铜的湿法冶金.pptx

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1、11、湿法炼铜的概念、发展历史及应用 概念：概念：湿法炼铜是利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中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。的铜溶解出来，再进一步分离、富集提取的方法。历史：历史：我国是世界上最早采用湿法冶金提取铜的国我国是世界上最早采用湿法冶金提取铜的国家。家。山海经山海经、神农本草神农本草有记载有记载 北宋北宋 (1086(108611001100年年)张潜张潜 浸铜要略浸铜要略 国外则是到十六世纪才采用湿法冶金技术获得国外则是到十六世纪才采用湿法冶金技术获得海绵铜海绵铜。一、一、概述第1页/共48页2国内外应用：国内外应用：国外国外：美国亚利

2、桑那州乌矿建成了世界上第一个：美国亚利桑那州乌矿建成了世界上第一个工业规模的浸出工业规模的浸出萃取萃取电积（简称电积（简称LSXEWLSXEW）工厂。工厂。19971997年智利建成世界上最大的年智利建成世界上最大的LSXEWLSXEW法法炼铜工厂，其生产能力为炼铜工厂，其生产能力为22.522.5万吨万吨/年，产品达到伦敦年，产品达到伦敦金属交易所金属交易所A A级铜标准。合计：级铜标准。合计：200200万吨，占万吨，占20%20%。国内国内：海南（：海南（8383年）建成了我国第一个年）建成了我国第一个LSXLSXEWEW工厂。以后陆续在云南、中条山、西藏尼木、新工厂。以后陆续在云南、中

3、条山、西藏尼木、新疆伽师、嫩江、江西等地建有一批湿法炼铜厂。目前疆伽师、嫩江、江西等地建有一批湿法炼铜厂。目前湿法炼铜厂的生产能力达湿法炼铜厂的生产能力达2020万吨万吨/年。年。第2页/共48页32、湿法炼铜的优点 火法处理硫化铜矿虽具有生产率高，能耗低，电铜火法处理硫化铜矿虽具有生产率高，能耗低，电铜质量好，有利于金、银回收等优点，但目前已面临质量好，有利于金、银回收等优点，但目前已面临两个难题：两个难题：一是资源问题；二是大气污染问题一是资源问题；二是大气污染问题。1 1）资资源源问问题题：硫硫化化铜铜矿矿作作为为目目前前火火法法炼炼铜铜的的主主要要原原料料，开开采采品品位位越越来来越越

4、低低，因因此此，低低品品位位硫硫化化矿矿、复复合合矿矿、氧氧化化矿矿和和尾尾矿矿将将成成为为今今后后炼炼铜铜的的主主要要资资源源。这类贫矿，火法是无法直接处理的。这类贫矿，火法是无法直接处理的。2 2）大大气气污污染染问问题题：只只要要以以硫硫化化矿矿为为原原料料火火法法处处理，都不同程度地存在着二氧化硫对大气的污染。理，都不同程度地存在着二氧化硫对大气的污染。基基于于上上述述两两个个原原因因，湿湿法法炼炼铜铜近近年年来来有有了了较较大大发展。发展。第3页/共48页43、湿法炼铜的方法和工艺 根据含铜物料的矿物形态、铜品位、脉石成根据含铜物料的矿物形态、铜品位、脉石成 分的不同，主要分以下三种

5、：分的不同，主要分以下三种：1 1）焙烧）焙烧浸出净化浸出净化电积法电积法 用于处理硫化铜精矿。用于处理硫化铜精矿。2 2）硫酸浸出）硫酸浸出萃取萃取电积法电积法 用于处理氧化矿、尾矿、含铜废石、复合矿。用于处理氧化矿、尾矿、含铜废石、复合矿。3 3）氨浸）氨浸萃取萃取电积法电积法 用于处理高钙、镁氧化铜矿或硫化矿的氧化砂。用于处理高钙、镁氧化铜矿或硫化矿的氧化砂。第4页/共48页5（1 1）浸出方式）浸出方式 浸出方式有多种：包括槽浸、搅拌浸出、堆浸、浸出方式有多种：包括槽浸、搅拌浸出、堆浸、就地浸出、加压浸出等。就地浸出、加压浸出等。槽浸槽浸 槽浸方式是早期湿法炼铜中普遍采用的一种浸槽浸方

