[发明专利]循环利用硫酸铵从硫化铜矿中湿法提铜的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法提铜领域，具体涉及一种循环利用硫酸铵进行硫酸化焙烧，进而从硫化铜矿中湿法提铜的工艺方法。

背景技术

硫化铜矿是世界上最重要的铜矿资源之一。虽然从硫化铜矿中提取铜，目前仍以火法冶炼为主，但火法工艺对铜矿品位要求较高，而且存在着能耗高、流程复杂和SO₂气体及砷之类有毒金属化合物污染环境的问题。随着硫化铜矿资源品位越来越低，越来越难选，而环境保护的要求又不断提高，加之近几年铜价波动幅度较大，火法炼铜工艺的弊端和不足正在逐步凸显出来。

湿法提铜工艺适应性广，投资少，生产成本低，环境保护问题容易解决，尤其是用于处理低品位复杂硫化铜矿优势更为明显。随着铜萃取剂及工业化萃取技术的不断发展，湿法提铜工艺取得了较大突破，很多工艺已成功应用于生产实际。其中，硫化铜矿的硫酸化焙烧-浸出-萃取-电积工艺，是世界上应用最广的一种湿法提铜成熟工艺，通过对硫化铜矿进行硫酸化焙烧，可以使铜金属硫化物转化为易溶于稀硫酸的CuSO₄和CuO·CuSO₄，而铁金属硫化物则转化为不易溶的氧化物。焙砂用稀硫酸选择性浸出铜后，再通过萃取进一步富集铜和分离铁等杂质，最后通过电积可以获得高纯度的金属铜产品。

尽管硫酸化焙烧提高了从硫化铜矿中湿法提铜的选择性，但焙烧过程同样会产生SO₂气体。更重要的是焙砂浸出铜后，在随后的萃取和电积提铜工序中，会产生大量过剩的硫酸。用石灰中和法处理虽然简单易行，但却导致酸液无法回收利用，既增加了生产成本，又存在着产生的大量含铜石膏难处理，容易造成二次污染的问题。正因为如此，硫酸化焙烧-浸出-萃取-电积提铜工艺虽然曾风行一时，但与其它湿法提铜工艺一样，最终难以在生产上大规模应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种循环利用硫酸铵进行硫酸化焙烧，进而从硫化铜矿中湿法提铜的工艺方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种循环利用硫酸铵从硫化铜矿中湿法提铜的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将硫化铜矿中的硫化铜矿物与硫酸铵按照1:1.2～1.6的比例混合，进行硫酸化焙烧，得到焙砂和氨气；

(2)焙烧结束后，向焙砂中加入水或稀硫酸溶液进行浸出铜处理，过滤分离出浸渣和浸液；

(3)采用萃取和电积工艺从浸液中提取金属铜，提取结束后，得到金属铜和废硫酸液，部分废硫酸液返回浸出铜处理环节用于浸出铜，其余废酸液与步骤(1)焙烧分解出来的氨气中和得到硫酸铵，加入溶析剂，采用溶析结晶的方法结晶出硫酸铵，将硫酸铵返回硫酸化焙烧环节循环利用，将结晶液蒸馏回收溶析剂后作为净化液排放。

上述方案中，步骤(1)所述硫酸化焙烧的工艺条件为：焙烧的温度为400℃～500℃；焙烧时间为100min～200min。

上述方案中，步骤(2)所述浸出铜处理的工艺条件为：浸出温度为60℃～90℃，浸出时间为60min～120min，浸出液固比为2～4。

上述方案中，进行硫酸化焙烧时，加入硫酸钾作为催化剂，所述硫酸钾的加入量为硫酸铵的用量的2％～6％，所述硫酸钾可采用溶析结晶的方法结晶出循环利用。

上述方案中，所述溶析剂为乙醇。

本发明中，采用硫酸铵和硫酸钾与硫化铜矿混合进行硫酸化焙烧，硫酸铵是硫酸盐中热稳定性最差的，其在100℃时就开始分解为氨和硫酸氢铵：

(NH₄)₂SO₄→NH₃↑+NH₄HSO₄(1)

若温度继续升高，硫酸氢铵将进一步分解：

(NH₄HSO₄→NH₃↑+SO₃H₂O(2)

而氧化气氛下焙烧硫化铜矿时，其中的硫化铜矿物主要发生以下反应：

2CuFeS₂→Cu₂S+2FeS+S(3)

2Cu₂S+5O₂→2CuO+2CuSO₄(4)

2CuS→Cu₂S+S(5)