銅冶煉酸泥氧壓浸出工藝研究

陳一恒, 劉士祥, 董廣剛, 魏 棟

(陽谷祥光銅業(yè)有限公司， 山東 陽谷 252327)

銅冶煉生產(chǎn)中，火法熔煉、吹煉階段，金屬礦物在高溫下氧化與揮發(fā)，產(chǎn)生大量煙氣和煙塵。銅冶煉煙氣在洗滌過程中會有一些不溶于稀硫酸的固體顆粒物沉降、富集[1]。該顆粒物為含銅硒酸泥，呈黑色固體狀，含高銅、高硒成分，且含少量金、銀。該物料主要成分為：Cu 10%～50%、Se 10%～70%、Pb 1%～20%、Au 5～60 g/t、Ag 100～2 000 g/t。銅硒酸泥中銅主要是單質(zhì)銅，部分為硫化銅；硒大部分為單質(zhì)硒，少量為化合態(tài)硒。銅硒酸泥成分復(fù)雜，單獨處理難度較大，一般煉銅廠將其直接返爐處理。也有文獻報道利用硫酸化焙燒方法處理銅冶煉酸泥[2]。

針對銅冶煉酸泥的物料特性和成分，本文提出了銅與硒、金、銀分離，將硒、金、銀渣并入稀貴系統(tǒng)回收的思路。傳統(tǒng)氧化脫銅的方法有很多種：硫酸化焙燒、加氧化劑浸出、氧壓脫銅等[3-5]。為了盡可能提高銅的浸出率，同時減少硒、金、銀等稀貴金屬因浸出而造成的分散損失，本文采用了低溫氧壓浸出的方法處理銅硒酸泥。

1 試驗

1.1 試驗原料與設(shè)備

試驗原料為企業(yè)自產(chǎn)銅冶煉酸泥，具體成分見表1。

表1 銅冶煉酸泥成分 %

注：*單位為g/t。

試驗設(shè)備：5 L試驗用高壓釜，真空抽濾裝置，恒溫干燥箱，小型電解槽。

試驗藥劑：98%硫酸，氧氣。

試驗原料均為企業(yè)自產(chǎn)工業(yè)級。

1.2 試驗原理與試驗流程

1.2.1 浸出工藝流程

銅硒酸泥氧壓浸出工藝流程見圖1。

圖1 銅硒酸泥氧壓浸出工藝流程圖

1.2.2 低溫氧壓浸出

氧壓浸出酸泥的反應(yīng)機理：氧氣在加壓條件下溶解度增大，浸出體系中水溶氧增多，氧化性變強，從而達到浸出金屬礦物質(zhì)的目的。

將0.7 kg(干重)銅硒酸泥破碎至80～120目，加入配液槽中，與稀硫酸溶液攪拌均勻。配置壓浸前液，液固比4∶1，酸度200 g/L。將壓浸前液泵至高壓釜中，先升溫至70～80 ℃，通入氧氣進行氧壓浸出，保持壓力0.8 MPa，浸出時間6 h，浸出完畢后過濾。反應(yīng)方程式見式(1)～式(3)。

(1)

(2)

(3)

從反應(yīng)方程式看出，可以氧壓浸出銅及硫化銅，也能氧壓浸出硒。試驗結(jié)果也證明了這一點。加壓條件下，絕大部分銅都被浸出，隨著溫度的升高，硒浸出率增大。本試驗探索出低溫加壓浸出銅硒酸泥工藝，在保證浸出銅效果的前提下，稀有金屬硒微量浸出，稀貴金屬硒、金、銀富集于渣中。

1.2.3 電積

高壓浸出液通過電積的方式將液體中的銅電積成陰極銅回收，電積過程中酸得到再生，電積后液可返回加壓浸出循環(huán)使用。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 酸泥氧壓浸出

固定其他反應(yīng)參數(shù)不變(酸濃200 g/L、溫度90 ℃、時間6 h、液固比4∶1)，考察不同浸出壓力對銅、硒浸出效果影響，結(jié)果見表2。