6、式是早期湿法炼铜中普遍采用的一种浸出方式，它一般是在浸出槽中用较浓的硫酸（含出方式，它一般是在浸出槽中用较浓的硫酸（含HH2 2SOSO4 4 50 100g/L 50 100g/L）浸出含铜量）浸出含铜量1%1%以上的氧化矿以上的氧化矿（粒度（粒度-1cm-1cm）。浸出液铜浓度较高，可直接用来电）。浸出液铜浓度较高，可直接用来电积铜。然而由于其溶液中杂质较高，所产铜达不到积铜。然而由于其溶液中杂质较高，所产铜达不到1#1#铜标准。铜标准。第5页/共48页6搅拌浸出搅拌浸出 搅拌浸出是在装有搅搅拌浸出是在装有搅拌装置的浸出槽中进行，拌装置的浸出槽中进行，用较浓的硫酸溶液（含用较浓的硫酸溶液（

7、含HH2 2SOSO4 4 50 100g/L 50 100g/L）浸出）浸出细粒（细粒（-75m-75m占占90%90%以上）以上）氧化矿或硫化矿的焙砂，氧化矿或硫化矿的焙砂，一般含铜品位较高。一般含铜品位较高。搅拌浸出具有比槽浸搅拌浸出具有比槽浸速度快、浸率高等优点，速度快、浸率高等优点，但设备运转能耗高。但设备运转能耗高。第6页/共48页7堆浸堆浸 堆浸常用于低铜表外矿、铜矿废石的浸出。堆浸常用于低铜表外矿、铜矿废石的浸出。浸出场地多选在不透水的山坡处，将开采出的废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；在矿堆表面喷洒浸出矿石破碎到一定粒度筑堆；在矿堆表面喷洒浸

8、出剂，浸出剂渗过矿堆时铜被浸出，浸出液返流到剂，浸出剂渗过矿堆时铜被浸出，浸出液返流到集液池以回收。集液池以回收。堆浸的特点是浸出设备投资少，运行费用低。堆浸的特点是浸出设备投资少，运行费用低。氧化矿的堆浸已进行了多年，技术有较大的改进。氧化矿的堆浸已进行了多年，技术有较大的改进。近年来由于细菌浸矿技术的发展，硫化矿和混合近年来由于细菌浸矿技术的发展，硫化矿和混合矿也可堆浸，甚至最难浸出的黄铜矿，也可引入矿也可堆浸，甚至最难浸出的黄铜矿，也可引入细菌后堆浸。细菌后堆浸。一般铜含量为一般铜含量为0.04%0.15%0.04%0.15%。第7页/共48页8铜矿石堆浸的方式多样：铜矿石堆浸的方式多样

9、：1 1）筑堆浸出）筑堆浸出 主要用于浸出较高品位的氧化矿。筑堆堆浸主要用于浸出较高品位的氧化矿。筑堆堆浸示意图。示意图。第8页/共48页92 2）废石堆浸）废石堆浸 废石堆浸一般是从含铜废石堆浸一般是从含铜0.04%0.2%0.04%0.2%的废石的废石堆中回收铜。堆中回收铜。3 3）尾矿堆浸）尾矿堆浸 利用原来的尾矿进行堆浸。利用原来的尾矿进行堆浸。4 4）矿石堆浸）矿石堆浸 随着浸出随着浸出萃取萃取电积技术的发展，堆浸技电积技术的发展，堆浸技术已从过去的废石堆浸向铜矿原矿堆浸发展。术已从过去的废石堆浸向铜矿原矿堆浸发展。第9页/共48页10就地浸出就地浸出 就地浸出又称为地下浸出，可用于

10、处理残留就地浸出又称为地下浸出，可用于处理残留矿石或未开采的氧化铜矿和贫铜矿。矿石或未开采的氧化铜矿和贫铜矿。加压浸出加压浸出 对于在常压和普通温度下难于有效浸出的矿对于在常压和普通温度下难于有效浸出的矿物常采用加压浸出的方式。加压浸出即在密闭的物常采用加压浸出的方式。加压浸出即在密闭的加压釜中，在高于大气压的压力下对矿进行浸出。加压釜中，在高于大气压的压力下对矿进行浸出。第10页/共48页11加压浸出的优点：加压浸出的优点：1 1）可以在较高温度下进行浸出；）可以在较高温度下进行浸出；2 2）在高温高压下，使一些在普通温度下不）在高温高压下，使一些在普通温度下不能发生的反应得以发生。能发生的

