CN102839285B - 一种从矿山废石中回收铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从矿山废石中回收铜的方法，包括收集含铜酸水、预处理、滤料的制备、交换吸附和后处理各单元过程，具体是收集矿山废石堆场雨水淋滤产生的酸性排水，将收集的酸性排水喷淋到矿山废石的表面，收集淋滤液并循环喷淋至淋滤液中铜离子含量为50-1000mg/L得到含铜酸水；将含铜酸水预处理后注入装有滤料的滤柱中，通过交换吸附回收铜。本发明方法简单，成本低廉，铜的回收率可达85%以上。

Description

一种从矿山废石中回收铜的方法
一、技术领域
本发明涉及一种从矿山废石中回收铜的方法。
二、技术背景
金属矿山，如铁矿、铜矿、多金属矿山等，在矿石开采过程中产生大量的废弃岩石（又称矿山废石），这些废弃岩石一般是矿体的围岩，受到一定程度的矿化，金属含量比普通岩石高，因其中有用金属含量达不到现有技术选冶要求而废弃。
矿山废石粒度大，空隙率高，渗透性强，雨水和空气容易渗透其中，废石中的硫化物长期暴露在空气中，由于化学氧化、微生物增强的氧化作用，产生严重的酸性矿山排水。酸性矿山排水导致严重的重金属污染和生态环境破坏，每一座金属矿山都是一个生态定时炸弹。即使矿山关闭，这种生态的危险性依然长期存在。
矿山废石产生量巨大，又含有微量的重金属，如何经济有效的处置一直是矿山企业面临的难题。如果使矿山废石中的有价重金属经济有效的回收利用，不仅减少了污染物的排放和重金属对生态环境的危害，而且提取了其中的金属，有助于缓解资源紧张。
三、发明内容
本发明旨在提供一种从矿山废石中回收铜的方法，使矿山废石中的有价重金属得到有效的回收利用，减少污染物的排放和重金属对生态环境的危害。
本发明从矿山废石中回收铜的方法，包括收集含铜酸水、预处理、滤料的制备、交换吸附和后处理各单元过程：
所述收集含铜酸水是在矿山废石堆场附近建设酸水库，收集矿山废石因雨水淋滤产生的酸性排水，将收集的酸性排水按照矿山废石与酸性排水体积比100-1：1的比例喷淋到矿山废石的表面，人工强化矿山废石与酸性排水之间的反应，淋滤溶出矿山废石中的铜，收集淋滤液并循环喷淋至淋滤液中铜离子含量为50-1000mg/L得到含铜酸水；
所述预处理是将所述含铜酸水以过滤的方式通过厚度为2-20mm的石灰石，收集滤液得到预处理的含铜酸水，使酸水的pH值稳定在4-6之间；
所述滤料的制备是将胶状黄铁矿破碎筛分得到0.25-2mm的滤料，或者将胶状黄铁矿破碎筛分得到0.25-2mm的粒料，将所述粒料置于氮气气氛中于500-800℃煅烧0.5-2小时得到滤料；
所述交换吸附是将所述滤料装填滤柱，向滤柱中注入预处理的含铜酸水，水力停留时间控制在0.5-10小时，出水经过滤后排入储水池作为矿山废石浸出铜的喷淋用水，当出水铜离子含量≥1mg/L时停止进水，取出滤柱中的滤料送铜冶炼厂冶炼回收金属铜。
所述滤料的粒径优选为0.25-0.5mm、0.5-1mm或1-2mm。
发明人经实验研究发现，矿山废石堆场的酸性排水中存在嗜酸性自养微生物，通过向矿山废石堆场人工喷淋矿山酸性排水可以促进矿山废石中含铜矿物风化、氧化作用和铜释放，而砷及其他重金属因被铁氢氧化物吸附而滞留在废石中，喷淋酸性排水部分被蒸发，从而实现酸性排水的减量，并获得高含铜浓度的含铜酸水，与雨水自然淋滤相比提高了铜离子的浓度，淋滤液中铜离子浓度达到100mg/L以上，最高可到1000mg/L。
矿山废石酸水淋滤液中不仅含有高浓度的铜，同时含有高浓度的镁、钙、氨、硫酸根等离子，实验发现胶状黄铁矿或煅烧后的胶状黄铁矿与铜离子发生交换反应，使溶液中的铜离子选择性地转化为铜的硫化物而富集，通过廉价的材料和简单的方法使水中铜离子与其他杂质组分的分离，实现铜的回收。
