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        濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中的應(yīng)用探討

        2019-10-20 01:59:19張海濤
        炎黃地理 2019年5期

        張海濤

        摘 要:我國(guó)擁有非常豐富的礦產(chǎn)資源,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn),隨著開采力度的不斷增加,銅礦尾砂越來(lái)越多,對(duì)周圍環(huán)境造成了不同程度的影響。但在銅礦尾砂中含有一定量的銅資源,是生產(chǎn)陰極銅板的主要原料。濕法冶金法就有成本低、綠色環(huán)保等特性,是目前實(shí)現(xiàn)銅礦尾砂回收利用的主要方法?;诖?,本文結(jié)合實(shí)際案例,對(duì)濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中的應(yīng)用做了如下探討。

        關(guān)鍵詞:濕法冶金法;銅礦尾砂;酸浸;萃取;電跡

        0 引言

        濕法冶金法涉及三個(gè)流程,包括:酸浸(L)、萃?。⊿X)、電積(EW),是回收利用銅礦尾砂的主要方法,應(yīng)用得當(dāng)日處理銅礦尾砂可到1500t,隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源事業(yè)的不斷發(fā)展,濕法冶金法愈發(fā)先進(jìn),各項(xiàng)工藝日趨成熟,具有非常廣泛的應(yīng)用前景?;诖耍疚慕Y(jié)合實(shí)際案例,對(duì)濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中的應(yīng)用做了如下探討。

        1 案例分析

        某銅業(yè)有限公司,以銅礦尾砂為原材料,采用“酸浸-萃取-電積”濕法冶金法進(jìn)行回收再利用銅元素和鐵元素,生產(chǎn)陰極銅板和鐵精礦,日處理銅礦尾砂達(dá)到1500t,年處理50萬(wàn)t。通過(guò)不完全統(tǒng)計(jì),每650萬(wàn)t銅礦尾砂,銅金屬的含量在5.8萬(wàn)t左右,鐵金屬的含量在12.4萬(wàn)t左右,具有非常龐大的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及巨大的再回收利用價(jià)值。銅礦尾砂中多元素分析結(jié)果如表1所示:

        2 濕法冶金法的原理

        濕法冶金法指的是在低溫下(通常低于100℃),用適當(dāng)?shù)娜軇┨幚淼V石、精礦或者半成品,促使其中的金屬溶解到溶液中,和不溶解的脈石及其雜質(zhì)進(jìn)行分離。然后從溶液中提取出所需的金屬。主要包括:酸浸-萃取-電積三個(gè)步驟。浸出分為槽浸、攪拌浸出、加壓浸出和氯化物浸出。槽浸就是在濃度為50~100g/L的硫酸溶液中浸出1%~2%的氧化礦。這是早期運(yùn)用的比較多的一種方法。攪拌浸出就是在有攪拌浸出裝置的浸出槽中用50~100g/L的硫酸浸出細(xì)沙、氧化礦或硫化礦焙砂。此種方法集合了空氣攪拌和機(jī)械攪拌兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。是目前銅礦尾砂回收再利用中,比較常用的技術(shù),加壓浸出就是從含有銅的鎳、鈷硫化礦和鎳冰銅中提取有價(jià)金屬的濕法冶金技術(shù)。但在具體應(yīng)用過(guò)程中容易受到冶金效率和成本的影響,濕法冶金法多應(yīng)用低品位礦石或者銅礦尾砂組回收再利,在稀有金屬冶金中占很大的比重,可以所很多金屬的提取都需要濕法冶金法來(lái)完成,具有良好的發(fā)展前景,具體原理圖如圖1所示:

        就我國(guó)目前有色金屬冶金過(guò)程中,銅產(chǎn)量15%~20%,通過(guò)濕法冶金法獲得;鋅產(chǎn)量約40%,通過(guò)濕法冶金法得到,金銀金屬也大多通過(guò)濕法冶金法來(lái)提取[1]。和火法冶金法相比,濕法冶金法具有的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)提取金屬的回收率更高,原材料綜合利用率比較大;2)可直接處理難選或者難熔的貧礦及銅礦尾砂;3)燃耗比較低,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程容易控制;4)對(duì)周圍自然生態(tài)環(huán)境的影響比較小。

        3 濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中的應(yīng)用

        濕法冶金法具有綠色環(huán)保、低碳節(jié)能、回收率高等特點(diǎn),被廣泛銅礦尾砂、氧化銅礦、銅礦表層剝離土等金屬資源回收再利用中。隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展,濕法冶金法已經(jīng)非常成熟,在目前生產(chǎn)達(dá)標(biāo)陰極銅板的主要技術(shù)。

        3.1應(yīng)用流程分析

        濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中的應(yīng)用流程如圖2所示:

        圖2中銅礦尾砂來(lái)自于當(dāng)?shù)匚采皫?kù),經(jīng)過(guò)沖洗去除石塊、樹枝等雜物,進(jìn)入酸浸礦漿中進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁又尤脒m量的濃硫酸進(jìn)行稀釋,完成硫酸浸出。把銅礦尾砂中56%酸溶銅全部浸出,酸浸礦漿流入串聯(lián)的濃密機(jī)中,以萃取液作為洗滌水,對(duì)酸浸礦漿進(jìn)行逆流洗滌[2]。

        萃取工段的銅料液,進(jìn)行沉淀后進(jìn)行人工萃取,把銅料液中品位比較低銅全部富集到富銅液中,形成品位比較高的銅液,并把排除的萃取液重新返回到上料和末級(jí)濃密機(jī)中,以作為洗滌水進(jìn)行循環(huán)使用。

