國內(nèi)銅濕法冶金工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

康宏宇

（奎屯銅冠冶化有限責(zé)任公司，新疆 伊犁 833200）

很多年以前，銅的使用并不是很廣泛，對此主要有兩個原因。首先，銅的價格非常低；其次，對于銅的開發(fā)技術(shù)手段也不高。如此一來，便導(dǎo)致了很多的低品位銅礦沒有受到充分的重視，也沒有被好好利用，未能發(fā)揮出它的使用價值。然而，近些年來，銅的需求市場發(fā)生了轉(zhuǎn)變。隨著銅的價格不斷的提升，以及濕法冶金的應(yīng)用與發(fā)展，那些曾經(jīng)被忽視的礦床開始得到人們的重視，其利用率越來越高。所以，如何使用更低的成本來開發(fā)低品位礦床的濕法冶金工藝，這是人們在現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)問題，而且，國內(nèi)的銅濕法冶金工藝也因此得到了迅速的發(fā)展。

1 國內(nèi)銅濕法冶金工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

自1968年以來，世界上已有50個浸出-溶劑萃取-電化學(xué)工廠。在50家公司中，美國有16家。 2000年，銅產(chǎn)量達(dá)到約55萬噸。在上個世紀(jì)80年代，智利應(yīng)用溶液萃取和電解的方式對銅進(jìn)行提取，多大5萬噸，到目前為止，智利已經(jīng)成為了世界上最大生產(chǎn)銅的國家。20多個國家的銅的年產(chǎn)量超過了130萬噸。贊比亞、秘魯和澳大利亞等國的銅濕法冶金技術(shù)也在不斷改進(jìn)和發(fā)展。目前為止，溶劑萃取-電積工藝已經(jīng)受到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，被給予了一致好評。早在十年以前，我們國家的銅濕法冶金工藝生產(chǎn)的銅產(chǎn)量已高達(dá)二百四十萬噸，而到了2003年，銅濕法冶金產(chǎn)量已經(jīng)占世界礦銅產(chǎn)量的百分之二十五。自上世紀(jì)六十年代，此工藝的展開推動了各個研究單位對其展開研究。在上世紀(jì)80年代以后，已經(jīng)開始逐步地形成了較為完善和成熟的浸出、萃取、電積工序以對銅進(jìn)行生產(chǎn)[1-4]。

在90年代以后，在世界整體發(fā)展趨勢的影響之下，銅濕法冶金技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大，并且具有良好的實(shí)踐效果，這使得已經(jīng)成為一種主要的生產(chǎn)技術(shù)。目前，德興銅礦廢石的細(xì)菌浸出～提取～電解提取試驗(yàn)正在大規(guī)模的進(jìn)行生產(chǎn)，年產(chǎn)量約2000噸；紫金礦業(yè)公司的硫化銅浸出～提取～電解測試廠，年產(chǎn)銅約1000噸；中條山銅礦是原位酸浸提-電解提取試驗(yàn)廠，年產(chǎn)銅約500噸。雖然這些年我國的濕法冶金技術(shù)有了一定提升，但是，相比于其他的國家而言，我國的進(jìn)取空間還有很大，特別是在基礎(chǔ)理論的研究與實(shí)踐技術(shù)的應(yīng)用方面。但是，由于我國的銅濕法冶金工業(yè)生產(chǎn)的范圍相對較小，這在一定程度上也影響了其產(chǎn)量的持續(xù)性增長。

2 銅濕法冶金原理

其一，氧化銅的礦石浸出原理。公共氧化銅礦物主要孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦、天然銅和浸出劑。在浸出過程中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：赤銅礦Cu2O+2H+= Cu2++Cu+H2O；藍(lán)銅礦Cu(OH)2CuCO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2+3H2O。

其二，硫化銅礦石的浸出原理。生物氧化浸銅對于硫化銅礦石來說是最受歡迎的技術(shù)中的一個，它的發(fā)展迅速，發(fā)展態(tài)勢較好。目前，用于生物浸出的微生物主要是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌。它們可與35度以下的高酸水平和高濃度的重金屬環(huán)境生存。有細(xì)菌浸出和浸出的兩個主要機(jī)制：細(xì)菌吸附到礦物質(zhì)以溶解礦物，從而在直接交互的表面形成直接作用的機(jī)制；Fe2

+由礦物溶解釋放，并由細(xì)菌氧化成Fe3+的溶液中，F(xiàn)e3+被用作氧化劑，進(jìn)而形成氧化硫化物礦石，使之發(fā)生間接作用或作用機(jī)理。

其三，細(xì)菌浸出的銅礦。黃銅礦可以被氧化成硫酸亞鐵和Cu2S + 2Fe2SO43=2CuSO4+ 4的FeSO4+ S在酸和Fe的存在+所生成的 FeSO4和 S再由細(xì)菌氧化成 Fe2(SO)4和 H2SO4按照這個反應(yīng)循環(huán)展開。在細(xì)菌作用下，銅礦也可經(jīng)過氧化作用而進(jìn)行溶解。通常意義上，輝銅礦的浸出通常被看做是用Fe3+間接氧化作用為主，細(xì)菌是浸出反應(yīng)的間接氧化劑。

