多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿的提铜方法

1317 编辑：中冶有色技术网来源：东北大学

2022-02-25 14:18:07

权利要求

1.多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿的提铜方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）将复杂氧化铜矿破碎并磨细至粒度小于74µm的部分占总质量的80%，粒度在74~150µm之间的部分占总质量的20%，制成铜矿粉；将铜矿粉先与水混合，然后加入浓硫酸溶液混合均匀，然后熟化制成熟化物料，铜矿粉的质量与水和浓硫酸溶液的总质量的比为1；熟化时间为30min；水和浓硫酸溶液的用量按水和浓硫酸混合后，形成的硫酸溶液的质量浓度30%；浓硫酸溶液的质量浓度98%以上；所述的复杂氧化铜矿的按质量百分比含Cu 1.85%，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率95%，结合铜占有率30%；

（2）对熟化物料进行微波加热，制成加热物料；微波加热时的微波频率为2450MHz，时间90min，微波加热后加热物料的温度为600℃；

（3）将加热物料置于水中水淬骤冷，制成水淬矿浆，水淬矿浆的质量浓度为10%；向水淬矿浆中加硫酸溶液调节pH=0.5，然后加热至60℃，搅拌浸出120min，搅拌速度300rpm，最后过滤获得浸出液和浸出渣；加热物料水淬前在空气中的停留时间小于30s；浸出液中铜的回收率95.68%；

（4）将浸出液进行萃取-电积工艺，获得电积铜。

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿的提铜方法。

技术背景

随着硫化铜矿石资源的不断消耗，氧化铜类矿石的开发利用显得日益重要，尤其针对大量复杂氧化铜矿石，其具有品位低、氧化率和结合率高、嵌布粒度细以及矿物组成复杂等特点；通过大量的研究工作，发现该类型铜矿石的处理方法主要分为三种：浮选法、选冶联合法和化学法。

浮选法主要处理易选铜矿石，如孔雀石等，但对于该类复杂氧化铜矿石的处理，该方法具有铜回收率低，浮选试剂消耗量大等不足，达不到理想的效果。

浮选-化学联合法可以有效处理该类矿石，相关的专利如下：

(1)申请号201310100642.4的“一种结合氧化铜矿石及回收伴生有价金属的选矿方法”发明专利，涉及一种氯化离析-浮选-弱磁选的选冶方法，它是根据矿石中的铜、铁、镍含量的高低，在氯化离析过程添加氯化钙、氯化钠和氯化铵的混合物作为氯化剂，焦炭作为还原剂在焙烧炉中进行氯化离析，离析产品采用浮选方法回收铜得到铜精矿产品，浮选尾矿采用弱磁选回收铁或者镍得到铁精矿产品或镍精矿产品；

(2)申请号201710139088.9的“一种包裹型复杂氧化铜矿回收利用方法”发明专利，它是针对浮选回收难、直接酸浸浸出率低的包裹型氧化铜矿，采用硫化，黄药、脂肪酸盐和羟肟酸联合浮选游离氧化铜，磁选回收矿石中的包裹铜矿物的铁质和黑云母矿物，分离出大量低品位含铜尾矿；含包裹型铜的粗精矿通过高温加压搅拌浸出强化回收其中的铜矿资源，高温浸出矿浆与低品位含铜尾矿混合继续进行余热余酸浸出尾矿中的铜矿物，使不能直接浮选回收和直接酸浸回收的包裹型氧化铜矿得以高效回收利用；

(3)申请号为201710139134.5的“一种固体包裹体氧化铜矿选冶联合回收利用方法”，是针对浮选难以回收、直接酸浸浸出率低的弱磁选矿物包裹的氧化铜矿，采用强磁选分离获得包裹氧化铜磁性产物，对磁选产物过滤，通过微波加热后水冷，同时加入稀硫酸进行浸出；采用选冶相结合工艺，可以有效得到单独的精矿产品及高的铜回收率，但具有工艺流程复杂，选矿药剂消耗大，成本高，适用范围局限等不足。

采用化学法处理氧化铜矿，相关专利如申请号为201110236034.7的“从氧化铜矿中浸取铜的方法”，其涉及从氧化铜矿中浸取铜的方法，包括如下步骤：将反应量的氧化铜矿和硫酸匀速加入到反应器中，混匀，使氧化铜矿和硫酸反应0.5～2h，所得浆料以连续出料的方式从反应器中流出，该方法提高了氧化铜矿浸出的生产效率，实现了酸浸氧化铜矿的连续化，提高了铜的浸出率，大幅降低了生产成本，但其不适合复杂氧化铜矿的处理，因为单一的酸浸或氨浸往往不能达到得理想的效果，强化浸出才能取得较好技术指标，如微波等。

