[发明专利]复杂硫化铜矿热活化-加压浸出工艺

说明书

技术领域

本发明涉及对复杂硫化铜矿进行湿法冶炼技术，特别是复杂硫化铜矿热活化-加压浸出工艺。

背景技术

随着全世界铜资源的逐渐贫化和复杂化以及对铜冶炼过程环保要求的不断提高，湿法炼铜技术研究日渐活跃。在复杂硫化铜矿物中，铜多以黄铜矿形式存在，原生黄铜矿结构稳定、分解困难，而黝铜矿比黄铜矿更难浸出。对于以黄铜矿、黝铜矿为主要矿物的复杂铜精矿，直接加压浸出工艺条件可能比较苛刻，需要高温高压条件(T＞200℃，P＞2.0MPa)，或者HNO₃催化氧化条件，或者加氯活化浸出。上述浸出工艺都存在一定缺陷，如在高温高压浸出条件下，尽管有可能实现铜、锌高效浸出，但精矿中很大一部分硫氧化生成硫酸，造成浸出液硫酸“膨胀”，由浸出液进一步提取铜、锌前需经中和处理；而HNO₃催化氧化浸出虽能降低反应温度和压力，但除了精矿中大部分硫也将氧化生成硫酸外，浸出液脱硝是一大难题；添加氯离子虽可以克服复杂硫化铜浸出钝化问题，但氯离子对高压釜腐蚀及由此导致的操作安全问题不容忽视。

为提高复杂硫化铜矿浸出效率，焙烧预处理是常用方法，目前已开展多项研究。张振健《汤丹铜精矿焙烧-氨浸-萃取电积新工艺研究》[有色金属(冶炼部分)，1999，(4)：16-20]针对汤丹铜精矿提出先在550～600℃温度下焙烧脱硫，使不易浸出的硫化铜转变成易溶解的氧化物或硫酸铜，进而密闭氨浸；土耳其Akcil在640℃温度下对黄铜矿进行焙烧预处理，所得焙砂进而低温压浸。上述“焙烧-加压浸出”联合工艺必须回收焙烧工序所产出的SO₂，以解决SO₂低空污染问题。虽然通过固硫焙烧工艺可以使硫以CaSO₄形式固化在焙砂中，避免了SO₂污染，但Ca²⁺大量引入将对后续工序带来明显影响。而惰性气体保护下硫化相变焙烧工艺虽可以有效地将黄铜矿转变为易浸出的铜蓝矿，但由于设备及操作等原因，该工艺工业放大存在很大困难。

除焙烧预处理外，机械活化预处理也是提高复杂硫化铜矿浸出效率的常用方法。通过超细磨虽可以显著提高矿物浸出速率，达到活化浸出的目的，但超细磨矿过程能耗很高。

发明内容

本发明的目的是解决以黄铜矿、黝铜矿为主要矿物的复杂铜精矿难以高效浸出的问题，提供一种环保、高效的复杂硫化铜矿热活化-加压浸出的清洁工艺。

本发明采取的技术方案：复杂硫化铜矿热活化-加压浸出工艺包括以下步骤：

A复杂硫化铜矿热活化预处理，热活化温度250～300℃，热活化时间1.0～3.0h；

B加压浸出，浸出温度165～200℃，浸出时间1.0～3.0h，氧分压0.4～0.7MPa，初始硫酸浓度1.13～1.33mol/L，液固比mL/g为4∶1～6∶1。

加压浸出过程中表面活性剂选用木质素磺酸钙，其用量为精矿重量1.25％，搅拌转速500r/min。

最佳工艺条件为：300℃温度下热活化时间2.0h，浸出温度180℃，氧分压0.6MPa，初始硫酸浓度1.23mol/L，液固比mL/g为5∶1，表面活性剂选用木质素磺酸钙，其用量为精矿重量1.25％，搅拌转速500r/min，浸出时间2.0h。

本发明对复杂铜精矿进行热活化预处理，在热活化过程中控制铅、锌、硫、砷等元素挥发损失为零，因此不会产生SO₂等有毒化合物低空污染问题，过程清洁环保。复杂硫化铜矿经热活化预处理后，在中温中压条件下即可实现有价金属铜、锌的选择性高效浸出，铜浸出率由原来不足70％提高到90％以上，顺利解决了黄铜矿、黝铜矿浸出过程易钝化的难题，提高了金属利用率，减少资源浪费。

本发明不同于高温高压浸出工艺、加氯活化浸出及“机械活化-浸出”工艺，具有流程短、氧耗低、能耗低、对设备要求低、操作安全简单等优点。

下面对各工艺参数确定作详细说明：

一、考察了热活化温度对复杂铜精矿加压浸出结果的影响(各批次热活化时间恒定为3.0h)，浸出试验条件为：T＝180℃，PO₂＝0.6MPa，t＝4.0h，L/S＝5/1，[H₂SO₄]_ini.＝1.33mol/L，搅拌速度500r/min，木质素磺酸钙用量1.25wt％。热活化温度对Cu、Zn、Fe浸出率的影响见图1。