專利名稱：濕法煉鋅流程提取銅工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及有色金屬冶煉技術領域，尤其是涉及一種從濕法煉鋅流程回收銅的工藝。
背景技術：
目前，處理氧化鋅精礦的濕法流程由酸性浸出、中和除鐵、凈化、電解等工藝構成；
處理硫化鋅精礦的濕法流程由二段氧壓浸出、中和除鐵、凈化、電解工藝構成。 一般情況下， 上述兩種工藝流程中的銅絕大部份在浸出過程中進入浸出溶液，而在中和除鐵過程中又大
部份水解進入中和除鐵后的鐵鋇渣中，造成銅的不可回收損失，損失率70 80%。中和除 鐵后液中殘存的銅離子則在凈化時用鋅粉置換成為金屬，從溶液中析出到凈化渣中，再將 含銅品位較低的凈化渣進行富集化渣處理以得到品位較高并具有商品價值的銅渣原料和 海綿鎘。
發明內容
本發明的目的在于提供一種濕法煉鋅流程提取銅工藝，它在處理氧化鋅精礦或硫 化鋅精礦的濕法流程中，處理氧化鋅精礦的濕法流程包括酸性浸出、中和除鐵、凈化和電解 等步驟；處理硫化鋅精礦的濕法流程包括二段氧壓浸出、中和除鐵、凈化、電解等步驟，在中 和除鐵步驟前增設預中和及提取銅兩個步驟，控制預中和的技術條件，使銅離子保留在預 中和液中，再通過鋅粉置換法將80%的銅離子沉降到銅精礦中；通過現有的中和除鐵、凈 化和電解步驟提取銅后液中的20%銅離子，進一步富集回收。 本發明提出的提取銅工藝，在常規的凈化及中和除鐵步驟前就將浸出液中80%的 銅離子提取出來；經過兩段回收，銅的回收率可達80%以上。 本發明可用于處理原料含銅品位^ 0. 5%或浸出液含銅> 500mg/L的濕法煉鋅企 業，該工藝可強化濕法煉鋅企業綜合回收能力，提高副產品銅回收的經濟效益。
本發明各工藝步驟主要原理及技術條件如下 (1) 二段氧壓浸出該步驟在加壓、通氧和加溫條件下，直接對硫化鋅精礦進行選 擇性浸出，硫化鋅與氧、廢電解液和硫酸反應生成硫酸鹽，元素硫和水，硫化銅亦同樣被浸 出。反應式如下 ZnS+H2S04+l/202 — ZnS04+H20+S
CuS+H2S04+l/202 — CuS04+H20+S鐵以nZnS.mFeS形態存在，在氧壓浸出過程中被選擇性浸出，反應式如下 FeS+H2S04+l/202 — FeS04+H20+S 2FeS04+H2S04+l/202 — Fe2 (S04) 3+H20 ZnS+Fe2 (S04) 3 — ZnS04+2FeS04+S 當浸出酸度降致3g/L時，鐵生成鐵礬進入渣中。 氧壓浸出技術條件
液固比5 7 : l，時間60 90min，溫度140 150°C，
氧分壓0. 7 1. 5Mpa，氧氣純度99. 6%，
二段浸出液含酸 30g/L，含鐵8 10g/L ; —段浸出液含酸3 5g/L，含鐵2 3g/L，含鋅120 160g/L，含銅500 2000mg/L。 (2)酸性浸出 氧化鋅精礦中的ZnO、 CuO、 FeO與廢電解液和硫酸進行化學反應，生成含鋅、銅、鐵 等物的硫酸鹽水溶液。反應式如下
ZnO+H2S04 — ZnS04+H20
CuO+H2S04 — CuS04+H20
FeO+H2S04 — FeS04+H20 Fe203在高酸時部份溶解Fe203+3H2S04 — Fe2 (S04) 3+3H20
技術條件 溫度70 80。C，液固比5 7 : l，始酸120 150g/L，
終酸0. 5 5. Og/L，時間40 60min/罐。
