一種基于自蔓延反應(yīng)處理硫化銅精礦制備高品位氧化銅精礦的方法
【專利摘要】一種基于自蔓延反應(yīng)處理硫化銅精礦制備高品位氧化銅精礦的方法，屬于有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域。涉及采用自蔓延反應(yīng)?水浸除雜?過濾制備高品位氧化銅精礦的快速綠色處理硫化銅精礦的方法。其特征在于：將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，與過氧化鈉粉充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，引燃自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，可通過補加NaOH保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。本發(fā)明過程控制簡單，成本低廉，能耗極低，無污染氣體產(chǎn)生，碳排放低，實現(xiàn)高效快速浸綠色生產(chǎn)高品位氧化銅精礦。
【專利說明】
一種基于自蔓延反應(yīng)處理硫化銅精礦制備高品位氧化銅精礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是針對不同類型的硫化銅精礦，涉及一種基于自曼延反應(yīng)處理硫化銅精礦，一步轉(zhuǎn)化為尚品位氧化銅精礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅的礦物原料主要分為硫化銅礦和氧化銅礦兩種，硫化銅礦是銅冶煉生產(chǎn)的最主要原料，以硫化礦為原料中生產(chǎn)的銅約占總產(chǎn)量的90%。常見的硫化銅礦有輝銅礦、銅藍、斑銅礦、砷黝銅礦、黝銅礦和黃銅礦，其主要成分分子式統(tǒng)一表示為MxCuySz(式中M表示其他金屬元素如Fe，X、y、z分別表示不同的原子數(shù)值)。銅冶煉的工藝大致可劃分為火法流程和濕法流程兩大類，火法冶煉占絕對的主導(dǎo)地位，但火法煉銅存在一些列問題，如能耗高，煙塵率高，二氧化硫不可避免，污染問題嚴(yán)重，同時受硫酸工業(yè)的制約等。隨著濕法煉銅技術(shù)研究日漸活躍，濕法煉銅產(chǎn)量在產(chǎn)量中所占比例也在不斷增高，目前全世界濕法產(chǎn)銅量占量的30%左右。濕法煉銅最主要的步驟是浸出，由于硫化型銅礦浸出較困難，針對復(fù)雜或簡單硫化銅礦的浸出通常采用氧化焙燒-浸出法和直接氧壓浸出法(專利申請200910094606.5)，氧化焙燒-浸出法無法避免火法焙燒造成的能耗高、含硫煙氣污染嚴(yán)重等問題，氧壓浸出法雖然解決了廢氣、煙塵等問題，但同樣存在操控要求嚴(yán)格，高壓設(shè)備陳本高投資大、易產(chǎn)生硫結(jié)塊等問題。相比于硫化礦，氧化銅礦浸出具有條件溫和，浸出率高，無污染等優(yōu)勢。但由于氧化銅礦分布分散，地殼含量有限，品味較低，從而嚴(yán)格制約了氧化銅礦濕法冶煉的發(fā)展。
[0003]基于以上技術(shù)背景，本發(fā)明采用自蔓延反應(yīng)技術(shù)，結(jié)合水浸除雜，一步將硫化銅精礦轉(zhuǎn)化成高品位氧化銅精礦，可直接用于后續(xù)濕法或火法煉銅工藝。本發(fā)明避免了現(xiàn)有火法濕法工藝帶來的高溫、高壓、高酸等高能耗、高成本、工序復(fù)雜等問題，自蔓延反應(yīng)速度極快，產(chǎn)物穩(wěn)定，避免了二氧化硫等含硫有毒氣體的產(chǎn)生，實現(xiàn)了清潔無污染，應(yīng)用水進行浸出除雜，實現(xiàn)了常溫常壓低成本快速除雜。本發(fā)明具有工藝簡單易行，所用原料和設(shè)備常見易獲取且廉價，能耗低，綠色無污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有濕法及火法銅冶金過程中帶來的高能耗、高成本、高投入、高污染、工藝復(fù)雜冗長等問題。為此，本發(fā)明是公開一種低耗能、無污染、工藝簡單、成本低廉的常溫常壓條件下處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法。
[0005]本發(fā)明經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):硫化銅與過氧化鈉在混合均勻的情況下，經(jīng)引燃后會發(fā)生自蔓延反應(yīng)，反應(yīng)生成Na-Cu-O型鹽，而-2價的硫在自蔓延高溫反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為硫酸鈉鹽。依據(jù)以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明工藝應(yīng)用自蔓延反應(yīng)技術(shù)，使氧化還原反應(yīng)依靠自身化學(xué)能進行，無需外接提供附加能量，實現(xiàn)低能耗、高效快速處理硫化銅精礦，同時避免SOx污染氣體的產(chǎn)生，徹底解決現(xiàn)有焙燒技術(shù)帶來的煙氣處理處置和環(huán)境污染問題;采用水為浸出除雜劑，浸出鋅、鉛、鋁、硅等雜質(zhì)分別回收，銅以氧化銅形式不溶于浸出介質(zhì)中，實現(xiàn)氧化銅分離提純，獲得尚品位氧化銅精礦。
[0006]本發(fā)明所述的一種基于自蔓延反應(yīng)綠色高效處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法如下:
[0007]步驟一:自蔓延反應(yīng)
[0008]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度30?200微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中。采用化學(xué)點火、燃燒波點火或局部加熱方法中的一種或幾種引燃引發(fā)自蔓延反應(yīng)，反應(yīng)一經(jīng)引燃將以燃燒波形式自發(fā)進行，無需提供附加能量，直至反應(yīng)結(jié)束。
[0009]特別的，硫化銅精礦粉與過氧化鈉質(zhì)量比為1:1?1: 5，要求在干燥環(huán)境中進行物料混合及壓實工序。
[0010]MxCuySz+Na202^NaxCu0y+NaxM0y+Na2S04[0011 ]步驟二:水浸除雜制備氧化銅精礦
[0012]將步驟一中反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素Al、Zn、Pb、S1、Ca的浸出，浸出過程不斷攪拌;浸出液進行過濾，以熱堿液沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得氧化銅精礦。
[0013]浸出條件為:反應(yīng)產(chǎn)物與水按固液比控制在1:50?1:500(g/mL)，浸出溫度20?80°C，浸出時間30?120min。特別的，在浸出過程中可通過補加NaOH控制氫氧化鈉質(zhì)量濃度為0.5?1 %，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。
