循環(huán)利用硫酸銨從硫化銅礦中濕法提銅的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法提銅領(lǐng)域，具體涉及一種循環(huán)利用硫酸銨進(jìn)行硫酸化焙燒，進(jìn)而從硫化銅礦中濕法提銅的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化銅礦是世界上最重要的銅礦資源之一。雖然從硫化銅礦中提取銅，目前仍以火法冶煉為主，但火法工藝對銅礦品位要求較高，而且存在著能耗高、流程復(fù)雜和302氣體及砷之類有毒金屬化合物污染環(huán)境的問題。隨著硫化銅礦資源品位越來越低，越來越難選，而環(huán)境保護(hù)的要求又不斷提高，加之近幾年銅價(jià)波動(dòng)幅度較大，火法煉銅工藝的弊端和不足正在逐步凸顯出來。
[0003]濕法提銅工藝適應(yīng)性廣，投資少，生產(chǎn)成本低，環(huán)境保護(hù)問題容易解決，尤其是用于處理低品位復(fù)雜硫化銅礦優(yōu)勢更為明顯。隨著銅萃取劑及工業(yè)化萃取技術(shù)的不斷發(fā)展，濕法提銅工藝取得了較大突破，很多工藝已成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。其中，硫化銅礦的硫酸化焙燒-浸出-萃取-電積工藝，是世界上應(yīng)用最廣的一種濕法提銅成熟工藝，通過對硫化銅礦進(jìn)行硫酸化焙燒，可以使銅金屬硫化物轉(zhuǎn)化為易溶于稀硫酸的CuSOjP Cu0.CuSO 4，而鐵金屬硫化物則轉(zhuǎn)化為不易溶的氧化物。焙砂用稀硫酸選擇性浸出銅后，再通過萃取進(jìn)一步富集銅和分離鐵等雜質(zhì)，最后通過電積可以獲得高純度的金屬銅產(chǎn)品。
[0004]盡管硫酸化焙燒提高了從硫化銅礦中濕法提銅的選擇性，但焙燒過程同樣會(huì)產(chǎn)生S02氣體。更重要的是焙砂浸出銅后，在隨后的萃取和電積提銅工序中，會(huì)產(chǎn)生大量過剩的硫酸。用石灰中和法處理雖然簡單易行，但卻導(dǎo)致酸液無法回收利用，既增加了生產(chǎn)成本，又存在著產(chǎn)生的大量含銅石膏難處理，容易造成二次污染的問題。正因?yàn)槿绱耍蛩峄簾?浸出-萃取-電積提銅工藝雖然曾風(fēng)行一時(shí)，但與其它濕法提銅工藝一樣，最終難以在生產(chǎn)上大規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種循環(huán)利用硫酸銨進(jìn)行硫酸化焙燒，進(jìn)而從硫化銅礦中濕法提銅的工藝方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種循環(huán)利用硫酸銨從硫化銅礦中濕法提銅的工藝方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0008](1)將硫化銅礦中的硫化銅礦物與硫酸銨按照1:1.2?1.6的比例混合，進(jìn)行硫酸化焙燒，得到焙砂和氨氣；
[0009](2)焙燒結(jié)束后，向焙砂中加入水或稀硫酸溶液進(jìn)行浸出銅處理，過濾分離出浸渣和浸液；
[0010](3)采用萃取和電積工藝從浸液中提取金屬銅，提取結(jié)束后，得到金屬銅和廢硫酸液，部分廢硫酸液返回浸出銅處理環(huán)節(jié)用于浸出銅，其余廢酸液與步驟(1)焙燒分解出來的氨氣中和得到硫酸銨，加入溶析劑，采用溶析結(jié)晶的方法結(jié)晶出硫酸銨，將硫酸銨返回硫酸化焙燒環(huán)節(jié)循環(huán)利用，將結(jié)晶液蒸餾回收溶析劑后作為凈化液排放。
[0011]上述方案中，步驟(1)所述硫酸化焙燒的工藝條件為:焙燒的溫度為400°C?500°C ;焙燒時(shí)間為 lOOmin ?200min。
[0012]上述方案中，步驟(2)所述浸出銅處理的工藝條件為:浸出溫度為60°C?90°C，浸出時(shí)間為60min?120min，浸出液固比為2?4。
