CN102732720A - 一种处理氧化铜矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合利用氧化铜矿的方法:将氧化铜矿与硫酸铵混合焙烧,焙烧过程产生的烟气用硫酸吸收,再返回焙烧工序。焙烧熟料溶出、过滤,得到的滤渣脱水制备成微硅粉产品或用于生产建筑,得到滤液若铁浓度高于1g/L,用碳酸铵调节溶液pH值沉铁,得到黄铵铁矾,黄铵铁矾煅烧制备氧化铁产品。沉铁后的溶液萃取铜,反萃后用于电积铜。萃取铜后的溶液沉铝后返回熟料溶出工序,使镍、镁得到富集,再制备镍产品、镁产品。本发明方法工艺流程简单,设备要求不高,生产成本较低,实现了氧化铜矿的综合利用,整个工艺过程不会对环境造成二次污染,符合绿色化工业生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理氧化铜矿的方法,具体涉及一种由氧化铜矿提取有价组元铜、镍、铁、硅的方法。
背景技术
铜在地壳中的平均含量为0.01%,自然界中已知的铜矿物超过240种,具有工业价值的常见铜矿物约有15种。根据铜化合物的性质,铜矿物分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。由于铜具有强烈的亲硫性,从岩浆源到次生富集带的各个富集阶段,80%的铜矿物属硫化物,目前世界上大部分公司均采用硫化铜矿进行冶炼。铜矿在自然界的作用下,通过取代、氧化生成许多氧化铜矿,越接近地表氧化越严重。
目前提出的氧化铜矿的处理方法有两类:先选矿再冶炼和直接化学溶浸法。采用过的几种主要方法有:离析法、氨浸法、酸浸-萃取-电积法和酸浸-置换法。
离析法炼铜工艺原理为:含氧化铜矿石配加少量煤和食盐,在中性和弱还原性气氛中于700~800℃的温度下,离析出来的金属铜粒采用浮选法分离,得到的铜精矿经熔炼得金属铜产品。此法设备投资大、能耗大、环境污染重。
低品位碱性矿石采用氨浸法处理。先进行还原焙烧,使结合氧化铜还原成金属铜及单体氧化铜,然后浸出。浸出剂是氨水和碳酸铵,常压浸出温度50℃,铜以铜氨络合物形式被浸出。浸出液经加温蒸煮,使络合物Cu(NH3)4CO3分解,生成黑色氧化铜沉淀,再进行熔炼,产生的氨气和二氧化碳气体回收,循环使用。此法在经济上有待进一步改进。
酸浸-萃取-电积工艺和酸浸-置换法都是用稀硫酸作浸出剂,浸出后得到贫铜液,再萃取富集和铁屑置换铜,得到海绵铜。这两种方法酸耗量大且难以过滤。
因此,研究处理我国氧化铜矿的新工艺和新技术,对氧化铜矿进行绿色化综合利用具有重要的实际意义和应用价值。
发明内容
针对氧化铜矿未能合理利用的现状,本发明提供一种提取氧化铜矿中的铜、铁、镍、硅的方法。
本发明的目的可以通过以下措施实现:
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下,将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍、铝、镁等恰好完全反应所需硫酸铵理论值的0.8~1.5倍,焙烧温度为300~500℃,时间为1~3h。焙烧过程中可能发生的化学反应有:
CuO+(NH4)2SO4=CuSO4+2NH3↑+H2O↑
Fe2O3+4(NH4)2SO4=2NH4Fe(SO4)2+6NH3↑+3H2O↑
Al2O3+4(NH4)2SO4=2NH4Al(SO4)2+6NH3↑+3H2O↑
NiO+2(NH4)2SO4→(NH4)2Ni(SO4)2+H2O↑+2NH3↑
MgO+2(NH4)2SO4→(NH4)2Mg(SO4)2+H2O↑+2NH3↑
(NH4)2SO4=2NH3↑+SO3↑+H2O↑
焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收,再返回焙烧工序。主要化学反应为:
2NH3+SO3+H2O=(NH4)2SO4
焙烧好的熟料用水溶出,液固质量比为2~5∶1,溶出过程中进行搅拌,溶出时间为0.5~2h,温度为20℃~100℃,溶出结束后过滤,滤渣主要为二氧化硅,将滤渣脱水制备成产品微硅粉或用作建筑材料。
熟料溶出液沉铁:如果溶液中铁浓度小于1g/L,不需进行沉铁工序。如果溶液中铁浓度大于1g/L,则用固体碳酸铵调节溶液pH在1.5~2.5,搅拌反应1~2h,反应形成黄铵铁矾,使溶液中铁浓度小于1g/L。反应完毕后过滤,滤渣为黄铵铁矾,洗涤干燥后在700℃下焙烧1~2h,得到氧化铁产品,黄铵铁矾分解过程中产生的尾气用氨水吸收制备硫酸铵溶液,浓缩后返回氧化铜矿焙烧工序。发生的化学反应为:
6Fe3++4SO4 2-+2NH4 ++12H2O→(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+
2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4
沉铁后的滤液萃取铜,再进行反萃,使反萃后的溶液含铜40~50g/L,电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液如果氧化铝含量高于5g/L,则用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝,溶液温度保持在60℃,搅拌反应,过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过多次循环,当镍的浓度达到1g/L,用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L,用碳酸铵沉镁。发生的化学反应为:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓
Mg2++CO3 2-+H2O→xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O↓+H+
附图说明
附图是一种处理氧化铜矿的方法工艺流程图
具体实施方案
实施例1
所用氧化铜矿组成为:SiO2 51.30%,CaO 13.64%,Fe2O3 13.49%,Al2O3 9.69%,CuO 5.30%,MgO 4.81%,其它1.77%。
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下,将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍恰好完全反应所需硫酸铵理论值的0.8倍,焙烧温度为350℃,时间为3h。焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收,再返回焙烧工序。
焙烧好的熟料用水溶出,液固质量比为2∶1,溶出过程中进行搅拌,溶出时间为2h,温度为20℃,溶出结束后过滤,滤渣脱水用于生产建筑。
熟料溶出液用固体碳酸铵调节溶液pH在1.5,搅拌反应2h,反应形成黄铵铁矾,使溶液中铁浓度小于1g/L。反应完毕后过滤,滤渣为黄铵铁矾,洗涤干燥后在700℃下焙烧1h,得到氧化铁产品,黄铵铁矾分解过程中产生的尾气用氨水吸收制备硫酸铵溶液,浓缩后返回氧化铜矿焙烧工序。
沉铁后的滤液萃取铜,再进行反萃,使反萃后的溶液含铜40~50g/L,电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝,溶液温度保持在60℃,搅拌反应,过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过循环,当镍的浓度达到1g/L,用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L,用碳酸铵沉镁。
实施例2
所用氧化铜矿组成为:SiO2 60.44%,Fe2O3 4.69%,Al2O3 12.82%,CuO 7.42%,MgO10.25%,NiO 0.59%,其它3.79%。
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下,将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍恰好完全反应所需硫酸铵理论值的1.5倍,焙烧温度为500℃,时间为1h。焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收,再返回焙烧工序。
焙烧好的熟料用水溶出,液固质量比为5∶1,溶出过程中进行搅拌,溶出时间为0.5h,温度为100℃,溶出结束后过滤,滤渣脱水制备成产品微硅粉。
沉铁后的滤液萃取铜,再进行反萃,使反萃后的溶液含铜40~50g/L,电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝,溶液温度保持在60℃,搅拌反应,过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过循环,当镍的浓度达到1g/L,用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L,用碳酸铵沉镁。
Claims (3)
1.一种处理氧化铜矿的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)研磨:将氧化铜矿破碎、磨细至80μm以下;
(2)混料焙烧:将磨细的氧化铜矿粉料与一定量硫酸铵均匀混合进行焙烧;
(3)溶出:将步骤(2)的焙烧熟料用水溶出,液固质量比为2~5∶1;
(4)过滤:将步骤(3)溶出的物料过滤分离,得到滤液和滤渣;
(5)沉铁:若熟料溶出液中铁浓度大于1g/L,用固体碳酸铵调节pH值沉铁;
(6)提取铜:沉铁后的滤液先对铜进行萃取,再进行反萃,反萃后的铜溶液进行电积,得到铜产品;
(7)萃取铜后得到的溶液沉铝后返回溶出工序,使镍、镁等得到富集,再对镍进行萃取,制备镍产品,沉镁制备镁产品。
2.根据权力要求1所述的一种处理氧化铜矿的方法,其特征在于步骤(2)将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合,加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍等恰好完全反应所需硫酸铵理论值的0.8~1.5倍,焙烧温度为300~500℃,时间为1~3h。
3.根据权力要求1所述的一种处理氧化铜矿的方法,其特征在于步骤(4)过滤后得到的滤渣脱水制备成微硅粉产品或用于生产建筑。
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