比。 3、混合室中相连续性、混合室中相连续性 是指在有机相水相的乳相液中，这两个相的分散状况或混合是指在有机相水相的乳相液中，这两个相的分散状况或混合状况。相连续性决定了乳化液进入澄清室后相夹带的情况以及界面状况。相连续性决定了乳化液进入澄清室后相夹带的情况以及界面絮凝物的状态。絮凝物的状态。13.4.5 萃取设备萃取设备 在铜溶剂萃取工厂中普遍使用的萃取设备

57、是混合澄清室在铜溶剂萃取工厂中普遍使用的萃取设备是混合澄清室(箱箱)，其基本工作原理如图，其基本工作原理如图13.23所示。有机相与水相的混合是在混所示。有机相与水相的混合是在混合室中受搅拌器搅拌下进行，充分混合的两相进入澄清室分离后排合室中受搅拌器搅拌下进行，充分混合的两相进入澄清室分离后排出。图出。图13.24、13.25分别给出了目前使用在铜溶剂萃取工厂中的两分别给出了目前使用在铜溶剂萃取工厂中的两种种萃取设备。萃取设备。13.2313.2413.2513.5 铜的电解沉积铜的电解沉积 阳极反应：阳极反应：H2O2e1/2O22H+ 阴极反应：阴极反应：Cu2+2eCu 总反应：总反应：

58、 Cu2+ H2O Cu 1/2O22H+ 每析出每析出1mol的铜便产生的铜便产生1mol的硫酸。在浸出萃取电积流程的硫酸。在浸出萃取电积流程中，电积产出的贫铜酸用于反萃，不存在酸的处理问题。而在精矿中，电积产出的贫铜酸用于反萃，不存在酸的处理问题。而在精矿焙烧浸出净化电积流程中，除了约有焙烧浸出净化电积流程中，除了约有30的返回浸出外，其的返回浸出外，其余余70（每吨铜约有（每吨铜约有78m3）的废酸需要处理。）的废酸需要处理。 当电解液含当电解液含Cu2+为为3050g/L，温度，温度45时，理论分解电压为时，理论分解电压为0.92V。氧超电压。氧超电压0.5V，实际分解电压为，实际分解

59、电压为1.41.5V。再加上电解液。再加上电解液的电压降及导电杆的电压降，实际槽电压将达的电压降及导电杆的电压降，实际槽电压将达1.82.5V。 电流效率仅为电流效率仅为7792，电耗，电耗17002250kWh/(t.Cu)，为铜，为铜电解的电解的10倍。倍。 萃取电积时，除去有机物的最有效方法是使用双介质塔式过萃取电积时，除去有机物的最有效方法是使用双介质塔式过滤器，如图滤器，如图13.26所示。所示。13.2613.6 湿法处理氧化铜矿的生产实践湿法处理氧化铜矿的生产实践13.6.1 国外的浸出萃取电积工厂国外的浸出萃取电积工厂 氧化矿是指孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿、黑铜矿和铜篮。易被氧化

60、矿是指孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿、黑铜矿和铜篮。易被硫酸浸出，可采用堆浸、槽浸、搅拌浸出等方法处理。硫酸浸出，可采用堆浸、槽浸、搅拌浸出等方法处理。 1、San Manuel 矿的堆浸和就地浸出矿的堆浸和就地浸出 Magma公司公司San Manuel矿生产工艺见图矿生产工艺见图13.27。 2、Nchanga 尾矿浸出尾矿浸出 赞比亚联合铜业有限公司的赞比亚联合铜业有限公司的Nchanga是最大的浮选尾矿浸出工是最大的浮选尾矿浸出工厂，最大的铜搅拌浸出工厂，生产能力厂，最大的铜搅拌浸出工厂，生产能力12万吨万吨/年。工艺设备配置年。工艺设备配置见图见图13.28，生产数据见表，生产数据见表13

61、.13。 3、El Abra 堆浸萃取电积厂堆浸萃取电积厂 矿石平均品位矿石平均品位0.54%，年产铜，年产铜22.53kt，1997年建成投产。年建成投产。 4、国外新建和扩建的浸出萃取电积工厂简况、国外新建和扩建的浸出萃取电积工厂简况 如表如表13.14所示。所示。13.2713.2813.1313.1413.6.2 国内的浸出萃取电积工厂国内的浸出萃取电积工厂 氧化铜矿储量约氧化铜矿储量约800万吨金属量，主要分布在云南、四川、西万吨金属量，主要分布在云南、四川、西藏藏(玉龙矿玉龙矿274万吨万吨)、新疆、黑龙江、新疆、黑龙江(多宝山矿多宝山矿240万吨万吨)等省区。等省区。 1、西藏尼