(3)預中和 在浸出液中加入中和劑石灰乳(Ca(OH)2)提高溶液的pH值，并精確的控制在 pH4. 0 4. 5 ;依據各種金屬鹽類水解pH值，當三價鐵濃度為2. Og/L時，開始水解pH為 1. 7，此時三價鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀，銅離子濃度為0. 5g/L時，開始水解的pH為 5. 0 ;因而90%或更高的銅離子保留在溶液中進入下一步的提取銅工藝。反應式如下
H2S04+Ca (OH) 2 — CaS04 I +2H20
Fe2 (S04) 3+6H20 — Fe (OH) 3 I +3H2S04
技術條件始酸0. 5 7. Og/L，終酸pH4. 0 4. 5，時間:15 30min/罐，溫度60 70°C， 壓濾液固含量《1. Omg/L，后液含三價鐵《100mg/L，后液含銅500 2000mg/L
(4)提取銅 預中和液經過濾使液渣分離，確保過濾液清亮，并分析和計算溶液含銅量。此過
濾液用鋅粉置換法提取銅，鋅粉加入量按質量計為提銅前液銅金屬量的80%。置換反應能
夠進行的原理是基于各種金屬的標準電極電位不同，即標準電極電位較低的金屬能從溶
液中置換出標準電極電位較高的金屬。溫度25t:時，鋅、鎘、銅，的標準電極電位為-0. 762
伏、-0. 407伏、+0. 345伏。鑒于此原理，鋅可置換鎘、銅。
反應式如下 CuS04+Zn — ZnS04+Cu I① CdS04+Zn — ZnS04+Cd I② CuS04+Cd — CdS04+Cu I③ 鋅粉加入量僅為溶液銅金屬量的80%，而鋅與銅的標準電極電位差更大，因而過 程中只進行①反應式，②③反應式幾乎不進行，這樣鎘全部留在溶液中，鋅粉中的鋅全部進 入溶液中，保證了置換后銅渣的品位。 提取銅過程中使用的鋅粉可全部進入溶液，成為液鋅，在電解時析出變成鋅片，因此在效益計算中置換用鋅粉成本可不予計算。
技術條件始酸pH4. 0 4. 5，終酸pH5. 2 5. 4，時間:10 20min/罐，
溫度60 65t:，鋅粉加入量提銅前溶液中銅金屬量的80%，
銅精礦含銅30 60%，后液含銅100 200mg/L。
(5)中和除鐵 經除去三價鐵和大部份銅離子的提銅后液進行升溫，通空氣或純氧，再次加石灰 乳進行中和除兩價鐵。其原理為PH5. 2 5. 4的條件下，利用空氣中的氧或純氧將溶液中 的兩價鐵氧化成針鐵礦沉淀。反應式如下
2FeS04+l/202+3H20 — 2FeOOH I +2H2S04
H2S04+Ca (OH) 2 — CaS04 I +2H20 另有部份兩價鐵及亞砷酸、亞銻酸氧化成高價，三價鐵水解生成荷正電的膠體，吸 附高價砷、銻、鍺離解生成的絡陰離子共沉淀進入渣相而被分離除去。反應式如下
氧化2FeS04+l/202+H2S04 — Fe2 (S04) 3+H20
HAs02+l/202+H20 — H3As04
Hsb02+l/202+H20 — H3Sb04
水解和離解 Fe2 (S04) 3+6H20 — 2Fe (OH) 3 I +3H2S04 Fe2 (S04) 3 — 2Fe3++3 (S04)2— H3As04 — 3H++As043— H3Sb04 — 3H++Sb043— H2Ge03 — 2H++Ge032— 吸附共沉 Fe (OH) 3吸附Fe3+ — Fe (OH) 3 Fe3+
xFe (OH) 3 yH20 ZFe3+ As043— I
xFe (OH) 3 yH20 ZFe3+ Sb043— I
xFe (OH) 3 yH20 ZFe3+ Ge032— I
