一種低品位銅礦生物浸出液處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于濕法冶金領域，涉及濕法煉銅工藝，特別涉及一種低品位銅礦生物浸出液處理方法。
【背景技術】
[0002]在浸出一溶劑萃取一電積(L-SX-EW)濕法煉銅工藝中，銅浸出液在萃取之后將萃余液返回浸出，這樣存在的弊端就是浸出液中的鐵離子的逐漸累積，將導致溶劑萃取過程中出現嚴重的界面乳化現象，影響銅的萃取率，并且通過夾帶和化學萃取進入電積系統后的鐵將導致陰極電極電流效率降低，影響電銅的質量。另外，夾雜部分有機物的萃余液如果直接噴淋到銅礦后將抑制礦石中浸銅細菌的生長，影響浸出率。加之隨著銅礦品位的降低，進入萃取工藝的浸出液銅離子濃度遠遠低于濕法煉銅工藝設計的要求，濕法煉銅工廠產能降低，能耗增加。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明的目的是提供一種低品位銅礦生物浸出液處理方法，該工藝特別適用于雜質(Fe)濃度較高、有價金屬(Cu)離子濃度較低的生物浸出液萃取前的預處理，以及萃余液中有價金屬(Cu)離子的回收和夾帶有機相的處理。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
本發明提供了一種低品位銅礦生物浸出液處理方法，包括以下步驟:
向銅濃度為100?2000mg/L、鐵濃度為300?6000mg/L的低品位銅礦生物浸出液中加入磷酸鹽溶液(加入量為理論需求量的2?5倍)，用H2SO4溶液或NaOH溶液或KOH溶液調節pH=l.4?2.7，在反應溫度T=30?90°C、轉速ω=80?350r/min (反應器中)、反應時間t=0.5?2h條件下進行除鐵，反應后靜置時間t=0.5?lh，過濾，得到磷酸鐵濾渣和含銅濾液；
向磷酸鐵渣中加入NaOH溶液或KOH溶液，在pH=6?12、反應溫度T=30?90°C、轉速ω=80?350r/min(反應器中)、反應時間t=l?3h、靜置時間t=0.5?Ih條件下再行制衆，轉化為氫氧化鐵和磷酸鹽，磷酸鹽返回到初始除鐵過程中繼續使用；
含銅濾液在進料壓力0.45?0.85 MPa、溫度20?40°C，濃縮倍數為8?10倍的條件下經超濾處理，去除濾液中的懸浮顆粒，得到超濾濃縮液與超濾滲透液；
超濾滲透液在進料壓力1.25?2.05 MPa、溫度20?40°C，濃縮倍數為4?6倍的條件下經納濾濃縮，納濾濃縮液進入萃取工藝，納濾滲透液返回生產回用；
萃取后，富銅有機相進入反萃取，萃余液在三維電極顆粒粒徑為3?8mm、焦炭100?300g/L或純銅空心顆粒200?500g/L、電解液溫度為20°C?40°C、電解電壓為2.5?3.5V、硫酸濃度為45?100g/L、電解時間為I?2h、電解液循環流動的條件下進行三維電解處理，同時去除夾帶有機相和沉積銅離子；三維電解處理后的電解貧液和超濾濃縮液一起返回噴淋浸出。
[0005]所述的磷酸鹽溶液是磷酸鈉溶液或磷酸鉀溶液。
[0006]所述的三維電解反應器是:帶隔膜的單極性固定床三維電極反應器，電解裝置中的陽極采用高純石墨板，陰極采用紫銅板，三維電極顆粒采用石墨化的焦炭顆粒或純銅空心顆粒。
[0007]本發明相對于現有技術，具有以下優點:
本發明不僅可以在較低PH值條件下實現高效除鐵，凈化浸出液的同時，實現除鐵劑的循環利用，而且通過膜技術可以簡單高效地將浸出液中有價金屬(Cu)離子進行富集，提高后續萃取和電積工藝效率，另外，本發明還采用三維電解技術對萃余液進行回收處理，回收萃余液中的有價金屬(Cu)，并去除夾帶有機相，可獲得一定的經濟效益和環境效益。整個工藝過程操作簡單高效，設備占地面積小，并且使廢水得以再生回收利用，清潔、高效，可使濕法煉銅企業向高資源利用和環境友好型企業發展。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明所述的低品位銅礦生物浸出液處理方法工藝流程圖；
圖2為本發明采用的三維電解反應器示意圖。
[0009]其中，I石墨電極、2直流穩壓電源、3隔膜、4三維顆粒、5紫銅陰極、6蠕動泵、7料液杯、8電解液。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明做進一步說明。
[0011]如圖1所示，本發明所述的一種低品位銅礦生物浸出液處理方法工藝流程包括以下步驟:
步驟1:向銅濃度為100?2000mg/L、鐵濃度為300?6000mg/L的低品位銅礦生物浸出液中加入磷酸鹽溶液(加入量為理論需求量的2?5倍)，用H2SO4溶液或NaOH溶液或KOH溶液調節pH=l.4?2.7，在反應溫度T=30?90°C、轉速ω =80?350r/min (在反應器中)、反應時間t=0.5?2h條件下進行除鐵，反應后靜置時間t=0.5?lh，過濾，得到磷酸鐵濾渣和含銅濾液。化學反應式如式(I)。