62、木铜矿浸出萃取电积厂、西藏尼木铜矿浸出萃取电积厂 平均品位平均品位1.2%，SiO2在在70以上。带式滴管布液的滴淋浸出，以上。带式滴管布液的滴淋浸出，年产高质量阴极铜年产高质量阴极铜1000吨。吨。 2、黑龙江多宝山铜矿浸出萃取电积厂、黑龙江多宝山铜矿浸出萃取电积厂 氧化矿品位氧化矿品位0.7%，浸出采用滴灌，设计能力，浸出采用滴灌，设计能力1500t/a阴极铜。阴极铜。 3、新疆伽师浸出萃取电积厂、新疆伽师浸出萃取电积厂 品位品位12，含钙镁较多。堆浸采用带式滴管布液的滴淋浸，含钙镁较多。堆浸采用带式滴管布液的滴淋浸出，生产能力出，生产能力1000t/a高质量阴极铜，为变压器厂生产无氧铜杆

63、。高质量阴极铜，为变压器厂生产无氧铜杆。13.6.3 地下溶浸萃取电积地下溶浸萃取电积 特别适合处理难采难选的低品位铜矿，又称化学采矿。特别适合处理难采难选的低品位铜矿，又称化学采矿。13.7 湿法处理硫化矿和混合矿的生产实践湿法处理硫化矿和混合矿的生产实践13.7.1 铜精矿的焙烧浸出电积实践铜精矿的焙烧浸出电积实践 缺点：大量电解废液难处理，每产缺点：大量电解废液难处理，每产1t铜要产废渣铜要产废渣1.5t，渣量，渣量大，中和剂消耗大；贵金属不易回收，铜的回收率不高（最高大，中和剂消耗大；贵金属不易回收，铜的回收率不高（最高94）；电积能耗高）；电积能耗高总电耗总电耗30004000kWh

64、/(t.Cu)。 运用焙烧浸出萃取电积工艺从金精矿中回收铜，生产阴运用焙烧浸出萃取电积工艺从金精矿中回收铜，生产阴极铜的能力已达极铜的能力已达10kt。13.7.2 混合矿的处理实践混合矿的处理实践 1、薄层浸出、薄层浸出 智利智利Lo Aguirre矿的薄层浸出工艺流程如图矿的薄层浸出工艺流程如图13.29所示。主要是所示。主要是氧化铜和辉铜矿的混合矿，平均品位氧化铜和辉铜矿的混合矿，平均品位1.9%。生产能力。生产能力16500t/a，氧，氧化矿和硫化矿的浸出率分别为化矿和硫化矿的浸出率分别为90和和45，二次堆浸可回收残留铜，二次堆浸可回收残留铜约约50。酸耗。酸耗2.2t/(t.Cu)

65、。纯度。纯度99.98%，电流效率，电流效率92。 2、混合矿硫酸高铁熟化堆浸、混合矿硫酸高铁熟化堆浸 三价铁熟化堆浸由于引入了三价铁熟化堆浸由于引入了Fe3+，已带有了铁盐浸出的性质，已带有了铁盐浸出的性质，不但可浸出辉铜矿，甚至黄铜矿也可能部分被浸出。不但可浸出辉铜矿，甚至黄铜矿也可能部分被浸出。13.2913.7.3 细菌浸出实践细菌浸出实践 智利智利Quebtada Blanco厂厂(高海拔高海拔)、加拿大、加拿大Gibraltar厂厂(高纬度高纬度)与德兴铜矿与德兴铜矿(自然条件自然条件)细菌堆浸厂的简要情况如表细菌堆浸厂的简要情况如表13.15所示。所示。13.7.4 加压氧化浸出

66、萃取电积工艺实践加压氧化浸出萃取电积工艺实践 1、澳大利亚、澳大利亚Mount Gordon厂厂 铜品位铜品位8.5%，含钴，含钴0.1%，以黄铁矿为主体。伴有少量铜篮、，以黄铁矿为主体。伴有少量铜篮、硫砷铜矿、斑铜矿和黄铜矿的辉铜矿。确定生产流程的研究表明，硫砷铜矿、斑铜矿和黄铜矿的辉铜矿。确定生产流程的研究表明，因为缺乏平坦地面，硫含量高及回收率，堆浸法不可行，而浮选富因为缺乏平坦地面，硫含量高及回收率，堆浸法不可行，而浮选富集也不成功。由于硫酸铁的转化率低，采用硫酸铁酸化的搅拌槽浸集也不成功。由于硫酸铁的转化率低，采用硫酸铁酸化的搅拌槽浸亦不可取，因而确定采用加压氧化工艺。生产能力亦不可