表2 不同浸出壓力對銅、硒浸出效果影響

根據(jù)表2浸出數(shù)據(jù)可知，壓力對銅的浸出率影響較大，壓力越高，銅浸出率越高，當(dāng)壓力達到一定值時，增加壓力，浸出效果不明顯。選取浸出壓力為0.8 MPa。

固定其他反應(yīng)參數(shù)不變(酸濃200 g/L、壓力0.8 MPa、時間6 h、液固比4∶1)，考察不同浸出溫度對銅、硒浸出效果影響，結(jié)果見表3。

表3 不同浸出溫度對銅、硒浸出效果影響

由表3數(shù)據(jù)可知，浸出溫度對銅、硒的浸出率影響較大，溫度越高，銅、硒浸出率越高，而且在試驗過程中發(fā)現(xiàn)浸出溫度130 ℃時，浸出液中有微量的銀存在?？紤]到稀有金屬硒的有效回收，盡量減少硒及銀的浸出，避免其分散，浸出溫度選擇90 ℃。

固定其他反應(yīng)參數(shù)不變(酸濃200 g/L、壓力0.8 MPa、溫度90 ℃、液固比4∶1)，考察不同浸出時間對銅、硒浸出效果影響，結(jié)果見表4。

表4 不同浸出時間對銅、硒浸出效果影響

表4結(jié)果顯示，隨著反應(yīng)時間的延長，銅的浸出率增加，但達到一定時間后，反應(yīng)效果不明顯，考慮生產(chǎn)效率，選取浸出時間為6 h。

固定其他反應(yīng)參數(shù)不變(壓力0.8 MPa、溫度90 ℃、液固比4∶1、反應(yīng)時間6 h)，考察不同酸濃度對銅、硒浸出效果影響，結(jié)果見表5。

表5 不同酸濃度對銅、硒浸出效果影響

通過反應(yīng)式(1)、(2)可以看出，硫酸是參與氧壓浸出重要的反應(yīng)物質(zhì)之一，隨著酸濃度的增加，浸出反應(yīng)活性增強，銅的浸出率逐步提高，當(dāng)酸濃達到一定程度時，浸出反應(yīng)趨于平穩(wěn)，考慮生產(chǎn)成本，酸濃選擇200 g/L。

關(guān)于液固比的選擇，考慮到以后產(chǎn)出銅硒酸泥成分可能波動，為了保持浸出效果穩(wěn)定，直接選擇液固比4∶1。

通過單因素條件試驗確定了最優(yōu)低溫高壓浸出條件：壓力0.8 MPa、溫度90 ℃、酸濃度200 g/L、液固比4∶1、反應(yīng)時間6 h，銅浸出率96%，硒微量浸出，硒、金、銀富集在渣中，可以直接進入稀貴系統(tǒng)卡爾多爐處理，硒、金、銀貴金屬回收率99%以上。

2.2 浸出液電積

將氧化后液電積處理，電積陽極采用含銻合金鉛陽極板，陰極為不銹鋼板，電流密度210 A/m2，溫度55 ℃，電積時間24 h，電積銅含銅98%，電積后液主要成分：Cu 0.2 g/L、Se 0.26 g/L、As 0.6 g/L、Pb 0.05 g/L、Au 0.000 5 g/L、Ag 0.000 5 g/L、H2SO4201 g/L。電積銅可以返火法精煉工序生產(chǎn)陽極銅，電積后液返回加壓浸出工序循環(huán)利用。

3 結(jié)論

低溫氧壓浸出銅硒酸泥，銅浸出效果好，銅浸出率96%以上,硒、金、銀、鉛基本沒有被氧化浸出，完全進入渣相，貴金屬金、銀、硒在渣中得到富集，為稀貴系統(tǒng)回收金、銀、鉛、硒打下了良好的基礎(chǔ)。該工藝在保證銅硒酸泥浸出脫銅效果前提下，解決了高溫氧壓條件下部分銀、硒氧化浸出的問題，避免了銀、硒分散而導(dǎo)致貴金屬回收率降低，銅電積后液可以返回浸出工序循環(huán)利用，降低原料成本。