技術條件 終酸pH5. 2 5. 4，溫度70 80°C，時間1 4h/罐， 除鐵后液含鐵《10mg/L，砷《0. 2mg/L，銻《0. 2mg/L，鍺《0. lmg/L。經中和除鐵 后的溶液再到凈化步驟除去全部的鎘及殘存的銅、鍺、鈷、鎳等雜質，得到純凈的新液送去 電解以生產金屬鋅片。 凈化步驟產出的凈化渣再用傳統工藝進行第二次富集得到商品價值的銅渣，同時 產出海綿鎘。經此兩次回收，銅的回收率便可達到80%以上。
圖1是本發明的工藝流程圖。
下面結合工藝流程圖對本發明進一步說明
具體實施例方式
實施例1 : 云南瀾滄鉛礦有限公司鋅冶煉廠采用二段氧壓浸出流程，用本發明實施提取銅工 藝情況如下 (1) 二段氧壓浸出 加壓釜中溫度140 15(TC，氧分壓0. 8 1. 4MPa，液固比5 7 : 1，時間60 90min ; 一段浸出液成份Znl53. 84g/L， H+6. 18g/L， E Fe4. 59g/L， Fe2+3. 45g/L， Cul628. 79mg/L， Cdll24. 6mg/L， As824.47mg/L， Sb21. 09mg/L， GeO. 66mg/L， Co7. 24mg/L， Ni3.27mg/L。
(2)預中和 始酸6. 18g/L，溫度60 65°C ，終酸pH4. 2 4. 4，時間20min/罐，中和劑用石灰 乳。 預中和后液Znl48. 72g/L， E Fe3. 35g/L， Fe2+3. llg/L， Cul570. 62mg/L，壓濾速度 7. 5L/m2 min，壓濾液固含量0. 8mg/L，銅離子保留率96. 43%。
(3)提取銅 溫度60 65 °C，時間15min/罐，提銅前液Znl51. 28g/L， E Fe3. 37g/L， Fe2+3. 24g/L， Cul633. 66mg/L， CdlOlO. 64mg/L。 鋅粉加入量為提銅前液銅金屬量的80 % ，前液體積42m3 ，前液銅金屬量 42m3 X 1633. 66g/m3 = 68. 6kg。 鋅粉純度83%，鋅粉加入量(68.6 + 83% ) X80%= 66. 12kg。提銅后液Znl62. 17g/L， E Fe3. 47g/L， Cul04. 76mg/L， Cd980. 88mg/L。銅提取率(1633. 66-104. 76) /1633. 66 X 100 % = 93. 59 % ，銅精礦品位為
57. 08%。 (4)中和除鐵 溫度72 75"，終酸pH5. 2 5. 4，時間2. 5h/罐，中和劑用石灰乳。 除鐵后液Znl58. 06g/L， E Fe6. 6m g/L， Cu88. 04mg/L， Cd966. 08mg/L， AsO. 07mg/
L， Sbl. 07mg/L， GeO. 054mg/L。 經中和除鐵后的溶液再到凈化和電解步驟用傳統工藝生產金屬鋅片。
實施例2 : 同為二段氧壓浸出流程，用本發明實施提取銅工藝，參數如下
浸出的條件同實施例1中的(1); 一段浸出液成份:Zn跳82g/L， H+4. 82g/L， E Fe2. 88g/L， Fe2+1. 62g/L， Cul927. 2mg/L， Cdl620. 6mg/L， As726. 24mg/L， Sbl8. 06mg/L， GeO. 81mg/L， Co5. 74mg/L， Nil.57mg/L。