67、取，因而确定采用加压氧化工艺。生产能力50000t/a。工艺。工艺流程如图流程如图13.30所示。所示。13.7.5 硫化矿氨浸工艺实践硫化矿氨浸工艺实践 根据铜矿物中一价铜的不稳定性，在常温下用氨水硫酸铵溶根据铜矿物中一价铜的不稳定性，在常温下用氨水硫酸铵溶液和空气使铜精矿中的一价铜溶解出来，被浸出的铜用萃取电积液和空气使铜精矿中的一价铜溶解出来，被浸出的铜用萃取电积生产高质量电解铜。其流程见图生产高质量电解铜。其流程见图13.31。矿山名称智利Quebtada Blanco加拿大Gibraltar中国德兴生产阴极铜能力/(kt/a)投产时间756198721996环境条件海拔高度/m纬度最

68、高气温/最低气温/年平均降雨/mm44002010052031夏季浸出液温度1634冰冻期10月至5月 无霜期5个月 冬季浸出液温度5约50约28039.47雨量充沛矿石特点矿物组成储量/kt矿石平均品位/Cu%)冬季防冻措施以斑铜矿为主的原生矿，以辉铜矿。铜篮为主的次生矿原生矿2.5105,次生矿89000原生0.5，次生0.3滴淋管埋入矿堆硫化矿和氧化矿硫化矿117000，氧化矿1000硫化矿0.10.12%，氧化矿0.75%滴淋管埋入矿堆废石设计0.10.25%,实际0.09.浸出矿石破碎粒度/mm矿石准备堆场面积布液方式浸出周期富铜液浓度/(g/L)浸出回收率/%-6的粒级占80破碎后

69、加硫酸滚筒制粒170104滴淋管2103.585硫化矿60，氧化矿10滴淋管和灌浸0.60.943不破碎喷淋面积70100km2喷淋浸出液浓度0.250.45年浸出率10萃取电积萃取配置电积电流密度/(A/m2）电积效率萃取铜回收率/%2级萃取+1级反萃，3系列串并联, 1级萃取+1级萃取+1级反萃32085902级萃取+1级反萃表表 13.15 典型的高海拔、高纬度地区的细菌浸出工厂典型的高海拔、高纬度地区的细菌浸出工厂13.3013.3113.8 湿法炼铜的发展湿法炼铜的发展13.8.1 浸出溶剂萃取电积技术的发展浸出溶剂萃取电积技术的发展 1、浸出技术的发展、浸出技术的发展 1）制粒堆浸

70、技术）制粒堆浸技术 针对含泥铜矿堆浸时矿堆渗透性差的问题发展了制粒堆浸技针对含泥铜矿堆浸时矿堆渗透性差的问题发展了制粒堆浸技术。比常规堆浸，浸出率提高术。比常规堆浸，浸出率提高2040，浸矿周期缩短，浸矿周期缩短1/31/2，溶剂消耗降低溶剂消耗降低2030，浸出液铜浓度提高，浸出液铜浓度提高23倍，相应的浸出液倍，相应的浸出液处理量减少处理量减少1/21/3。 2）细菌浸出继续深入研究）细菌浸出继续深入研究 加入某些金属催化加快细菌氧化反应速率；加入某些金属催化加快细菌氧化反应速率；通过电场、磁通过电场、磁场、超声波等作用来强化浸出过程；场、超声波等作用来强化浸出过程；通过基因工程得到性能优

71、良通过基因工程得到性能优良的浸矿菌种；的浸矿菌种；细菌浸出的热力学、动力学、电化学和生物化学的细菌浸出的热力学、动力学、电化学和生物化学的基础理论研究，弄清催化机理和矿冶过程中生物的代谢过程等；基础理论研究，弄清催化机理和矿冶过程中生物的代谢过程等；研究利用制药、食品工业的废料、废水做培养基，以降低浸矿成研究利用制药、食品工业的废料、废水做培养基，以降低浸矿成本。本。 3）加压浸出）加压浸出 2、萃取技术的发展、萃取技术的发展 1）对萃取剂的研究）对萃取剂的研究 目前工业应用较好的是汉高公司目前工业应用较好的是汉高公司LIX系列和英国系列和英国Avecia公司公司Acorge M系列，国内的系