[0013]上述方案中，進(jìn)行硫酸化焙燒時(shí)，加入硫酸鉀作為催化劑，所述硫酸鉀的加入量為硫酸銨的用量的2%?6%，所述硫酸鉀可采用溶析結(jié)晶的方法結(jié)晶出循環(huán)利用。
[0014]上述方案中，所述溶析劑為乙醇。
[0015]本發(fā)明中，采用硫酸銨和硫酸鉀與硫化銅礦混合進(jìn)行硫酸化焙燒，硫酸銨是硫酸鹽中熱穩(wěn)定性最差的，其在100 °C時(shí)就開始分解為氨和硫酸氫銨:
[0016](NH4) 2S04—NH 3 t +NH 4HS04 (1)
[0017]若溫度繼續(xù)升高，硫酸氫銨將進(jìn)一步分解:
[0018](NH4HS04—NH 3 個(gè) +S0 3H20 (2)
[0019]而氧化氣氛下焙燒硫化銅礦時(shí)，其中的硫化銅礦物主要發(fā)生以下反應(yīng):
[0020]2CuFeS2— Cu 2S+2FeS+S (3)
[0021]2Cu2S+502— 2Cu0+2CuS0 4 (4)
[0022]2CuS — Cu2S+S (5)
[0023]當(dāng)將硫化銅礦與硫酸銨混合進(jìn)行焙燒時(shí)，硫酸銨分解產(chǎn)物303具有強(qiáng)氧化性，可促進(jìn)上述硫化銅礦物的氧化反應(yīng)，并與其氧化產(chǎn)物反應(yīng)生成硫酸銅:
[0024]Cu0+S03— CuSO 4 (6)
[0025]以黃銅礦為例，焙燒后難浸出的黃銅礦轉(zhuǎn)化成易溶于水的硫酸銅，同時(shí)分解出氨氣:
[0026]2CuFeSz+2 (NH4) 2S04+02— 2CuS0 4+2FeS+4NH3 丨 +2S+2H 20 (7)
[0027]8CuFeS2+4 (NH4) 2S04+3402— 8CuS0 4+4Fe2 (S04) 3+8NH3 ? +4H 20 (8)
[0028]硫酸鉀作為一種催化劑，通過下列循環(huán)反應(yīng)，即可以促使硫酸銨分解出順3和S03，又可以促使銅金屬硫化物轉(zhuǎn)化為硫酸銅。
[0029](NH4) 2S04+K2S04— K 2S207+2NH3+H20 (9)
[0030]K2S207—K 2S04+S03 (10)
[0031]CuS+K2S04—CuSO 4+K2S (11)
[0032]K2S+202—K 2S04 (12)
[0033]本發(fā)明的有益效果如下:
[0034](1)傳統(tǒng)硫酸化焙燒工藝適宜的焙燒溫度為600°C?700°C，本發(fā)明中焙燒溫度為400°C?500°C，因此降低了能耗和生產(chǎn)成本；
[0035](2)通過控制焙燒溫度，可以使銅礦物主要轉(zhuǎn)化為易溶的CuS04S Cu0.CuSO 4，鐵礦物主要轉(zhuǎn)化為難溶的FeS，硫主要以單質(zhì)S的形式留在焙砂中，不會(huì)產(chǎn)生S02氣體污染環(huán)境，有利于后續(xù)選擇性浸出銅；
[0036](3)本發(fā)明將萃取和電積工藝中產(chǎn)生的大量廢酸液與硫酸化焙燒分解產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行了中和，可以有效解決過剩硫酸的處理難題；
[0037](4)本發(fā)明中所用化學(xué)試劑硫酸銨、硫酸鉀和乙醇可以多次循環(huán)使用，大大降低了這些試劑的使用成本；用硫酸鉀作催化劑可以明顯改善硫酸化焙燒和浸出提銅的效果，銅浸出率可達(dá)98%以上。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明循環(huán)利用硫酸銨從硫化銅礦中濕法提銅的工藝方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0040]實(shí)施例1
[0041]本實(shí)施例選用湖北大冶有色金屬公司硫化銅精礦，經(jīng)分析主要化學(xué)成分為:Cu20.27%、F