11、反应得以发生。3 3）在高温高压下，气体在水中的溶解会随）在高温高压下，气体在水中的溶解会随温度升高而升高，有利于反应加速进行，故可温度升高而升高，有利于反应加速进行，故可提高生产率。提高生产率。第11页/共48页12（2 2）萃取）萃取 用溶剂萃取法从铜浸出液富集铜的过程由用溶剂萃取法从铜浸出液富集铜的过程由以下两步骤组成：以下两步骤组成：1 1）萃取）萃取 将铜浸出液将铜浸出液水相与不相溶的萃取剂水相与不相溶的萃取剂有有机相搅拌混合，水相中的铜离子转移到或被萃机相搅拌混合，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，留下负载有取到有机相中，两相澄清分离后，留下负载有机相，水相即

12、为萃余液返回用于浸出矿石。机相，水相即为萃余液返回用于浸出矿石。第12页/共48页132 2）反萃）反萃 以适量的废电解液与负载有机相进行搅拌以适量的废电解液与负载有机相进行搅拌混合，负载有机相中的铜离子转入硫酸（废电混合，负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）返回用于萃取。富铜载有机相（再生有机相）返回用于萃取。富铜液送往电解车间沉积铜。液送往电解车间沉积铜。第13页/共48页14二、二、焙烧-浸出-电积法（Roasting-Leaching-Electrowinning)。1、工艺流程：图 1

13、1.1 工艺流程第14页/共48页152、硫化铜精矿的焙烧 (1)(1)焙烧的目的焙烧的目的 焙焙烧烧是是首首道道工工序序，使使炉炉料料进进行行硫硫酸酸化化焙焙烧烧，其其目目的的是是使使绝绝大大部部分分的的铜铜变变为为可可溶溶于于稀稀硫硫酸酸的的CuSOCuSO4 4和和CuOCuSOCuOCuSO4 4，而而铁铁全全部部变变为为不不溶溶的的氧氧化化物物(Fe(Fe2 2OO3 3)，产出的，产出的SOSO2 2供制酸。供制酸。第15页/共48页16(2)焙烧过程热力学 主要反应：主要反应：MeS+3/2OMeS+3/2O2 2=MeO+SO=MeO+SO2 2 2SO 2SO2 2+O+O2

14、 2=2SO2SO3 3 MeO+SO MeO+SO3 3=MeSO=MeSO4 4 从从以以上上反反应应可可知知，MeSMeS焙焙烧烧的的主主要要产产物物是是MeOMeO或或MeSOMeSO4 4、SOSO2 2和和SOSO3 3。生成的生成的MeSOMeSO4 4在一定温度下会进行热分解在一定温度下会进行热分解 2MeSO2MeSO4 4=MeOMeSO=MeOMeSO4 4+SO+SO3 3 第16页/共48页17图 11.2 Me-S-O热力学稳定区图 第17页/共48页18(3)焙烧过程动力学 焙焙烧烧是是固固气气间间的的多多相相反反应应。反反应应速速度度取取决决于于矿矿粒粒表表面面

15、上上的的化化学学反反应应速速度度和和气气相相中中氧氧分分子子扩扩散散到到矿粒表面的速度。矿粒表面的速度。当当温温度度较较低低时时，化化学学反反应应速速度度小小于于气气体体的的扩扩散散速速度度，过过程程总总速速度度取取决决于于表表面面反反应应的的条条件件并并服服从从阿阿累尼乌斯指数定律。累尼乌斯指数定律。当当温温度度较较高高时时，化化学学反反应应速速度度迅迅速速增增大大并并超超过过气体扩散速度，过程总速度取决于气体的扩散速度。气体扩散速度，过程总速度取决于气体的扩散速度。第18页/共48页19(4)焙烧设备及经济指标 沸沸腾腾炉炉:一一般般为为圆圆形形(个个别别厂厂用用长长方方形形)。炉炉壳壳用

