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        用Fe2(SO4)3-H2SO4-O2體系從含銅難處理金精礦中浸出銅

        2021-12-09 05:05:28蔡創(chuàng)開
        濕法冶金 2021年6期
        關(guān)鍵詞:精礦硫酸粒度

        蔡創(chuàng)開

        (紫金礦業(yè)集團股份有限公司,福建上杭 364200)

        含銅金礦石難于處理。礦石中含有銅,在氰化浸金過程中會消耗大量氰化鈉[1-4],因此,在回收金之前需預(yù)處理脫銅。含銅較低的氧化礦可以借助酸浸或氨浸脫銅;但含銅較高的原生硫化銅礦石,采用常規(guī)浸出工藝效果不好,通常需采用焙燒—酸浸、生物氧化、加壓氧化等工藝進行預(yù)氧化浸銅[5-10]。但這些工藝或需在高溫、高壓下進行,或處理時間長,或投資及運行成本較高,都不利于中小型企業(yè)應(yīng)用。因此,開發(fā)一種可在常壓條件下采用的濕法工藝具有現(xiàn)實意義。

        為了減少雜質(zhì)引入,在前期研究基礎(chǔ)上,根據(jù)礦石特點,試驗選擇硫酸鐵+充氧氧化方案,從某含銅金精礦中浸出銅。

        1 試驗部分

        1.1 試驗原料與試劑

        試驗原料為某難處理金精礦,元素分析結(jié)果見表1,主要礦物分析結(jié)果見表2,銅物相分析結(jié)果見表3。精礦中,銅含量較高。

        濃硫酸、硫酸鐵,均為分析純;氧氣,純度>99%。

        表1 含銅金精礦的多元素分析結(jié)果 %

        表2 含銅金精礦的主要礦物分析結(jié)果

        1.2 試驗原理與方法

        三價鐵鹽浸出原生硫化銅礦物被認為是有效的,其基本原理是利用Fe3+與黃銅礦之間的電極反應(yīng),使黃銅礦發(fā)生氧化而分解出銅離子。黃銅礦是一種半導(dǎo)體,在氧化溶液中發(fā)生電化學腐蝕,反應(yīng)式如下:

        陽極半電池反應(yīng),

        陰極半電池反應(yīng),

        為了控制氧化還原電位及降低鐵鹽消耗,反應(yīng)過程中需添加氧化劑或催化劑,將Fe2+再氧化為Fe3+。加拿大不列顛哥倫比亞大學(UBC)基于該原理研發(fā)出Galvanox技術(shù),通過加入催化劑,在常壓、中溫條件下可以迅速將Fe2+氧化,不需加壓氧化,也不需超細磨處理,短時間內(nèi)可有效選擇性分解黃銅礦[11-12]。

        取精礦樣品200 g,用XMBφ200 mm×240 mm型棒磨機磨至所需粒度后,置入自制鈦桶中,加入硫酸和硫酸鐵,再用清水調(diào)液固體積質(zhì)量比為6/1,水浴保溫80 ℃,通過自制“丫”形鈦管為礦漿連續(xù)充入氧氣,在XJT型攪拌機中攪拌(線速度4.1 m/s)浸出一定時間,反應(yīng)結(jié)束后過濾,渣、液分別送分析,并計算銅浸出率。

        2 試驗結(jié)果與討論

        2.1 礦石粒度對銅浸出率的影響

        試驗條件:硫酸初始質(zhì)量濃度50 g/L,F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度15 g/L,充氧氣攪拌12 h。礦石粒度對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。

        圖1 礦石粒度對銅浸出率的影響

        由圖1看出,銅浸出率隨礦石粒度減小而升高:礦石粒度為-38 μm占97.2%時,銅浸出率為65.3%;再繼續(xù)磨礦,銅浸出率變化不大。考慮到磨礦后期效率低下,成本增加,確定礦石粒度為-38 μm占97.2%。

        2.2 反應(yīng)時間對銅浸出率的影響

        試驗條件:礦石粒度為-38 μm占97.2%,硫酸初始質(zhì)量濃度50 g/L,F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度15 g/L,充氧氣攪拌。反應(yīng)時間對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖2所示。

        圖2 反應(yīng)時間對銅浸出率的影響

        由圖2看出:反應(yīng)時間從2 h延長至18 h,銅浸出率從28.43%提高到78.27%;充氧條件的銅浸出率比不充氧條件下的要高,說明充氧對提高銅浸出率有明顯促進作用。

        2.3 硫酸初始質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

        試驗條件:礦石粒度為-38 μm占97.2%,F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度15 g/L,充氧氣攪拌反應(yīng)16 h。硫酸初始質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖3所示。

        圖3 硫酸初始質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

        由圖3看出:銅浸出率和體系中殘酸質(zhì)量濃度均隨硫酸初始質(zhì)量濃度升高而提高;硫酸初始質(zhì)量濃度為100 g/L時,銅浸出率達98%,殘酸質(zhì)量濃度為18.81 g/L;硫酸質(zhì)量濃度繼續(xù)升高,銅浸出率變化不大,殘酸質(zhì)量濃度提高幅度較大??紤]到殘酸過多會增大后期銅回收成本,因此,確定硫酸初始質(zhì)量濃度為100 g/L為宜。

        2.4 Fe3+質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

        試驗條件:礦石粒度-38 μm占97.2%,硫酸初始質(zhì)量濃度100 g/L,充氧氣攪拌反應(yīng)16 h。Fe3+質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖4所示。

        圖4 Fe3+質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

        由圖4看出:隨Fe3+質(zhì)量濃度升高,銅浸出率提高;Fe3+質(zhì)量濃度為10 g/L時,銅浸出率最大,為97.8%,之后趨于平穩(wěn)。因此,選擇Fe3+質(zhì)量濃度為10 g/L。

        2.5 綜合條件試驗

        根據(jù)條件試驗結(jié)果,確定最優(yōu)試驗條件為:礦石粒度為-38 μm占97.2%,硫酸初始質(zhì)量濃度100 g/L,F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度為10 g/L,礦漿保溫80 ℃, 充氧氣攪拌反應(yīng)16 h。在此條件下進行3組平行試驗,結(jié)果見表4。

        表4 綜合條件試驗結(jié)果

        由表4看出:銅平均浸出率97.82%,渣中銅平均質(zhì)量分數(shù)0.49%;渣產(chǎn)率較小,渣中金得到一定程度富集,平均質(zhì)量分數(shù)達51.24 g/t。值得注意的是,渣中S0質(zhì)量分數(shù)為20%~23%,可能會對下一步濕法回收金有一定影響,需要進一步考察。

        3 結(jié)論

        用Fe2(SO4)3-H2SO4-O2體系從某含銅難處理金精礦中浸出銅效果較好,適宜條件下,銅浸出率達97.82%,浸出渣中銅質(zhì)量分數(shù)降至0.5%以內(nèi),金得到富集。該工藝為全濕法流程,簡便易行,銅、金得到有效分離,可為同類礦石處理提供參考。工藝中浸出液循環(huán)回用有待進一步研究,以降低處理成本。

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