某硫酸渣中銅的浸出試驗(yàn)

林蜀勇 李正要

(1.江西一元再生資源有限公司；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院)

某硫酸渣中銅的浸出試驗(yàn)

林蜀勇1李正要2

(1.江西一元再生資源有限公司；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院)

某硫酸渣-0.043 mm 占65%，銅品位為0.81%，其中硫酸銅占總銅的40.74%，自由氧化銅占總銅的30.87%，硫化銅占總銅的8.64%，結(jié)合銅占總銅的19.75%，屬寶貴的二次資源。為開(kāi)發(fā)利用該二次資源，采用硫酸酸浸工藝進(jìn)行了銅回收試驗(yàn)。結(jié)果表明，硫酸渣在不磨礦、浸出酸度為18%，浸出時(shí)間為4 h，液固比為4∶1，浸出溫度為50 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500 r/min，BKJ用量為3%的情況下浸出，銅浸出率可達(dá)78.46%。

硫酸渣 酸浸 助浸劑

硫酸渣是制備硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的焙燒渣[1]。硫酸渣中大多含有一定量的有價(jià)元素，是寶貴的二次資源。全國(guó)每年有上千萬(wàn)噸硫酸渣排出[2]，但利用率不到50%[3-4]，目前硫酸渣多被送往水泥廠作為水泥原料。

某冶煉廠的硫酸渣含銅較高，直接堆排會(huì)造成資源浪費(fèi)，因此進(jìn)行了硫酸渣浸銅試驗(yàn)。

1 硫酸渣的性質(zhì)

硫酸渣-0.043 mm 占64%，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 硫酸渣主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

成分CuPbZnSSiO2Al2O3Fe2O3CaO含量0.810.230.312.2442.127.7728.181.96

由表1可見(jiàn)，硫酸渣銅品位為0.81%，具有較高的回收價(jià)值。

表2 銅的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

由表2可見(jiàn)，硫酸渣中銅的賦存狀態(tài)十分復(fù)雜，以硫酸銅形式存在的僅占總銅的40.74%，以自由氧化銅形式存在的銅占30.87%，以硫化銅形式存在的銅占8.64%，另有19.75% 的銅與鐵、硅結(jié)合，形成結(jié)合銅，這部分銅較難回收。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度對(duì)浸銅的影響

浸出過(guò)程在硫酸渣的固-液相界面進(jìn)行多相反應(yīng)，硫酸渣的細(xì)度對(duì)浸出效果有重要影響[5-6]。磨礦細(xì)度對(duì)浸銅影響試驗(yàn)用硫酸調(diào)節(jié)酸度，試驗(yàn)固定浸出液的酸度為10%，浸出溫度為常溫(25 ℃)，液固比3∶1，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，浸出時(shí)間為3h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 磨礦細(xì)度對(duì)浸銅效果的影響

由圖1可見(jiàn)，隨著磨礦細(xì)度的增加，銅的浸出率下降。故從節(jié)能、增效角度考慮，確定硫酸渣不磨礦直接進(jìn)行硫酸浸出。

2.2 浸出酸度對(duì)浸銅的影響

銅的浸出速度主要取決于浸出劑硫酸的初始濃度，硫酸的初始濃度愈高，浸出速度愈快。浸出酸度對(duì)浸銅影響試驗(yàn)的硫酸渣不磨礦，浸出溫度為常溫，液固比3∶1，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，浸出時(shí)間為3h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 浸出酸度對(duì)浸銅效果的影響

由圖2可見(jiàn)，提高浸出液的酸度銅浸出率呈先快后慢的上升趨勢(shì)。因此，確定浸出酸度為18%。

2.3 浸出時(shí)間對(duì)浸銅的影響

浸出時(shí)間對(duì)浸銅影響試驗(yàn)的硫酸渣不磨礦，浸出酸度為18%，浸出溫度為常溫，液固比3∶1，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 浸出時(shí)間對(duì)浸銅效果的影響

由圖3可見(jiàn)，銅的浸出率隨浸出時(shí)間的延長(zhǎng)呈先快后慢的上升趨勢(shì)。因此，確定浸出時(shí)間為4h。

2.4 液固比對(duì)浸銅的影響

液固比對(duì)浸銅影響試驗(yàn)的硫酸渣不磨礦，浸出酸度為18%，浸出時(shí)間為4h，浸出溫度為常溫，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 液固比對(duì)浸銅效果的影響