发明内容

本发明提供一种多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿的提铜方法，目的是针对品位低、氧化率和结合率高、嵌布粒度细以及矿物组成复杂的氧化铜矿，提供一种浓酸熟化-微波加热-水淬骤冷的方法，对原料适用性广、操作简单、设备要求低、环境友好，有效解决这类多种铜赋存状态的复杂难处理铜矿资源加工利用的技术难题。

本发明的多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿的提铜方法按以下步骤进行：

(1)将复杂氧化铜矿破碎并磨细至粒度≤150μm，制成铜矿粉；将铜矿粉先与水混合，然后加入浓硫酸溶液混合均匀，然后熟化制成熟化物料；

(2)对熟化物料进行微波加热，制成加热物料；

(3)将加热物料置于水中水淬骤冷，制成水淬矿浆，水淬矿浆的质量浓度为10～50％；向水淬矿浆中加硫酸溶液调节pH＝0.5～2.5，然后加热至30～90℃，搅拌浸出30～120min，最后过滤获得浸出液和浸出渣；

(4)将浸出液进行萃取-电积工艺，获得电积铜。

上述的复杂氧化铜矿的按质量百分比含Cu≥0.5％，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率70％以上，结合铜占有率30％以上。

上述的步骤(1)中，水和浓硫酸溶液的用量按水和浓硫酸混合后，形成的硫酸溶液的质量浓度30～70％，所述的浓硫酸溶液的质量浓度98％以上；铜矿粉的质量与水和浓硫酸溶液的总质量的比为1～3。

上述方法中，熟化的时间为10～120min。

上述方法中，微波加热时的微波频率为2435～2465MHz，时间10～90min，微波加热后加热物料的温度为300～600℃。

上述的步骤(3)中，搅拌速度200～500rpm。

上述的步骤(3)中，加热物料水淬前在空气中的停留时间小于30s。

上述的萃取-电积工艺是将浸出液经萃取富集铜，并去除包括铁等杂质，获得Cu浓度为40～50g/L富铜溶液，然后进行电积制成电积铜。

上述方法中，浸出液中铜的回收率82～96％。

上述方法中，微波加热产生的蒸汽用于步骤(3)中的加热和搅拌浸出。

上述方法中，萃取-电积工艺中产生的萃取液加入到水淬矿浆中。

本发明具有以下优点和积极效果：

(1)采用浓硫酸熟化复杂氧化铜矿，浓硫酸与矿石中的一些矿物发生了化学反应，扩大了矿石的裂隙，使一些被脉石包裹的铜暴露出来。而且浓硫酸与矿石中的硅酸盐在缺水的状态下反应生成了不溶于水的SiO2，从而降低了浸出液中的可溶性硅胶，有利于其后的铜萃取工序；

(2)采用微波-水淬骤冷能明显诱导更多的材料损伤，可以中断矿粒的损伤愈合过程，随后的收缩使矿粒进一步破坏，有效促进矿物的磨细，可以进一步提高后续的浸出工艺效率；

(3)被加热的复杂铜矿直接加入矿浆中，固体所带的热量使矿浆升温，有效利用了微波加热的能量，减少了能量的输入，降低了加温浸出的成本；

(4)浓酸熟化-微波加热-水淬骤冷-加温搅拌浸出相结合，整个过程只采用硫酸试剂，经济环保，原料范围广，设备要求低，容易实现，且铜浸出率高，有效地解决了这种复杂难处理铜矿资源加工利用的技术难题。

附图说明

图1为本发明的多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿的提铜方法流程示意图。

具体实施方法

本发明实施例中微波加热时的功率为100～1000W。

本发明实施例中的复杂氧化铜矿为多种铜赋存状态的复杂氧化铜矿，按质量百分比含Cu 0.5～1.85％，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率70％以上，结合铜占有率30％以上；主要脉石矿物为石英和长石。

本发明实施例中的萃取-电积工艺采用<氧化铜矿搅拌浸出-萃取-电积的生产实践>(矿冶2001；10:45-9.)记载的萃取-电积工艺进行，或者采用<用酸浸—萃取—电积法处理氧化铜矿.有色金属>(冶炼部分1976:41-5.)记载的萃取-电积工艺进行，或者采用<铜萃取—电积工艺试验研究与应用>(In:2003’全国黄金科技工作会议暨科技成果推广会论文集；2003；2003)记载的萃取-电积工艺进行，或者采用郑子恩<“浸出-萃取-电积”法生产阴极铜>(工程设计与研究：长沙2004:5-7.)记载的萃取-电积工艺进行。

