复杂硫化铜矿热活化预处理-加压浸出研究

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1、第一章绪论1.1选题背景及研究意义本课题研究得到了江西省自然科学基金（2007GQC0656）和江西省研究生创新专项资金（YC08A078）资助，属硫化铜矿湿法冶金领域。硫化铜矿是铜冶炼生产的最主要的原料之一，从硫化矿中生产的铜约占总产量的90%[1]。由硫化铜矿中生产金属铜，火法冶炼方法占绝对的主导地位。但是，火法炼铜技术不能完全解决所有铜资源的利用问题，对于品位低、杂质含量超标的铜精矿及混合精矿，火法炼铜技术则不具优势。随着硫化铜矿资源的进一步贫化和复杂化以及冶炼工艺对环境保护要求的不断提高，火法冶炼方法面临严峻的挑战。自20世纪40～50年代起，广大科研[

2、2-7]工作者就对湿法炼铜工艺及技术开展了广泛而深入的研究。湿法冶金工艺具有节约能源、伴生有价元素综合回收率高、产生单质硫、消除二氧化硫低空污染等优点。此外，湿法冶金还具有投资小，生产规模灵活等经济特点，对偏远地区和中小企业尤为适用。全湿法炼铜已成为铜冶金研究领域的主要热点之一。随着湿法炼铜技术研究日渐活跃，湿法炼铜产量在总铜产量中所占比例也在不断增高，目前全世界湿法产铜量占总铜量的30%左右，其中，智利已达到31.5%，而我国湿法炼铜水平较低，所占比例仅2.5%左右。我国铜资源短缺，自给率不足40%，而我国又具有可供湿法冶炼技术处理的铜资源，总金属量估计在12

3、00万吨以上。因此，加强湿法炼铜研究，对于提高我国铜资源利用率，扩大可利用资源总量具有重要意义。江西省作为国内最大的铜工业生产基地，除拥有德兴铜矿这样保有储量过500万吨的矿山外，保有储量过100万吨的铜矿还有：九江城门山（166.44万吨）；铅山永平（120.06万吨）；瑞昌武山（118.42万吨），其中，德兴铜矿平均品位不足0.70%（约0.42～0.50%）。江西省铜资源也具有单一富矿少，低品位复杂伴生矿多等特点。针对复杂硫化铜矿积极开展湿法冶金新工艺及新技术研究，对于促进江西铜工业的可持续发展，意义重大。在复杂硫化铜矿物中，铜多以黄铜矿、黝铜矿形式存在，

4、原生黄铜矿、黝铜矿结构稳定，分解困难，其浸出必须历经一个强氧化过程。加压浸出是一种强化的湿法冶金过程，作为一种清洁的湿法冶金新技术，加压浸出是处理复杂硫化铜矿的有效方法，具有浸取高[8]效、流程短、无污染等优点，具有广阔的应用前景。目前，加压浸出工艺仅在次生辉铜矿处理方面成功实现工业化，如澳大利亚MtGordon主要处理辉铜矿，年生产能力5万吨[9]电铜，但原生黄铜矿、黝铜矿加压浸出技术仍只停留在实验室研究阶段。在加压浸出过程中，虽然升高温度、提高压力能在一定程度上克服硫化铜矿在浸出过程中易“钝化”的问题，在一定程度上有助于提高黄铜矿、黝铜矿的浸出率，但在高温高

5、压操作条件下，不仅对设备防腐及安全提出了更高要求，增大了操作成本，而且黄铁矿竞争氧化问题也不容忽视。相对而言，中（低）温压浸工艺既节能降耗，又可以抑制黄铁矿溶出，而且工业操作也更容易实施。但在中（低）温加压浸出过程中，如何克服黄铜矿“钝1化”，强化其氧化过程，提高浸出速率，实现复杂硫化铜矿在中（低）温度及压力下高效[10]活化浸出，已成为硫化铜矿浸取研究的中心课题。本课题以黝铜矿为主体的复杂硫化铜矿为研究对象，在解析复杂硫化铜矿加压浸出动力学的基础上，提出采用热活化方法（如低温焙烧活化、微波活化）对铜精矿进行预处理、进而在中等温度和压力条件下进行活化铜精矿加压浸

6、出的工艺思路。在条件试验基础上进一步研究确定了复杂硫化铜矿“热活化-加压浸出”相联合的较优工艺，该工艺清洁、高效、节能，易于工业放大实施。该项研究对于填补湿法炼铜研究的空白，对于提高复杂铜矿资源的利用率具有重要意义。[11-14]1.2加压湿法冶金技术发展概况加压湿法冶金起源于1859年。当时，俄国化学家贝克托夫在实验中发现，增大氢气压力并加热，可以从硝酸银溶液中还原沉淀出金属银。此后，进行了一系列加压氢还原试验研究。1892年，拜耳利用高压釜，在443K和加压条件下用NaOH浸出铝土矿，获得了铝酸钠溶液，进而沉淀出Al(OH)3。这就是加压浸出在有色行业的最早

7、应用。20世纪50年代，加压浸出技术应用于铀的提取并实现了工业化。加压浸出在重有色金属冶炼的应用始于20世纪40年代，到目前为止，已在镍、钴、锌、铜、难浸金矿处理方面得到工业应用。1.2.1镍钴硫化物加压浸出加压浸出在重有色金属冶炼的应用始于20世纪40年代，直至50年代才实现工业化。加拿大的舍利特高尔登矿业有限公司(SherrittGordonMinesLimited)于1948～1954年研究开发了舍利特氨浸法，并于1954年在萨斯喀切温（FortSaskatchewan）建立了第一个生产厂，用于处理硫化镍精矿。1969年，澳大利亚的西部矿业公司克温那那厂（

8、WesternMingi