16、用钢钢板板焊焊成成，内内衬衬耐耐火火砖砖。技技术术条条件件及及经经济济指指标标列列于于下表下表 11-1 11-1。第19页/共48页20表11-1沸腾焙烧炉的技术条件及指标 指指指指 标标标标国内一厂国内一厂国内一厂国内一厂国内二厂国内二厂国内二厂国内二厂田纳西铜田纳西铜田纳西铜田纳西铜 公司公司公司公司(美美美美)恰姆比西恰姆比西恰姆比西恰姆比西 铜厂铜厂铜厂铜厂(赞赞赞赞)加斯柏加斯柏加斯柏加斯柏 铜厂铜厂铜厂铜厂(加加加加)直径直径直径直径(内径内径内径内径)(米米米米)2.522.521.6l1.6l4 475754.94.9高度高度高度高度 (米米米米)7.597.59 5.265

17、.26 5 5 1212 9.49.4 沸腾层高度沸腾层高度沸腾层高度沸腾层高度 (米米米米)1.31.3 1.31.3 -1.31.3 1.11.1 床层温度床层温度床层温度床层温度 ()660660 640640680680 500500 680680 525-560525-560 炉料水分炉料水分炉料水分炉料水分 ()1 1 0.10.1 20202222 30301010直线速度直线速度直线速度直线速度 (米秒米秒米秒米秒)O.23O.23 O.42O.42 O.13-O.22O.13-O.22 0.150.150.40.4空气的体积速度空气的体积速度空气的体积速度空气的体积速度 (米

18、米米米3 3分分分分)27.527.52828 14.214.2100100170170 325325420420500500风帽口风速风帽口风速风帽口风速风帽口风速 (米秒米秒米秒米秒)1212 2222 -空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数 (a)(a)1.21.2 1.31.3 -产品：烟尘产品：烟尘产品：烟尘产品：烟尘 ()3030 30308585 -8080焙砂焙砂焙砂焙砂 ()7070 7070 1515 -2020烟气中烟气中烟气中烟气中SOSO2 2浓度浓度浓度浓度 ()-6.76.7 15.315.3-15.015.0炉料与焙砂中含硫量之差炉料与焙砂中含硫量之

19、差炉料与焙砂中含硫量之差炉料与焙砂中含硫量之差 ()10101414 11.5-2211.5-22 10101212 15159 9给料率给料率给料率给料率(干精矿干精矿干精矿干精矿)(吨日吨日吨日吨日)1919 1010 180180270270 220220825825炉料含铜炉料含铜炉料含铜炉料含铜 （）（）（）（）17.4-1817.4-18 17171919 202020202525-床能率（干料床能率（干料床能率（干料床能率（干料)(吨日吨日吨日吨日)3.823.824 415-2515-25 5 55353第20页/共48页213、焙烧矿的浸出与净化（1 1）浸出）浸出）浸出）浸

20、出过过程程程程 焙焙焙焙砂砂砂砂中中中中CuCu主主要要以以CuSOCuSO4 4、CuOCuSOCuOCuSO4 4、CuCu2 2OO、CuOCuO存存在在，而而FeFe以以FeFe2 2OO3 3存存在在。当当用用稀稀硫硫酸酸作作溶溶剂剂时时，除除CuOFeCuOFe2 2OO3 3不不溶溶外外，其其余余都都溶溶于于硫硫酸酸生生成成CuSOCuSO4 4。FeFe2 2OO3 3不不溶溶于于硫硫酸酸，但但少少量量的的FeSOFeSO4 4也也溶溶于于其中。其中。影影响响浸浸出出反反应应速速度度的的因因素素是是温温度度，溶溶剂剂浓浓度度和和焙焙砂砂粒粒度度，通通常常温温度度在在808090