发明人对玢岩铁矿废石及其酸性排水监测表明，玢岩铁矿废石中含有微量的铜并主要赋存在硫化物中，矿山废石酸性排水中含有高浓度的铜离子，这是废石中硫化物遭受雨水淋滤风化铜部分释放出来的结果；通过人工喷淋，尤其是酸性水喷淋，可以强化废石中含铜矿物风化氧化作用和铜的释放，获得含铜酸水，与自然雨水淋滤相比提高了铜离子的浓度。该含铜酸水可以进一步利用天然纳米铁硫化物与铜离子的交换反应转化为铜的硫化物而富集，这种从废石中回收铜的方法具有成本低的特点。
本发明方法简单，成本低廉，铜的回收率可达85%以上。
四、具体实施方式
实施例1：
1、采集玢岩铁矿废石，粒径为4-50mm，破碎过100目筛，质量浓度5%盐酸溶解，测定废石中酸溶可提取铜的含量为0.047%。
2、取玢岩铁矿废石的酸性排水50L，测定其中的溶解组分，Cu2+浓度为51.4mg/L。构建淋滤实验柱，直径100mm，高1500mm，将玢岩铁矿废石破碎过1mm筛，装填淋滤实验柱，用1L玢岩铁矿废石酸性排水混合9L自来水，以每小时100mL的流量向实验柱循环喷淋10天，收集淋滤液得到含铜酸水，测定含铜酸水中的溶解铜离子浓度62mg/L。
3、将胶状黄铁矿矿石破碎、筛分得到粒径0.25-0.5mm的滤料，装填直径10mm、高50mm的滤柱；
4、将含铜酸水以过滤方式流过厚度2-4mm的石灰石滤床，使含铜酸水的pH值稳定在4-5，得到预处理的含铜酸水；
5、将预处理的含铜酸水注入滤柱回收其中的铜，水力停留时间8h，过滤出水排入淋滤储水池，并作为矿山废石中铜浸出的喷淋用水，实现水的闭路循环；
6、当滤柱出水中铜离子浓度大于1mg/L时停止进水，取出滤柱中的滤料，测定铜的含量，计算铜的回收率为85%。
7、富铜滤料直接送铜冶炼厂，按照常规铜冶炼工艺进行回收。
实施例2：
1、采集玢岩铁矿废石，粒径为1-10mm，破碎过100目筛，质量浓度5%盐酸溶解，测定废石中酸溶可提取铜的含量为0.052%。
2、取玢岩铁矿废石的酸性排水50L，测定其中的溶解组分，Cu2+浓度为51.4mg/L。构建淋滤实验柱，直径100mm，高1500mm，将玢岩铁矿废石破碎过1mm筛，装填淋滤实验柱，用1L玢岩铁矿废石酸性排水混合9L自来水，以每小时100mL的流量向实验柱循环喷淋10天，收集淋滤液得到含铜酸水，测定含铜酸水中的溶解铜离子浓度58mg/L。
3、将胶状黄铁矿矿石破碎、筛分得到粒径0.25-0.5mm的粒料，将所述粒料在600℃氮气保护下煅烧0.5h，装填直径10mm、高50mm的滤柱；
4、将含铜酸水以过滤方式流过厚度2-4mm的石灰石滤床，使含铜酸水的pH值稳定在5-6，得到预处理的含铜酸水；
5、将预处理的含铜酸水注入滤柱回收其中的铜，水力停留时间2h，过滤出水排入淋滤储水池，并作为矿山废石中铜浸出的喷淋用水，实现水的闭路循环；
6、当滤柱出水中铜离子浓度大于1mg/L时停止进水，取出滤柱中的滤料，测定铜的含量，计算铜的回收率为87%；
7、富铜滤料直接送铜冶炼厂，按照常规铜冶炼工艺进行回收。

Claims (2)

1.一种从矿山废石中回收铜的方法，包括收集含铜酸水、预处理、滤料的制备、交换吸附和后处理各单元过程，其特征在于：
所述收集含铜酸水是收集矿山废石堆场雨水淋滤产生的酸性排水，将收集的酸性排水按照矿山废石与酸性排水体积比100-1：1的比例喷淋到矿山废石的表面，收集淋滤液并循环喷淋至淋滤液中铜离子含量为50-1000mg/L得到含铜酸水；
所述预处理是将所述含铜酸水以过滤的方式通过厚度为2-20mm的石灰石，收集滤液得到预处理的含铜酸水；
所述滤料的制备是将胶状黄铁矿破碎筛分得到0.25-2mm的粒料，将所述粒料置于氮气气氛中于500-800℃煅烧0.5-2小时得到滤料；
所述交换吸附是将所述滤料装填滤柱，向滤柱中注入预处理的含铜酸水，水力停留时间控制在0.5-10小时，当出水铜离子含量≥1mg/L时停止进水，取出滤柱中的滤料冶炼回收金属铜。
2.根据权利要求1所述的回收铜的方法，其特征在于：
所述滤料的粒径为0.25-0.5mm、0.5-1mm或1-2mm。
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