[0014]浸出除雜反應(yīng)方程式如下:
[0015]NaxZnOy+H2O^Na2Zn (OH) 4+NaOH
[0016]ZnO+NaOH+H2O^Na2Zn (OH) 4
[0017]NaxPbOy+H2O^Na2Pb (OH) 4+NaOH
[0018]PbO+NaOH+H2O^Na2Pb (OH) 4
[0019]Al203+Na0H^NaA102+H20
[0020]CaO+H2O^Ca(OH)2
[0021 ] Si02+Na0H^Na2Si03+H20
[0022]本發(fā)明具有以下有點:
[0023]1、由于發(fā)明采用了自蔓延反應(yīng)技術(shù)，使硫化銅精礦與過氧化鈉發(fā)生自蔓延反應(yīng)，無需提供附加能量，反應(yīng)速度極快，反應(yīng)產(chǎn)物穩(wěn)定，硫元素直接轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，避免了二氧化硫等含硫有毒氣體的產(chǎn)生，實現(xiàn)了清潔無污染。克服了現(xiàn)有火法濕法工藝帶來的高溫、高壓、高酸等高能耗、高成本、工序復(fù)雜等問題。且自蔓延反應(yīng)產(chǎn)生的高溫可實現(xiàn)余熱回收利用，實現(xiàn)了硫化銅精礦低能耗、快速預(yù)處理。
[0024]2、由于本發(fā)明采用自蔓延反應(yīng)，銅轉(zhuǎn)化為銅酸鈉鹽，與水反應(yīng)后水解生成氧化銅，主要雜質(zhì)元素鋁、鉛、鋅、鈣、硅溶解進入堿性溶液，實現(xiàn)了低成本快速浸出除雜，獲得高品位氧化銅精礦，以供后續(xù)冶金工業(yè)使用，具有良好的環(huán)境經(jīng)濟效益。
[0025]3、本發(fā)明的工藝可針對各種類型硫化銅精礦，且對硫化銅精礦中銅含量要求較低，硫化物含量在60%?90%的硫化銅精礦均適用，應(yīng)用范圍廣泛。本發(fā)明具有工藝簡單易行，所用原料和設(shè)備都比較常見且廉價，能耗極低，綠色無污染。
【附圖說明】
[0026]圖1表不一種基于自曼延反應(yīng)綠色尚效處理硫化銅精礦生廣尚品位氧化銅精礦的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0028]實施例1
[0029]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度58微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:1充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用局部加熱法引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:500(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為5 %，浸出溫度20°C，浸出時間
3.5h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0030]實施例2
[0031 ]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度74微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:2充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用微波點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:400 (g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為2.5 %，浸出溫度25 °C，浸出時間
2.5h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0032]實施例3
[0033]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度35微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:3充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用熱爆點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:300(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為7%，浸出溫度40°C，浸出時間4h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0034]實施例4
[0035]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度58微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:4充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用局部加熱法引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:200(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為8%，浸出溫度45°C，浸出時間
3.5h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0036]實施例5
[0037]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度74微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:5充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用激光點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為I: 100(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為9%，浸出溫度50°C，浸出時間3h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0038]實施例6
[0039]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度86微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:4.5充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用為波點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:50(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為10 %，浸出溫度55°C，浸出時間