21、90，HH2 2SOSO4 415g/L15g/L，焙砂粒度小于焙砂粒度小于焙砂粒度小于焙砂粒度小于0.074mm0.074mm，采取，采取，采取，采取搅搅拌浸出。拌浸出。拌浸出。拌浸出。第21页/共48页22（2 2）净净化化化化过过程程程程 浸浸出出液液的的组组成成(g/L)(g/L)：5050110110CuCu、2 218H18H2 2SOSO4 4、2 24Fe4Fe2+2+、1 14Fe4Fe3+3+，铁铁在在电电积积时时将将反反复复氧氧化化还还原而消耗电能，故必须净化除去。原而消耗电能，故必须净化除去。常常常常用用用用的的的的除除除除铁铁法法法法为为氧氧氧氧化化化化水水水水解解解

22、解法法法法，即即在在PH=1PH=11.51.5，T=60T=60时时，用用MnOMnO2 2将将FeFe2+2+氧氧化化成成FeFe3+3+，然然后后使使FeFe3+3+水解成水解成Fe(OH)Fe(OH)3 3沉淀除去。即沉淀除去。即 2 FeSO2 FeSO4 4+MnO+MnO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4=Fe=Fe2 2(SO(SO4 4)3 3+MnSO+MnSO4 4+2H+2H2 2OO FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3+6H+6H2 2O=2Fe(OH)O=2Fe(OH)3 3 +3H+3H2 2SOSO4 4 第22页/共48页23（3）浸出净化设备 浸浸

23、出出和和净净化化都都可可在在带带机机械械搅搅拌拌的的耐耐酸酸槽槽内内进进行行，浸浸出出时时可可加加絮絮凝凝剂剂加加速速沉沉淀淀，在在Fe(OH)Fe(OH)3 3成成胶胶状状沉沉淀淀时，可吸附溶液中的时，可吸附溶液中的AsAs、SbSb、BiBi等杂质一同除去。等杂质一同除去。第23页/共48页244、电积过程 铜的电积也称不溶阳极电解，以纯铜作阴铜的电积也称不溶阳极电解，以纯铜作阴极，以极，以Pb-AgPb-Ag（含（含Ag 1%)Ag 1%)）或）或Pb-SbPb-Sb合金板作阳合金板作阳极，上述经净化除铁后的净化液作电解液。电解极，上述经净化除铁后的净化液作电解液。电解时，阴极过程与电解

24、精炼一样，在始极片上析出时，阴极过程与电解精炼一样，在始极片上析出铜，在阳极的反应则不是金属溶解，而是水的分铜，在阳极的反应则不是金属溶解，而是水的分解放出氧气。解放出氧气。（1 1）电积反应）电积反应 阴极：阴极：CuCu2+2+2e=Cu+2e=Cu 阳极：阳极：HH2 2O-2e=1/2OO-2e=1/2O2 2+2H+2H+总反应：总反应：CuCu2+2+H+H2 2O=Cu+1/2OO=Cu+1/2O2 2+2H+2H+第24页/共48页25（2）电积实践及技经指标 电电积积时时的的实实际际槽槽电电压压为为1.81.82.5V2.5V，电电效效仅仅为为777792%92%，电电解解液

25、液中中CuCu2+2+浓浓度度越越低低，铁铁含含量量越越高高，温温度度越越高高和和阴阴极极周周期期越越长长，促促使使化化学学溶溶解解增增高高，电电效效也也就就越越低低。槽槽电电压压和和电电效效低低的的结结果果，使使电电耗耗为为铜铜电电解精炼的十倍。解精炼的十倍。电电积积时时电电解解液液温温度度为为35354545，阴阴极极周周期期可可取取7 7天天，D Dk k为为150150180A/m180A/m2 2，所所得得电电铜铜含含铜铜为为99.599.599.95%99.95%。第25页/共48页265 5、废液及废渣的处理废液及废渣的处理 （1 1）电解废液的处理）电解废液的处理:电解废液最好

26、全部返回浸出过电解废液最好全部返回浸出过程但这种平衡很难达到，所以出现废液的处理问题。程但这种平衡很难达到，所以出现废液的处理问题。处处理理理理目目目目的的的的：回回回回收收收收其其其其中中中中的的的的有有有有价价价价金金金金属属属属，并并并并回回回回收收收收或或或或中中中中和和和和硫硫硫硫酸以避免它酸以避免它酸以避免它酸以避免它对环对环境的危害。境的危害。境的危害。境的危害。（2 2）废废渣渣的的处处理理:贵贵金金属属含含量量低低的的浸浸出出渣渣可可用用作作炼炼铅铅熔熔剂剂，其其中中的的有有色色金金属属和和贵贵金金属属在在冶冶炼炼时时进进入入粗粗铅铅中中。贵贵金金属属含含量量高高时时，则则用