其四，銅藍(lán)的細(xì)菌浸出。由于浸出環(huán)境沒有Fe3+的氧化劑，浸出效果只能通過細(xì)菌產(chǎn)生，酸消耗量在具體的瀝濾期間等于零。該反應(yīng)是：CuS+2O2= CuSO4。細(xì)菌浸出在礦物表明發(fā)生，浸出后礦物表明的化學(xué)組成未發(fā)生變化，說明浸出中未能轉(zhuǎn)化為其他硫化物的中間過程，也沒有出現(xiàn)元素S。硫砷銅礦石的五分之一，可以導(dǎo)致細(xì)菌浸出。H2O、O2、硫砷銅礦石的直接浸出反應(yīng)的條件氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和化合物細(xì)菌的作用下進(jìn)行。

其五，黃銅礦、斑銅礦的細(xì)菌浸出反應(yīng)。在細(xì)菌存在條件下直接與 Fe2(SO)3發(fā)生反映，其中，硫酸亞鐵和FeO的酸和細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化成的Fe2（SO)43，并在相應(yīng)的條件下繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)。

3 國內(nèi)銅濕法冶金工藝的應(yīng)用

為了更好地探究和思考我們國家當(dāng)前的銅濕法冶金工藝的實(shí)際應(yīng)用情況，則應(yīng)該根據(jù)具體的冶金技術(shù)進(jìn)行分析，從而分析出我國銅礦及銅這種物質(zhì)在現(xiàn)階段的存在數(shù)量和存在形式，從而有針對性地根據(jù)具體的工藝與實(shí)際的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行結(jié)合，以此來促進(jìn)國內(nèi)的銅濕法冶金工藝在具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)能夠不斷突破以往應(yīng)用過程中的局限性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和應(yīng)用優(yōu)勢。

現(xiàn)階段，因?yàn)榈屡d銅礦堆浸測試廠使用從露天開采為原料的剝離廢石。根據(jù)0.25%的臨界品位，矸石總量為890萬噸，其中，存在951500噸的銅原料。一般而言，實(shí)際應(yīng)用的礦石都為原生硫礦石，這在我國的工藝生產(chǎn)之中具有一定的代表性。我國于1994年建設(shè)完成試點(diǎn)工廠，這是一項(xiàng)重要的國家科技攻關(guān)項(xiàng)目。將原材料進(jìn)行堆浸、提取、電解之后，可以將銅從廢石之中提取和回收，同時還可以對產(chǎn)生的酸性物質(zhì)進(jìn)行有效地處理，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保性生產(chǎn)。從上世紀(jì)90年代開始，該項(xiàng)工藝流程已經(jīng)逐漸地成熟，但是也存在一些亟待解決的問題，如浸出的效率還不夠高等。

因?yàn)樽辖鹕姐~礦對于銅材料的獲取來說一直十分關(guān)鍵，因?yàn)檫@是一座規(guī)模比較大型的銅礦，而且，它本身存在著自身的獨(dú)特性，比如：含銅數(shù)量較大、具有上金下銅的特征等，其總的含銅量已經(jīng)超過了100萬噸的數(shù)額，同時，紫金山銅礦的銅質(zhì)品位通常是比較高的，其平均值大概可以達(dá)到0.68%的銅元素，而且，整個礦中多以藍(lán)輝銅礦為主。因?yàn)?，其本身具有一定的差異性，因此，在具體的使用過程中也需要對其進(jìn)行考慮，并結(jié)合其成本較大、工藝需求較高、對于環(huán)境的污染比較大等特征進(jìn)行綜合思考，從而可以考慮使用生物浸出方式，這樣能夠在確保穩(wěn)定性的同時，還能夠注重經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

綜上，濕法冶金在近些年取得了快速的發(fā)展。在過去，人們多在處理氧化銅礦和低品位銅礦時，才會使用濕法煉銅，經(jīng)過這些年不斷的發(fā)展，堆浸技術(shù)以及加壓技術(shù)等不斷發(fā)展，人們開始打破這種局限性，這使得濕法煉銅的生產(chǎn)范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用范疇也不停的擴(kuò)大，其方法與技術(shù)越來越嫻熟。我國的濕法煉銅技術(shù)工藝已經(jīng)獲得了巨大發(fā)展。濕法冶金工藝在未來將會越來越受歡迎，并且，濕法冶金也會受到更多國家的青睞與重視。除此以外，現(xiàn)在的創(chuàng)新手段越來越多，工藝越來越完善，因此，目前許多沒有得到利用的礦石，未來都可能會發(fā)揮充分的作用。