(2)預中和 始酸4. 82g/L，溫度60 65。C，終酸pH4. 2 4. 4，時間18min/罐，中和劑用石灰 乳。 預中和后液Znl54. 61g/L， E Fel. 8g/L， Fe2+1. 58g/L， Cul680. 48mg/L，Cdl544. 2mg/L，壓濾速度8. 0L/m2 .min，壓濾液固含量1. Omg/L，銅離子保留率87. 20%。
(3)提取銅 溫度60 65t:，時間15min/罐，鋅粉加入量為提銅前液銅金屬量的80X，壓濾 速度10. 4L/min，提銅前液:Znl54. 61g/L， E Fel. 80g/L， Fe2+1. 58g/L， Cul680. 48mg/L， Cdl544. 2mg/L。 前液體積42m3，前液銅金屬量42m3 X 1680. 48g/m3 = 70. 58kg。鋅粉純度83%，鋅粉加入量:(70. 58 + 83% ) X80%= 68. 03kg。提銅后液Znl61. 88g/L， E Fel. 8g/L， Cul62. 46mg/L， Cdl481. 2mg/L。銅提取率(1680. 48-162. 46)/1680. 48X100 % = 90. 33 %，銅精礦品位為
54. 87%。
(4)中和除鐵 溫度70 75°C，終酸pH5. 2 5. 4，時間1. 8h/罐，中和劑用石灰乳。 除鐵后液Znl55. 66g/L， E Fe4. 2mg/L， Cu60. 4mg/L， Cdl366. 2mg/L， AsO. 045mg/L，
Sb2. 02mg/L， GeO. 062mg/L。 經中和除鐵后的溶液后續處理同實施例1。
權利要求
一種濕法煉鋅流程提取銅工藝，處理氧化鋅精礦的濕法流程包括酸性浸出、中和除鐵、凈化和電解步驟；處理硫化鋅精礦的濕法流程包括二段氧壓浸出、中和除鐵、凈化、電解步驟，其特征在于在中和除鐵步驟前增設預中和及提取銅兩個步驟，控制預中和的技術條件，使銅離子保留在預中和液中，再通過鋅粉置換法將80％的銅離子沉降到銅精礦中；通過現有的中和除鐵、凈化和電解步驟提取銅后液中的20％銅離子，進一步富集回收。
2. 根據權利要求1所述的提取銅工藝，其特征在于所說的預中和步驟技術條件為 始酸0. 5 7. 0g/L，終酸pH4. 0 4. 5，時間15 30min/罐，溫度60 70。C，壓濾液固含量《1. Omg/L，后液含三價鐵《100mg/L，后液含銅500 2000mg/L。
3. 根據權利要求1所述的提取銅工藝，其特征在于所說的提取銅步驟技術條件為 始酸pH4. 0 4. 5，終酸pH5. 2 5. 4，時間10 20min/罐，溫度60 65。C，鋅粉加入量按質量計為提銅前液銅金屬量的80%，提銅后液含銅100 200mg/L。
全文摘要
一種濕法煉鋅流程提取銅工藝，它在處理氧化鋅精礦或硫化鋅精礦的濕法流程中，在中和除鐵步驟前新增預中和及提取銅兩個步驟，準確控制預中和的技術條件，使銅離子保留在預中和液中，再通過鋅粉置換法將80％的銅離子沉降到銅精礦中；獲得的銅精礦含銅品位30～60％，極具商業價值；置換提取銅后溶液中殘存的20％銅離子經中和除鐵和凈化步驟后將全部進入凈化渣中，再用現有方法從凈化渣中進一步富集；本發明在常規的凈化及中和除鐵步驟前就將浸出液中80％的銅離子提取出來；經過兩段回收，銅的回收率可達80％以上。
文檔編號C22B3/08GK101775502SQ20101914400
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月4日 優先權日2010年2月4日
發明者單祖宇, 姚斯吉, 朱國邦, 朱家華, 蔣紹平, 魯燾 申請人:云南瀾滄鉛礦有限公司