27、用选选矿矿湿湿法法冶冶金金联联合合流流程程处处理理以以提取贵金属。提取贵金属。第26页/共48页27 各工序单元操作简单、成熟，建厂投资容易。各工序单元操作简单、成熟，建厂投资容易。但工艺中废酸处理和渣中有价金属回收成了两道难但工艺中废酸处理和渣中有价金属回收成了两道难关。中和法处理废酸简单易行，但酸未得到利用，关。中和法处理废酸简单易行，但酸未得到利用，而且碱耗很大；浸出渣中而且碱耗很大；浸出渣中1%1%左右的铜及贵金属也无左右的铜及贵金属也无可行办法回收。正是这些难题，使兴旺了几年的该可行办法回收。正是这些难题，使兴旺了几年的该湿法工艺，逐渐退出了炼铜领域。湿法工艺，逐渐退出了炼铜领域。6

28、、优缺点 第27页/共48页28 1 1）建厂投资和生产费用低，生产成本低于火）建厂投资和生产费用低，生产成本低于火法，具有很强的市场竞争力；法，具有很强的市场竞争力；2 2）以难选矿难处理的低品位含铜物料为原料，）以难选矿难处理的低品位含铜物料为原料，独具技术优越性；独具技术优越性；3 3）无废气、废水和废渣污染，符合清洁生产）无废气、废水和废渣污染，符合清洁生产要求；要求；4 4）拥有可靠的特效萃取剂市场供应。）拥有可靠的特效萃取剂市场供应。三、三、硫酸浸出-萃取-电积法 1、该法的优点 第28页/共48页29 硫硫化化矿矿用用稀稀酸酸浸浸出出的的速速度度较较慢慢，但但有有细细菌菌存存在在

29、时可显著加速浸出反应。时可显著加速浸出反应。若若浸浸出出的的对对象象是是贫贫矿矿、废废矿矿，所所得得浸浸出出液液含含铜铜很很低低，难难以以直直接接提提取取铜铜，必必须须经经过过富富集集，萃萃取取技技术术能有效地解决从贫铜液中富集铜的问题。能有效地解决从贫铜液中富集铜的问题。第29页/共48页30（1 1）氧化铜矿堆浸）氧化铜矿堆浸 适适用用于于硫硫酸酸溶溶液液堆堆浸浸的的铜铜矿矿石石铜铜氧氧化化率率要要求求较较高高，铜铜主主要要应应以以孔孔雀雀石石、硅硅孔孔雀雀石石、赤赤铜铜矿矿石石等等形形态态存存在在。脉脉石石成成分分应应以以石石英英为为主主，一一般般SiOSiO2 2含含量量均均大大于于8

30、0%80%，而而碱碱性性脉脉石石CaOCaO、MgOMgO含含量量低低、二二者者之之和和不不大大于于2%2%3%3%。矿矿石石含含铜铜品品位位从从0.1%0.1%0.2%0.2%。浸出过程的主要化学反应是：浸出过程的主要化学反应是：CuCu2 2COCO3 3(OH)(OH)2 2+2H+2H2 2SOSO4 4=2CuSO=2CuSO4 4+CO+CO2 2+3H+3H2 2OO CuSiOCuSiO3 32H2H2 2O+HO+H2 2SOSO4 4=CuSO=CuSO4 4+SiO+SiO2 2+3H+3H2 2OO 2Cu2Cu2 2O+4HO+4H2 2SOSO4 4=4CuSO=4

