溶剂萃取电积铜的发展.pdf

＼ ； 多 啊 选矿 ； ／ ，憎v 炙 O 。 、 溶剂萃取电积铜的发展 5卅 ， k艮 ／ K et t h R ． Sut t i 1 1 概述 近1 0 年来，金属的价格逐渐下降，只有 经过浸出、溶剂萃取 、电积产 出的金和铜的 价格仍然看好。溶剂萃取一电积产品均为最 终产品，生产成本约 占售价的2 ／3 。相比之 下， 锌厂商的遭遇就整得多了 ， 扣除精矿运输 费用外，他们最多也只能收回金属生产总值 的一半，而且还必须支付生产费用。 金属和矿 物研究所 I 9 9 3 年 调 查 了1 8 4 个 矿业公 司，发现1 9 9 2 年 的 年 均 生 产利润是 1 9 8 6 年以来的最低值。事实上，工业的经济 形势 已处于2 O 年来的最 坏局面 。1 9 8 8 1 9 9 2 年，贱金属的价格下降了3 5 ％，消耗增加了 5 ． 5 ， 产量却上升了6 ． 5 。贵金属价格也 出现类似的下滑 。 溶剂萃取～电积阴极铜，是唯一行情看 好 的贱 金属 。1 9 9 3 年初， 平柯克 P i n c o c k 、 阿伦 A l l e n 与霍尔特 Ho l t 发 表 了一 篇 详细评述 溶剂萃取～ 电积铜生产 的文章， 介绍 T2 5 个 非东方集团的 溶剂 萃取一电积铜 生产企 业以及 3 6 个将在 1 9 9 3 1 9 9 8 年投产的 溶剂萃取一电积铜工程项目。1 9 9 2 年，2 5 个 铜企业的 阴极铜 总生 产 能力为7 0 ． 8 万t ，约 占新的矿铜总生产 能力7 6 6 万t 的9 。其中 美国有1 4 个铜厂，总生 产能 力为5 0 万t 。智 利与赞比亚也是主要产铜国家。 3 6 个工程项 目中，有1 0 个正在建 设， l 2 个处于可行性研究阶段，1 4 个做前期勘探。 1 0 个建设中的项 目，将在1 9 9 4 年底形成2 1 ． 4 万t ／a 阴极铜的生产能力，其中 4个设在智 术 松柬 下 F 利。l 2 个可行性研究中的项 目如全部形成生 产能力，可年增产阴彀铜3 6 ． 6 万t 。倘 若 前 期勘探中的l 4 个项 目也全部建成，那么1 9 9 8 年全球溶剂萃取电积铜的生产能 力 将 达 到 1 7 0 万 t ／a 。值得注意的是， 新 增 生产能力 的7 5 ％以上来 自矿 山浸 出项 目。 溶剂萃取一电积铜产量上升，是因为其 生产流程比常规的精矿熔炼精炼流程的投资 少，成本低， 产 品质 量高。处理工艺先进 是其质量高的主要因素。溶剂萃取一电积的 阴极铜，优于电炉精炼铜，可达到五个 9， 或9 9 ． 9 9 9 ％，价格较高。 文章作者们佶算，堆浸或摊浸生产的投 资为l O 0 0 N3 0 0 0 美元／ t a 铜。采矿一 浸 出生产的投 资 为2 O O O NS O O O 美元／ t a 钢。溶剂萃取厂的投资同所处理溶液的体积 成正比， 电积厂 的投 资 与产 铜能力 成正 比。 能力低于1 ． 5 万t ／a 阴极铜是不经济的。 他们还估算，溶剂萃取一电积阴极铜的 加权平均 生产 成本 目 前为o ． 8 1 4 美 元／k g ， 常规生产为1 ． 3 2 美元／k g 。采矿～浸出的阴 极铜，其生产成本将因增加管理和采矿成本 而高出o ． 1 1 ～0 ． 2 2 美元／k g 。 常规生产和 浸出生产 在 成本上 的差别， 使兼有选厂与浸 出设施的矿山可以通过提高 边界品位来实现生产最佳化，并且能直接堆 谩中间品位的矿石。结果提高了送到浸堆的 矿量与品位。最佳临界点应当是t每磅铜或 每吨矿石的利润，等于选矿和浸出相加后的 利润 。 置 换沉淀产铜 的历 史悠 久，如今 仍在许 溶斜苹取电积铜的发展R 村t h R． S u t t i l 一 3 3 维普资讯 多小矿采用。