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萨雷布拉克多金属矿铜的回收工艺研究

作　者: 刘有源
导　师: 陈白珍
学　校: 中南大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 氧化铜矿浸出动力学萃取电积
分类号: TF811
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

萨雷布拉克多金属矿同时伴生有铜、锡、锑、铅、锌等多种有价金属,具有很高的工业利用价值。本课题针对矿石中铜品位低的特点,采用浸出-萃取-电积工艺流程,从矿样中提取金属铜。本文比较了硫酸浸出、盐酸浸出、常压氨浸、渗滤浸出及硫酸二段逆流浸出的实验效果;深入研究了硫酸浸出各因素如温度、浸出时间、液固比（L/S）、硫酸浓度、粒度、氧化剂等对铜的浸出率的影响;在硫酸浓度10%,浸出时间控制在6h左右,液固比取6:1,浸出温度95℃,粒度-200目的最优条件下,得到铜的浸出率为82.2%,氧化剂对铜的浸出率影响很小;渗滤浸出在硫酸浓度为10%时,浸出56h之后,Cu的浸出率可以达到65.5%,并且Fe的浸出率很低;硫酸二段逆流浸出在液固比为3:1,温度大于95℃,一段中性浸出4小时,二段酸性浸出3小时,硫酸浓度8%时铜的浸出率84%左右,铁的浸出率1.3%,浸出终点溶液pH为1.5左右。通过对硫酸浸出铜的动力学研究,得到浸出过程的宏观动力学方程为:第一阶段（t＜15min）:1-（1-η）^1/3=6.92×10³r₀^-1（?）t exp（-43260/RT）+A1第二阶段（t＞15min）:1-（1-η）^1/3=3.26×10^-2r₀^-1（?）t exp（-16080/RT）+A2探讨了Lix984萃取时间、溶液pH值、相比（O/A）、萃取剂浓度等因素对铜萃取率的影响,在萃取时间4min,pH=2.5,相比O/A=1,萃取剂浓度为5%的优化条件下,得到铜的一次萃取率为96.34%。研究反萃时间、相比对铜反萃率的影响,反萃工艺的最优条件为:反萃取时间10min;相比O/A=5,铜的一次反萃率达到100%,最终得到铜浓度为38.33g/L的溶液。另外,实验还研究了采用控制阴极电势电积法直接处理硫酸浸出液,在控制阴极电位小于500mV,Cu1-2g/L,H₂SO₄180g/L的条件下,得到铜含量在99%以上的优质海绵铜。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-21
  1.1 概述  9-11
    1.1.1 铜的物理化学性质  9-10
    1.1.2 铜矿物原料  10-11
  1.2 火法炼铜  11
  1.3 湿法炼铜  11-18
    1.3.1 概述  11-12
    1.3.2 氧化铜矿的酸性浸出处理技术  12-13
    1.3.3 氨浸-萃取-电积技术处理高碱性脉石难选氧化铜矿  13-14
    1.3.4 复杂铜精矿加压浸出  14
    1.3.5 采用焙烧-浸出-萃取-电积工艺从含铜金矿中回收铜  14-15
    1.3.6 低品位铜矿地下溶浸新工艺  15
    1.3.7 生物堆浸(Bioheap)技术  15
    1.3.8 铜的浸出-萃取-电积工艺  15-18
  1.4 从溶液中回收铜或铜化合物的新方法  18-19
    1.4.1 置换法  18
    1.4.2 沉淀法  18-19
    1.4.3 结晶及化合物析出法  19
    1.4.4 离子交换法  19
  1.5 本课题的研究目的、内容及意义  19-21
第二章原料及工艺流程  21-33
  2.1 萨雷布拉克多金属矿概况  21-22
    2.1.1 概述  21
    2.1.2 矿石类型及矿物成分  21-22
  2.2 矿样检测  22-25
    2.2.1 化学成分和物相分析  22-24
    2.2.2 矿样荧光分析  24
    2.2.3 矿样XRD分析  24-25
  2.3 设备及试剂  25-26
    2.3.1 设备  25
    2.3.2 试剂  25-26
  2.4 工艺流程的选择  26-29
    2.4.1 浸出  26-27
    2.4.2 硫酸浸出液萃取实验  27-28
    2.4.3 控制阴极电势电积法  28
    2.4.4 矿样的焙烧实验  28-29
  2.5 矿样准备  29
  2.6 矿样的选矿探索实验  29-33
第三章矿样浸出实验  33-46
  3.1 盐酸浸出实验  33-34
    3.1.1 盐酸浓度对各种金属浸出率的影响  33-34
    3.1.2 浸出温度对金属浸出率的影响  34
  3.2 氨浸实验  34-36
    3.2.1 氨水浓度对铜浸出率的影响  34-35
    3.2.2 铵盐种类对铜浸出率的影响  35
    3.2.3 铵盐浓度对铜浸出率的影响  35-36
    3.2.4 矿石粒度对铜浸出率的影响  36
  3.3 硫酸浸出实验  36-40
    3.3.1 时间对浸出率的影响  36-37
    3.3.2 硫酸浓度对浸出率的影响  37-38
    3.3.3 液固比(L/S)对浸出率的影响  38
    3.3.4 温度对浸出率的影响  38-39
    3.3.5 粒度对浸出率的影响  39-40
    3.3.6 氧化剂对浸出率的影响  40
    3.3.7 焙烧-浸出实验  40
  3.4 硫酸二段逆流浸出  40-43
    3.4.1 酸度对铜、铁、锌回收率的影响  41-42
    3.4.2 酸度与浸出终点溶液酸含量的关系  42
    3.4.3 二段逆流浸出实验条件的优化  42-43
  3.5 渗滤浸出实验  43-44
  3.6 本章小结  44-46
第四章硫酸浸出铜的动力学研究  46-67
  4.1 动力学的理论基础  46-50
    4.1.1 反应速率  46
    4.1.2 反应物浓度与反应速率的关系  46-47
    4.1.3 温度对反应速度的影响  47-48
    4.1.4 浸出过程的类型  48-49
    4.1.5 液固反应的决定速率步骤  49-50
  4.2 试验设计及方法  50
  4.3 试验步骤  50-51
  4.4 试验结果及讨论  51-65
    4.4.1 搅拌速度对铜浸出过程的影响  51-52
    4.4.2 温度对铜浸出过程的影响  52-57
    4.4.3 酸度对矿样浸出过程的影响  57-61
    4.4.4 粒度对矿样浸出过程的影响  61-65
  4.5 浸出动力学方程  65-66
  4.6 本章小结  66-67
第五章硫酸浸出液中铜的回收  67-76
  5.1 浸出液萃取实验  67-71
    5.1.1 稀释剂的处理  67
    5.1.2 萃取剂的选择  67-68
    5.1.3 时间对铜萃取率的影响  68
    5.1.4 pH值对铜萃取率的影响  68-69
    5.1.5 相比(O/A)对铜萃取率的影响  69-70
    5.1.6 萃取剂浓度对铜萃取率的影响  70-71
  5.2 反萃实验  71-73
    5.2.1 反萃时间对铜反萃率的影响  71-72
    5.2.2 相比(O/A)对铜反萃率的影响  72-73
  5.3 直接电沉积  73-75
    5.3.1 浸出液中铁含量对电流效率的影响  73-74
    5.3.2 浸出液酸度对电流效率的影响  74-75
    5.3.3 铜离子浓度对电流效率的影响  75
  5.4 本章小结  75-76
第六章结论  76-78
参考文献  78-82
致谢  82-83
硕士期间发表的论文  83

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