[0012]Fe3++PO:+ ^H2O — FePO4.^H2O I式(I)
步驟2:向磷酸鐵渣中加入NaOH溶液或KOH溶液，在pH=6?12、反應溫度T=30?90°C、轉速ω=80?350r/min (在反應器中)、反應時間t=l?3h、靜置時間t=0.5?Ih條件下再行制漿，轉化為氫氧化鐵和磷酸鹽，磷酸鹽返回到初始除鐵過程中繼續使用。化學反應式如式(2)所示。
[0013]FePO4.^H2O + OH-— Fe (OH) 3 I + PO 廣+ ^H2O式(2)
步驟3:含銅濾液在進料壓力0.45?0.85 MPa、溫度20?40°C，濃縮倍數為8?10倍的條件下經超濾處理，去除濾液中的懸浮顆粒，得到超濾濃縮液與超濾滲透液；
步驟4:超濾滲透液在進料壓力1.25?2.05 MPa、溫度20?40°C，濃縮倍數為4?6倍的條件下經納濾濃縮，納濾濃縮液進入萃取工藝，納濾滲透液返回生產回用；
步驟5:萃取后，富銅有機相進入反萃取，萃余液在三維電極顆粒粒徑為3?8mm、焦炭100?300g/L或純銅空心顆粒200?500g/L、電解液溫度為20°C?40°C、電解電壓為2.5?3.5V、硫酸濃度為45?100g/L、電解時間為I?2h、電解液循環流動的條件下進行三維電解處理，同時去除夾帶有機相和沉積銅離子。三維電極電解技術，具有比表面積大，傳質速度快、氧化能力強和電流效率高、能耗低等優點，其基本原理是電催化氧化還原反應，通過電解，高價態Cu2+在三維電極顆粒形成的陰極上被還原成純銅，低價態的OH_離子在陽極石墨板上被氧化成02。而且電解產生O2和溶解O2在陰極上發生還原反應產生活性H2O2,并在金屬電極的作用下產生具有強氧化性的羥基自由基.0H，反應生成的.0H與有機物迅速發生反應并使其得到降解，從而達到強化去除廢水中難降解有機物的目的。采用直流電源在酸性環境下，對含有銅離子的酸性水進行電解的電極反應為如式(3)?式(5)所示。
[0014]陰極反應Cu2++2e—Cu式(3)
陽極反應H2O — 2 e—2H+十1/20 2式(4)
總的電極反應 Cu2++H2O — Cu十2H++ 1/202式(5)
步驟6:三維電解處理后的電解貧液和超濾濃縮液一起返回噴淋浸出。
[0015]實施例1
本發明處理的低品位銅礦生物浸出液，原液成分Cu2+=0.14g/L，Fe3+=0.5g/L，pH=2.2，向低品位銅礦生物浸出液中加入磷酸鈉溶液，硫酸調節P H= 1.5，反應溫度T=3 (TC，轉速co=300r/min,反應時間t=0.5h后，靜置時間t=0.5h,過濾,得到磷酸鐵濾洛和含銅濾液，除鐵率99%，銅損失率2%。磷酸鐵渣加入氫氧化鈉溶液，在pH=10反應溫度T=80°C，轉速W=300r/min條件下，反應時間t=2h，靜置時間t=0.5h，過濾，使之轉化為氫氧化鐵沉淀和磷酸鈉溶液，磷酸鈉溶液返回到初始除鐵過程繼續使用，磷酸根回收率95%。
[0016]含銅濾液在進料壓力0.65 MPa、溫度30°C，濃縮倍數為10倍進行超濾處理，去除濾液中的懸浮顆粒，得到超濾濃縮液與超濾滲透液。超濾處理后，超濾滲透液中Cu2+=0.13g/L0
[0017]超濾滲透液在進料壓力1.50MPa、溫度30°C，濃縮倍數為5倍條件下進行納濾濃縮，納濾濃縮液進入萃取工藝，納濾滲透液返回生產回用；納濾濃縮液中Cu2+=0.63g/L。
[0018]萃取后，富銅有機相進入反萃取，萃余液成分為Cu2+=0.15g/L,有機物和油含量在400?500ppm,向其中加入硫酸使其硫酸濃度為85g/L,電解裝置中的陽極采用高純石墨板，陰極采用紫銅板，三維電極顆粒采用石墨化的焦炭顆粒，粒徑為5_，電解液循環流動，在電解電壓U=3.5V，電解液溫度30°C，焦炭150g/L，電解時間t=lh條件下經三維電解處理后，有機物和油含量在40?50ppm，銅回收率99%。
[0019]三維電解處理后的電解貧液和超濾濃縮液一起返回噴淋浸出。
[0020]實施例2
本發明處理的低品位銅礦生物浸出液，原液成分Cu2+=0.28g/L，Fe3+=0.6g/L，pH=2.5，向低品位銅礦生物浸出液中加入磷酸鈉溶液，硫酸調節pH=l.8，反應溫度T=30°C，轉速co=300r/min,反應時間t=0.5h后，靜置時間t=0.5h,過濾,得到磷酸鐵濾洛和含銅濾液，除鐵率99%，銅損失率2%。磷酸鐵渣加入氫氧化鈉溶液，在pH=10反應溫度T=80°C，轉速W=300r/min條件下，反應時間t=2h，靜置時間t=0.5