但它有缺点，大多数重要铜厂 已改用溶剂萃取一电积工艺。置换沉淀工艺 劳动强度大，耍耗用大量 铁屑 产1 t 铜需3 t 铁屑，且产 品质量差，仍要熔炼与精炼。 从溶液中直接电积饲，是 因 斯 波 雷辛 I n s p i r a t i o n 联合铜公司1 9 2 6 年首先采用 的，随 后 比 属 刚果以及1 9 2 9 年智利相继采 用过。但产出的阴极锕质量低，市场难 以销 售。铜的溶剂萃取列 目前这种形式，始于6 O 年代中期。当时通用选矿药剂厂 G e n e r a l Mi l l s 生产出了第一种选择性 药 剂。该法 首次用于工业生产是在1 9 6 8 年，地点在美国 亚利桑那州兰乌矿。药剂不断发展，现在使 用的第二与第三代萃取剂对铁有更强的选择 抑制性，耐酸范围更广，对铜的浓度适应性 也更好。两个主要供应商，一是 生产L i X系 列萃取剂的 亨克公 司 He n k e 1 ， 是专门 生产Ac o r a 系列 萃取剂朐 曾内卡公 司 Z e n e c a ，即原来的I C I 化学公司。 2 技术发展 溶； ii 萃取，在概念上筒单，但在最佳操 作上复杂。许多公司正在努力改进设备，改 善浸出，溶剂萃取～电积的操作过程，并 已 取得了很大进展。有理由相信，会取得突破 的。 同以前以低品位堆浸为主的浸出生产方 式相比，现在新设计的能力有3 ／4 是采矿一 浸出。在这些工程项目中，都设有防止溶液 流失地下的村垫，并使 通 过 浸 堆的水沟最 小。当矿石品位能补偿增加的费用时，也经 常采用制粒浸出。在用溶剂萃取的残渡来提 出之前， 一 用 2或 3倍剂量的硫酸溶液喷淋浸 堆，可大大提高浸出回收率。在蒸发量大的 地区，用滴灌代替喷淋，衬垫用塑料薄膜覆 盖，可减少溶液损失 溶液喷施速度常是可 变的 。要 得到含铜 l ～3 g ／L 的 富液，喷施逢 、 度一般应为5 ～2 5 L ／m 。 开发出的选择性更强的萃取剂及结构改 进的混合槽一沉淀池，降低了溶剂萃取一 电 积阴极铜生产厂的规模，从而 也 降 低 了投 资 先进萃取剂更快的动力学性能，意味着 可使太多数新投产厂采用段萃取和一段反 萃，以代替过去老厂的三段萃 取 和 段反 革。平行系列的流程，每段回收率较低，但 总生产能力较高，因而也常采用。浸出溶波 给到两台平行的第一匿混合槽一沉淀池 中， 流出的溢流即残液，则逆流送入第二段萃取 混合槽。这个过程在新厂 中可以合并，以降 低投资，在旧厂改造 中可以提高溶液处理能 力。 3 混合槽一 沉淀池 混合槽一沉淀池的结构多种多样，有些 装有多个搅拌器及 兰或更多卟混合室，使每 段的铜输送大为改善，效率从单段搅拌器的 大约8 O ％增至三段搅拌器的9 6 ％。混合区和 沉积区间的隔离栅，能够加速相的分离，缩 小沉积池面积，因而也广泛采用。隔离栅有 效地形成 了一个 预沉 积池 和一个沉积 池。 奥托 昆普 V S F 竖 向稳流混合槽一沉 积浊，是最有 前途的新结构设施之一。丘基 卡马塔的半工业试验证明，其液相中的有机 相夹杂特少，仅5 1 0 p p m，并且 负 载 有机 相中的液相少于1 0 0 p p m， 而 在常规结构中它 们分别是4 0 g O p p m和8 O O p p m。每段 效率是 9 7 ～9 9 -％。 据奥托昆普公司说，V S F 的秘密，就在 于搅拌和抽吸功能分开，搅拌器仅起混合作 用。常规透平搅拌器的搅拌作用太强烈，把 两种矿流搅拌在一起，难以分离。斯帕雷克 p i r o k 搅拌器由两个对 称 的 螺 旋线组 成，靠 围绕搅拌器一半的 支 撑 棒 连结起来 见图1 。搅拌作用在 中心造 成下降流， 在周围 产 生 上 升流，形成垂直的液～液接 触，进而形 成均 匀弥散液滴 。