上述的萃取-电积工艺的流程为：将浸出液经萃取富集铜，并去除包括铁等杂质，获得Cu浓度为40～50g/L富铜溶液，然后进行电积制成电积铜。

实施例1

采用的复杂氧化铜矿中按质量百分比含Cu 1.85％，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率95％，结合铜占有率30％；矿物状态铜占有率70％，黑云母、绿泥石和白云母中以类质同象状态存在的铜为13.32％，褐铁矿中以吸附状态的铜为12.05％，以长石-石英-铜-铁胶体共沉淀铜为2.6％，其它结合铜为1.53％；石英和长石为主要脉石矿物；

流程如图1所示；

将复杂氧化铜矿破碎并磨细至粒度小于74μm的部分占总质量的80％，粒度在74～150μm之间的部分占总质量的20％，制成铜矿粉；将铜矿粉先与水混合，然后加入浓硫酸溶液混合熟化，制成熟化物料；其中水和浓硫酸溶液的用量按水和浓硫酸混合后，形成的硫酸溶液的质量浓度30％，所述的浓硫酸溶液的质量浓度98％以上；铜矿粉的质量与水和浓硫酸溶液的总质量的比为1；熟化时间30min；

(2)对熟化物料粒进行微波加热，制成加热物料；微波加热时的微波频率2450MHz，时间90min，微波加热后加热物料的温度为600℃；

(3)将加热物料置于水中水淬骤冷，制成水淬矿浆，水淬矿浆的质量浓度为10％；向水淬矿浆中加硫酸溶液调节pH＝0.5，然后加热至60℃，搅拌浸出120min，最后过滤获得浸出液和浸出渣；其中搅拌速度300rpm，加热物料水淬前在空气中的停留时间小于30s；浸出液中铜的回收率95.68％；微波加热产生的蒸汽加热和搅拌浸出时的保温；

(4)将浸出液进行萃取-电积工艺，获得电积铜；萃取-电积工艺中产生的萃取液加入到水淬矿浆中；

采用相同矿物在不进行微波加热的情况下，熟化后直接制成矿浆，其他条件相同，进行对比试验，浸出液中铜的回收率88.50％。

实施例2

采用的复杂氧化铜矿中按质量百分比含Cu 0.5％，含铜成分中按质量百分比氧化铜占有率为70％，结合铜占有率为34.25％；矿物状态铜占有率65.75％，黑云母、绿泥石和白云母中以类质同象状态存在的铜为10.25％，褐铁矿中以吸附状态的铜为9.82％，以长石-石英-铜-铁胶体共沉淀铜为8.87％，其它结合铜为3.8％；石英和长石为主要脉石矿物。

方法同实施例1，不同点在于：

(1)铜矿粉中，粒度小于74μm的部分占总质量的68％，粒度在74～150μm之间的部分占总质量的32％；水和浓硫酸溶液的用量按水和浓硫酸混合后，形成的硫酸溶液的质量浓度50％；铜矿粉的质量与水和浓硫酸溶液的总质量的比为2；熟化时间120min；

(2)微波加热时的微波频率2465MHz，时间60min，微波加热后加热物料的温度为450℃；

(3)水淬矿浆的质量浓度为50％；向水淬矿浆中加硫酸溶液调节pH＝2.5，然后加热至30℃，搅拌浸出90min；搅拌速度500rpm；浸出液中铜的回收率86.52％；

采用相同矿物在不进行微波加热的情况下，熟化后直接制成矿浆，其他条件相同，进行对比试验，浸出液中铜的回收率73.80％。

实施例3

采用的复杂氧化铜矿中按质量百分比含Cu 1.52％，含铜成分中按质量百分比氧化铜占有率为75％，结合铜占有率为33.5％；矿物状态铜占有率66.5％，黑云母、绿泥石和白云母中以类质同象状态存在的铜为12.57％，褐铁矿中以吸附状态的铜为12.5％，以长石-石英-铜-铁胶体共沉淀铜为5.5％，其它结合铜为2.75％；石英和长石为主要脉石矿物；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)铜矿粉中，粒度小于74μm的部分占总质量的75％，粒度在74～150μm之间的部分占总质量的25％；水和浓硫酸溶液的用量按水和浓硫酸混合后，形成的硫酸溶液的质量浓度70％；铜矿粉的质量与水和浓硫酸溶液的总质量的比为3；熟化时间10min；

(2)微波加热时的微波频率2435MHz，时间10min，微波加热后加热物料的温度为300℃；

(3)水淬矿浆的质量浓度为30％；向水淬矿浆中加硫酸溶液调节pH＝1.0，然后加热至90℃，搅拌浸出30min；搅拌速度200rpm；浸出液中铜的回收率82.52％；

采用相同矿物在不进行微波加热的情况下，熟化后直接制成矿浆，其他条件相同，进行对比试验，浸出液中铜的回收率67.8％。