        富銅液作為電解液,流入電解槽中,通上直流電進(jìn)行電積作業(yè),促使富銅液中的銅元素可以沉積在陰極板上形成達(dá)標(biāo)的陰極銅板。而從電解槽中流出電解液通過(guò)反萃取,重新回到萃取槽中進(jìn)一步提升銅品位,形成的富銅業(yè)再流入電積工段的電解槽中進(jìn)行電積作業(yè),如此反復(fù)循環(huán)[3]。

        末級(jí)濃密機(jī)底流入選鐵工段中,加入適量的回水和清水進(jìn)行稀釋,再進(jìn)行三級(jí)開路磁選,形成鐵精礦可進(jìn)行成品出售。此外,鐵尾礦礦漿經(jīng)過(guò)離心機(jī)脫水以后,礦渣可出售建材生產(chǎn)廠或者水泥廠,回水可循環(huán)使用。

        通過(guò)上述工藝,可促使銅礦尾砂中的金屬銅和鐵,不斷以陰極銅板和鐵精礦的形態(tài)提煉出來(lái)。

        3.2 應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

        在本銅業(yè)有限公司,主要通過(guò)濕法冶金法回收利用銅礦尾砂,陰極銅板和鐵精礦的形態(tài)提煉出來(lái),主要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)包括:日銅礦尾砂處理量為1500t;銅浸出率為56%,洗滌率為90%,萃取率為95%;電積回收率在99%以上;銅總回收率為50%,鐵會(huì)回收率為48%;陰極銅板年產(chǎn)量為1500t,以6萬(wàn)元一噸計(jì)算,企業(yè)年工業(yè)產(chǎn)值為10500萬(wàn)元,經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)在1800萬(wàn)元以上[4]。

        3.3低碳節(jié)能環(huán)保減排舉措

        該銅業(yè)有限公司從建設(shè)長(zhǎng)期到運(yùn)行過(guò)程中,為響應(yīng)國(guó)家新時(shí)期的號(hào)召,把低碳節(jié)能環(huán)保減排發(fā)展企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展的首位,以推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)為企業(yè)發(fā)展的主要戰(zhàn)略方針,主要舉措有以下幾種:

        第一,以回收利用廢舊的銅礦尾砂為主,全面發(fā)展低碳綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì),該企業(yè)以銅礦尾砂中有價(jià)元素為投資方向,不但降低了生產(chǎn)成本,而且緩減了銅礦尾砂對(duì)周圍環(huán)境造成的影響。既回收生產(chǎn)了陰極銅板和成品的鐵精礦,而且二次尾渣出售給了當(dāng)?shù)氐慕ú纳a(chǎn)企業(yè)和水泥制造廠,基本上實(shí)現(xiàn)了零污染和零排放。

        第二,在濕法冶金法應(yīng)用工藝上,在保證系統(tǒng)水平衡的基礎(chǔ)上,酸性萃取液使用后,全部返回到系統(tǒng)中,作為洗滌水重復(fù)循環(huán)利益利用。甚至尾礦中產(chǎn)生的中性水,也通過(guò)離心機(jī)脫水,實(shí)現(xiàn)了固液分離,生產(chǎn)過(guò)程中使用的回水實(shí)現(xiàn)了全部循環(huán)再利用,達(dá)到了和周圍自然生態(tài)環(huán)境友好相處的目的。

        第三,濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中應(yīng)用時(shí),該企業(yè)采用了物料直流輸送的方式,大大降低了能源消耗量,避免了無(wú)故浪費(fèi)。在相關(guān)設(shè)備和材料選擇上,采用了先進(jìn)的變頻器和礦渣磚等低碳排放和節(jié)能環(huán)保的新材料[5]。

        第四,在濕法冶金法萃取中,采用了比較先進(jìn)的高效液液萃取技術(shù),在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,加入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù),對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)控,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的薄弱環(huán)節(jié),及時(shí)填平補(bǔ)齊,保證運(yùn)行效率。

        結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,本文結(jié)合實(shí)際案例,探討了濕法冶金法在回收利用銅礦尾砂中的應(yīng)用,探討結(jié)果表明,濕法冶金法具有污染小、成本低、效率高等優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用在銅礦尾砂回收再利用中。但濕法冶金法的工序比較復(fù)雜,任何一個(gè)環(huán)節(jié)控制不當(dāng),都會(huì)引進(jìn)陰極銅板和鐵精礦提取效率,因此,必須對(duì)各道工序進(jìn)行系統(tǒng)全面監(jiān)督和控制,才能保證應(yīng)用效率。就案例企業(yè)而言,從而建廠投資運(yùn)行原來(lái),就以銅礦尾砂作為通過(guò)陰極銅板和鐵精礦的生產(chǎn)原料,累積創(chuàng)造的工業(yè)產(chǎn)值超過(guò)8億元,積極發(fā)展低碳節(jié)能、綠色環(huán)保等循環(huán)經(jīng)濟(jì),取得了良好效益,值得大力推廣。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]李國(guó)棟,林海,董穎博,王鑫,張悅.濕法冶金法從鉛銀渣中異步回收鋅、鉛銀的試驗(yàn)研究[J].稀有金屬,2017,41(10):1143-1150.

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        [4]王敏.用濕法冶金法從高爐煙道灰中回收鋅[J].上海有色金屬,2004(04):174-175.

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