由圖4可見(jiàn)，銅的浸出率隨液固比的增大而上升。綜合考慮，確定浸銅的液固比為4∶1。

2.5 浸出溫度對(duì)浸銅的影響

浸出溫度對(duì)浸銅影響試驗(yàn)的硫酸渣不磨礦，浸出酸度為18%，浸出時(shí)間為4h，液固比為4∶1，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 浸出溫度對(duì)浸銅效果的影響

由圖5可見(jiàn)，隨著浸出溫度的升高，銅浸出率呈先快后慢的上升趨勢(shì)。基于浸出溫度升高會(huì)加劇對(duì)設(shè)備的腐蝕，且增加浸出成本。因此，確定浸出溫度為50 ℃，對(duì)應(yīng)的銅浸出率達(dá)64.96%。

2.6 助浸劑BKJ用量對(duì)浸銅的影響

由于銅渣中含有部分結(jié)合銅和硫化銅，難以被硫酸常規(guī)浸出，因此，對(duì)硫酸浸銅進(jìn)行了助浸劑BKJ用量(與硫酸渣的質(zhì)量比)試驗(yàn)。BKJ對(duì)浸銅影響試驗(yàn)的硫酸渣不磨礦，浸出酸度為18%，浸出時(shí)間為4h，液固比為4∶1，浸出溫度為50 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 BKJ用量對(duì)浸銅效果的影響

由圖6可見(jiàn)，隨著B(niǎo)KJ添加量的增大，銅浸出率呈先上升后下降的趨勢(shì)，高點(diǎn)在BKJ添加量為3%時(shí)，對(duì)應(yīng)的銅浸出率為78.46%。這主要是由于BKJ加入酸浸體系后，BKJ與硫酸反應(yīng)迅速生成新的強(qiáng)氧化物，強(qiáng)化了硫酸對(duì)硫化銅、結(jié)合銅的浸出，即常規(guī)酸浸過(guò)程演變成了強(qiáng)氧化酸浸過(guò)程，從而改善了難浸銅的浸出效果。因此，確定助浸劑BKJ的用量為3%。

3 結(jié) 論

(1)某硫酸渣銅品位為0.81%，其中硫酸銅占總銅的40.74%，自由氧化銅占總銅的30.87%，硫化銅占總銅的8.64%，結(jié)合銅占總銅的19.75%。

(2)硫酸渣(不磨礦)在浸出酸度為18%，浸出時(shí)間為4 h，液固比為4∶1，浸出溫度為50 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500 r/min，BKJ用量為3%的情況下，銅浸出率達(dá)78.46%。

[1] 李振飛,文書(shū)明,周興龍,等.我國(guó)硫鐵礦加工業(yè)現(xiàn)狀及硫鐵礦燒渣利用綜述[J].國(guó)外金屬礦選礦，2006(6):10-13.

[2] 朱昌洛,沈明偉.高砷高硫硫酸渣綜合利用探索性試驗(yàn)[J].云南冶金,2011(2):37-39.

[3] 徐光澤.硫鐵礦燒渣回收銅金屬的工藝研究[J].硫酸工業(yè),2009(11):38-39.

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[5] 占?jí)巯?鄭雅杰.硫鐵礦燒渣酸浸反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[J].化學(xué)工程,2006(11):36-38.

[6] 周 海,徐光澤,田 雪,等.硫鐵礦燒渣酸浸銅反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2010(4):5-8.

Study on Copper Leaching from Pyrite Cinder

Lin Shuyong1Li Zhengyao2

(1.Jiangxi Yiyuan Renewable Resources Co. Ltd.；2.School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing)

There is 0.81% Cu a pyrite cinder with particle size of is 65% passing 0.043 mm. Coppers exist in copper sulfate, free copper oxide, copper sulfide, binding copper accounted for 40.74%, 30.87%, 8.64%, and 19.75% respectively. It′s a precious secondary resource. Copper recovery by sulfuric acid leaching process was conducted for development and utilization of the resource. The results indicated that, copper leaching rate can reach 78.46%, at leaching acidity of 18%, leaching time of 4 h, liquid-solid ratio of 4∶1, leaching temperature of 50 ℃, stirring speed of 500 r/min, BKJ dosage of 3%, and with no grinding operation.

Pyrite cinder, Acid leaching, Leaching aid

2015-04-18)

林蜀勇(1976—)，男，工程師，334200 江西省德興市銀鹿工業(yè)園區(qū)。