72、列，国内的N-901、BK-992。 2）萃取设备的开发）萃取设备的开发 混合澄清室、萃取塔、离心萃取器等。混合澄清室、萃取塔、离心萃取器等。提高萃取率，降低提高萃取率，降低单位传质高度，提高澄清速率；单位传质高度，提高澄清速率；研究大型萃取器的放大规律；研究大型萃取器的放大规律；萃取工艺的开发，一是开发新的萃取方法，如矿桨萃取。另一是开萃取工艺的开发，一是开发新的萃取方法，如矿桨萃取。另一是开发新的萃取流程，如液膜萃取。发新的萃取流程，如液膜萃取。 3、电积的发展、电积的发展 1）有机物的控制）有机物的控制 浮选设备。浮选设备。双介质过滤器。双介质过滤器。气浮塔。气浮塔。 2）采用永久不锈钢

73、阴极法。）采用永久不锈钢阴极法。 3）电解液中积铁的控制。）电解液中积铁的控制。 离子交换法。离子交换法。膜技术。膜技术。 4）阳极新材料的研制。）阳极新材料的研制。13.8.2 湿法冶金新方法湿法冶金新方法 1、Intec工艺工艺 澳大利亚开发的处理黄铜矿及其它铜化合物和伴生有价金属的澳大利亚开发的处理黄铜矿及其它铜化合物和伴生有价金属的新技术。铜产品可达新技术。铜产品可达LME的的A级铜质量要求，金银以金属形式产级铜质量要求，金银以金属形式产出，硫以元素硫、铁以氧化物形式回收。出，硫以元素硫、铁以氧化物形式回收。 Intec 的工艺流程见图的工艺流程见图13.32。采用氯化物体系。主要化学

74、反应。采用氯化物体系。主要化学反应为为 4CuFeS24CuCl23O22H2O8CuCl4FeOOH8S 在高效率浸出铜的同时，铁以在高效率浸出铜的同时，铁以FeOOH沉淀，因而对铁的抑制沉淀，因而对铁的抑制也很有效。在第四段浸出中保持也很有效。在第四段浸出中保持9501000mV的高氧势使金被浸的高氧势使金被浸溶，随后氧势降低到溶，随后氧势降低到450mV时金即以金属形态沉淀出来，可用活性时金即以金属形态沉淀出来，可用活性炭吸附回收。炭吸附回收。 该工艺是通过以下的各反应来实现铜的浸出与提取、铁的抑该工艺是通过以下的各反应来实现铜的浸出与提取、铁的抑制、产出元素硫和回收有价金属的目的：制、

75、产出元素硫和回收有价金属的目的：13.32 Intec工艺的优点：工艺的优点： 对原料的适应性强，对低品位和含砷、锑、锡、碲、铋等多对原料的适应性强，对低品位和含砷、锑、锡、碲、铋等多种杂质的矿也能处理。种杂质的矿也能处理。 金属提取率高，金属提取率高，99.2%。 黄金用活性炭吸附法，即能生产出金属状产品。黄金用活性炭吸附法，即能生产出金属状产品。 能耗低，采用一价铜电积，电耗仅为传统电解法的一半。能耗低，采用一价铜电积，电耗仅为传统电解法的一半。 电积采用电积采用500A/m2的高电流密度，为传统法的的高电流密度，为传统法的2倍，大大提倍，大大提高了生产率，同时节约了投资。高了生产率，同时

76、节约了投资。 Intec工艺与其它工艺的比较见表工艺与其它工艺的比较见表13.16。 2、处理高碱性脉石的氨浸法、处理高碱性脉石的氨浸法 北矿院与东川矿物局联合开发，浸出和萃取在氨溶液中进行，北矿院与东川矿物局联合开发，浸出和萃取在氨溶液中进行，电积在硫酸盐介质中进行。是处理高碱性脉石铜精矿的一条新途电积在硫酸盐介质中进行。是处理高碱性脉石铜精矿的一条新途径。径。 3、矿桨电解法的研究、矿桨电解法的研究 是在用隔膜把阳极室与阴极室隔开的电解槽中，使矿物浸出与是在用隔膜把阳极室与阴极室隔开的电解槽中，使矿物浸出与金属沉淀同时进行的方法。金属沉淀同时进行的方法。Cymet法工艺流程如图法工艺流程如图13.33所示。所示。13.1613.33