31、CuSO4 4+4H+4H2 2OO 2、浸出 第30页/共48页31（2 2）含硫铜矿细菌堆浸）含硫铜矿细菌堆浸 细菌浸出细菌浸出：又又又又称称称称微微微微生生生生物物物物浸浸浸浸出出出出，它它是是近近3030年年发发展展起起来来的的新新技技术术，是是利利用用细细菌菌的的生生物物催催化化剂剂作作用用，加加速速矿矿石石中中有有价价组组分分的的浸浸出出过过程程，成成为为处处理理低低品品位位矿矿的的一一个个重重要要方方法法，每每年年从从数数量量巨巨大大的的低低品品位位尾尾矿矿及及废废矿矿石石中中生生产的铜超过产的铜超过5050万吨。万吨。浸铜菌种：浸铜菌种：氧化铁硫杆菌；氧化铁硫杆菌；氧氧化化硫硫

32、杆杆菌菌。能能在在PH=1.5PH=1.53.53.5的的酸酸性性环环境境中生存和繁殖。中生存和繁殖。第31页/共48页32 细菌浸出的机理细菌浸出的机理：1 1）细菌的直接作用：）细菌的直接作用：氧氧化化铁铁硫硫杆杆菌菌 为为取取得得维维持持生生命命的的能能源源而而将将矿矿石石中中的的低低价价铁铁和和硫硫氧氧化化成成高高价价，氧氧化化过过程程中中破破坏坏了了矿矿石石的的晶晶格格，使使矿矿石石中中的的硫硫化化物物变变为为硫硫酸酸盐盐而而转转入入溶液中。溶液中。CuFeSCuFeS2 2+4O+4O2 2=CuSO=CuSO4 4+FeSO+FeSO4 4 Cu Cu2 2S+HS+H2 2SO

33、SO4 4+5/2O+5/2O2 2=2CuSO=2CuSO4 4+H+H2 2OO 第32页/共48页332）细菌的间接催化作用：细菌在有氧和硫酸存在的条件下起催化作用，将Fe2+氧化成Fe3+2FeSO4+O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+H2O Cu2S+Fe2(SO4)3+2O2=2CuSO4+2FeSO4 Cu2O+H2SO4+Fe2(SO4)3=2CuSO4+2FeSO4+H2O 第33页/共48页34 菌液的获得与再生：细菌为自养性的，即生活在无机物中，当环境是PH=1.53.5，T=2540（最佳为35）充足的氧和避光都可产生细菌，菌液大量存在于硫化矿的酸性水中，可进行专门

34、培育以补充不足。第34页/共48页35维持细菌生活和繁殖的良好条件：1)pH值1.33.0；2)温度2540，在35时细菌有最大活力；3)氧气充足;4)避光，溶液不要暴露在日光下。第35页/共48页36浸出过程：因因细菌菌浸浸出出主主要要是是处理理低低品品位位难选复复合合矿或或废矿，故故用用就就地地浸浸出出或或堆堆浸浸，堆堆量量可可达达几几万万吨吨到到几几亿吨吨，浸浸出出周周期期为数数日日至至数数年年。浸出液含浸出液含铜17g/l。第36页/共48页373、浸出液的处理 （1 1）置换沉淀铜）置换沉淀铜 特点特点:溶溶溶溶液液液液含含含含铜铜仅仅1 17 7克克升升，用用铁铁屑屑置置换换法法简

35、简单单、有有效效、可可靠靠，投投资资少少，缺缺点点是是消消耗耗大大量量废废铁铁，成成本本高，产品铜不纯必须送到火法精炼厂熔化和精炼高，产品铜不纯必须送到火法精炼厂熔化和精炼 。置换反应：置换反应：CuCu2+2+(溶液中溶液中)+Fe+Fe(铁屑铁屑)=Cu=Cu(沉淀沉淀)+Fe+Fe2+2+(溶液中溶液中)第37页/共48页38浸出液中的铜含量可降到浸出液中的铜含量可降到0.010.01克升，置换沉淀时克升，置换沉淀时铜的回收率达铜的回收率达9595以上。理论计算置换以上。理论计算置换1 1公斤铜需要公斤铜需要0.880.88公斤铁。但是由于有下列副反应发生公斤铁。但是由于有下列副反应发生