2.5h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0040]實施例7
[0041 ]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度120微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:3.5充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍瑝簩?，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用局熱爆點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為I: 150(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為3%，浸出溫度60°C，浸出時間2h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0042]實施例8
[0043]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度150微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:2.5充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用滴水化學(xué)點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:450 (g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為I %，浸出溫度65 °C，浸出時間1.5h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0044]實施例9
[0045]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度180微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:1.5充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用激光點火引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:500(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為0.5 %，浸出溫度70°C，浸出時間lh，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
[0046]實施例10
[0047]將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度200微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉按質(zhì)量比1:4充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中，采用局部加熱法引發(fā)自蔓延反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素，反應(yīng)產(chǎn)物與水固液為1:250(g/mL)，補加NaOH控制氫氧化鈉濃度為4%，浸出溫度80°C，浸出時間
0.5h，以保證雜質(zhì)的高效溶解浸出。浸出液進行過濾，以熱堿液和水依次沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得高品位氧化銅精礦。
【主權(quán)項】
1.一種基于自蔓延反應(yīng)綠色高效處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:自蔓延反應(yīng) 將硫化銅精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度30?200微米;然后將礦粉與過氧化鈉粉充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，壓實，置于耐高溫反?yīng)容器中；引燃引發(fā)自蔓延反應(yīng)，反應(yīng)一經(jīng)引燃將以燃燒波形式自發(fā)進行，無需提供附加能量，直至反應(yīng)結(jié)束； 步驟二:水浸除雜制備氧化銅精礦 將步驟一中反應(yīng)后產(chǎn)物冷卻后置于耐堿性反應(yīng)容器中，以水為浸出劑進行雜質(zhì)元素Al、Zn、Pb、S1、Ca的浸出，浸出過程不斷攪拌;浸出液進行過濾，以熱堿液沖洗濾渣，洗液并入浸出液，濾渣干燥直接制得氧化銅精礦。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于自蔓延反應(yīng)綠色高效處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法，其特征在于，硫化銅精礦粉與過氧化鈉質(zhì)量比為1:1?1:5。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于自蔓延反應(yīng)綠色高效處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法，其特征在于，引發(fā)自蔓延反應(yīng)的方法為化學(xué)點火、燃燒波點火、局部加熱點火、激光點火、熱爆點火或微波點火中的一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于自蔓延反應(yīng)綠色高效處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法，其特征在于，步驟二浸出條件為:反應(yīng)產(chǎn)物與水按固液比控制在1: 50?1:.500(g/mL)，浸出溫度20?80°C，浸出時間30?120min。5.如權(quán)利要求1所述的一種基于自蔓延反應(yīng)綠色高效處理硫化銅精礦生產(chǎn)高品位氧化銅精礦的方法，其特征在于，步驟二在浸出過程中通過補加NaOH控制氫氧化鈉質(zhì)量濃度為.0.5 ?10%。
【文檔編號】C22B15/00GK105838903SQ201610204721
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】李彬, 殷曉飛, 潘德安, 俞嘉梅, 姜尚
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)