36、:Fe+2H Fe+2H+=Fe=Fe2+2+H+H2 2 2Fe 2Fe2+2+1/2O +1/2O2 2+2H+2H+=2Fe=2Fe3+3+H+H2 2O O 2Fe 2Fe3+3+Fe=3Fe+Fe=3Fe2+2+2Fe 2Fe2+2+Cu=2Fe+Cu=2Fe3+3+Cu+Cu2+2+使使实实际际耗耗铁铁量量达达到到1.51.52.52.5公公斤斤，为为理理论论量量的的1.71.72.82.8倍倍 第38页/共48页39（2 2）萃取）萃取-电积法电积法 1 1）特特点点:其其优优点点是是产产出出电电积积铜铜，成成本本低低，易易于于实实现现机机械械化化和和自自动动化化，缺缺点点是是投

37、投资资较较高高，技技术术比比较较复复杂杂，适于大规模生产。适于大规模生产。2 2）过程）过程:萃取萃取 反萃反萃 3 3）原理）原理:CuCu2+2+水相水相+2R-H+2R-H有机相有机相=R=R2 2-Cu-Cu有机相有机相+2H+2H+水相水相 4 4）设备）设备:萃取箱萃取箱(图图9.3)9.3)第39页/共48页40图图 11.3 11.3 萃取箱萃取箱 第40页/共48页41四、四、氨浸萃取电积法 1、高压氨浸法:在高温、高氧压和高氨压下浸出硫化精矿，铜、镍、钴等有价金属形成络合物进入溶液，铁形成氢氧化物进入残渣。由于浸出过程所需压力较高以及酸溶液对设备的腐蚀较大，目前主要用于处理

38、Cu-Ni-Co复合矿。第41页/共48页42图图 11.4 11.4 高压氨浸工艺流程高压氨浸工艺流程第42页/共48页43由由于于既既能能直直接接处处理理硫硫化化矿矿，对对设设备备及及材材料料的的要要求求也也不不高高，因因而而成成为为最最先先实实现现工工业业化化的的方方法法之之一一。此此法法的的特特点点是是采采用用氨氨浸浸-萃萃取取-电电积积-浮浮选选联联合合流流程程，硫硫化化铜铜精精矿矿的的浸浸出出是是在在接接近近常常压压和和65658080的的条条件件下下，在在机机械械搅搅拌拌的的密密闭闭设设备备中中用用氧氧、氨氨和和硫硫酸酸铵铵进进行行的的，浸浸出出时时间间为为3 36h6h，精精精

39、精矿矿中中中中的的的的80808686CuCu以以Cu(NHCu(NH3 3)4 4SOSO4 4形形式式进进入入溶溶液液，浸浸出出液液含含铜铜40405050克克升。铜回收率达升。铜回收率达96-9796-97 。2、常压氨浸法(阿比特法):第43页/共48页44反应为：CuO+2NH4OH+(NH4)2CO3=Cu(NH3)4CO3 +3H2OCu+1/2O2+2NH4OH+(NH4)2CO3=Cu(NH3)4CO3+3H2O 浸出液蒸氨，使Cu(NH3)4CO3分解为NH3、CO2和氧化铜的黑色沉淀。第44页/共48页45五、五、湿法冶金研究发展方向 1.1.浸出技术的发展浸出技术的发展

40、 制粒堆浸、细菌浸出、加压浸出等技术制粒堆浸、细菌浸出、加压浸出等技术 2.2.萃取技术的发展萃取技术的发展 萃取剂的研究萃取剂的研究 萃取设备的开发萃取设备的开发 萃取工艺的开发萃取工艺的开发 3 3电积的发展电积的发展 有有机机物物的的控控制制、永永久久不不锈锈钢钢阴阴极极法法(艾艾萨萨法法和和KiddKidd法法 )、阳极新材料的研制、阳极新材料的研制 第45页/共48页464 4矿浆电解法的研究矿浆电解法的研究 矿矿浆浆电电解解是是一一种种全全新新的的冶冶金金方方法法。它它是是在在用用隔隔膜膜把把阳阳极极室室与与阴阴极极室室隔隔开开的的电电解解槽槽中中，使使矿矿物物浸出与金属沉淀同时进行的方法。浸出与金属沉淀同时进行的方法。第46页/共48页47单元作业1、湿法炼铜有那些优缺点？2、湿法炼铜有那些主要方法？适合用于处理那些物料？3、细菌在浸出时作用是什么？影响细菌生活的条件有那些？第47页/共48页48感谢您的观看！第48页/共48页