垂直流搅拌 改 善了对分散状态的控制，并 且 在 连 续操作 时，使有机相与液相 的 混合比能保持在1 ． 9 3 4 一 有色矿山1 9 9 5 ． 3 维普资讯 以下。 k o l a ，在丘基卡马塔试验也取得了超 过预 期的效果，有了按比例放大的数据，并且用 在了几个溶剂萃取一 电积工程中。 另一种重要的新混合槽一沉积池，是法 国克里布斯 k r e b s 公司 勿与 制 造水力 旋流器的同名公司混淆和西叶公司 t i e 设计的 2。克里布斯公司自1 9 9 5 年建 立第一座镍钴分离厂起，就开始溶剂萃取、 如今 已建了多座工厂，尤其在铀工业方面。 澳大利亚的芒特艾萨和奥林匹克达姆 O I y mp i c D a m两座工厂 铜与铀进 行 铜萃 取。美国莫伦西也有一座铜葶取厂。在克里 布斯建的厂里， 溶液流速为3 0 O 0 ～2 7 O O m h 。 一， 该公司 目前正在伊朗、西澳大干 町 亚和智币 町 建 设新的溶剂萃取厂。 国1 斯帕雷科搅拌器 特殊的弥 散 溢 流 泵 D O P 既是输进 泵，又能在一定程度上对已分离流起内部混 合作用。内部再循环量可达到新给矿的2 O ， 并且给阶段回收率提供附加控制 一 旦O P 泵垂 直 驱动，经过管道进入泵 内的有机相和 液相 直接从转子底下排出。泵盖上有反射板使泵 的性能不受偶而吸入的空气影响。泵低强度 扬送的另一个优点，是在稍微超压下仍能操 作混合槽，从而避免空气夹杂，防止溶液分 解， 减少脏 物形成。 隔离棚是有助于平稳运行的第三因素。 它能使分散相密集地充满预沉积池。密集层 在整个区域内向前推进，改变整个横断面， 使垂直和承平运动缓慢，降低夹杂，提高装 置的阶段效率 大部分相的分离发生在预沉 积池。 VS F混合槽一沉 积池系奥托 昆普 公司第 三代产 品， 已用在芬兰的科克科 拉厂 k o k - 国2 克里布斯混合槽一沉积池的横截面 克里布斯混合槽一沉积池的动力学特性 更快，规格较小，所 以投资也较少，但其生 产率比常规结构高2 ～4 倍。其关键部件是带 有圆锥泵的搅拌槽，可作为有效预沉淀池的 流槽及沉淀池。 混合槽由三部分组成混合箱，包括叶 轮、圆锥泵转子与驱动机构的转子组件J圆 锥泵定子。圆锥泵定子固定在混合槽上部， 是一上向外倾的中空圆锥。转子包括竖轴及 若干径 向的 、角度 与圆锥 度 匹 配 的梯形 叶 片。混合槽装有 涡流 消 除 板和入口以免短 路，并保证连续相的稳定性。为了停留次数 较多或流速较大，一段采用两台混合槽，第 一 台只有混合叶轮，第二台装有圆锥泵。 圆锥泵定子上部有一曲 线 型 排 料导流 片，使溶液平稳排入流槽，然后使混合相流 潜j } 4 萆取电视铜曲发展R e i t h R． s u l t 一 3 5 维普资讯 向沉积池另一端。在预沉积流槽端部，有机 相和乳浊液通过带有落水管的溢流堰进入沉 积 池上部 。液相通过第二 溢流 堰进 入沉积池 下部。两堰高度均可调节。 重 相和轻相 通过一个 短的有角度的板式 分 配器进入 沉积池。分配器可消 除湍 流。相 分 离按 常规进行 ，但由于流槽 中 己发生 了预 分离，所以分离效率更高。有机相和液相分 离后的 出 口都设在沉积 池的端部， 因而两 相 能循环，保证所需的相比。 克里布斯混合槽一沉积池具有安装灵活 性，可以大大减少整个厂的面积。由于有了 预沉积槽，所有混合槽又都设在同一倒，所 以具有管线与电缆联接短的优点。同样，底 下不 需长的循 环管 ，可 将沉 积池装在地面。 中小型工厂的面积小，可以安装两层，使各 种料流从混合槽一沉积池 自流到下面的溶液 槽和有机相槽。 4 过 滤 器 杂质和形成的污 物是 影响溶剂萃取的两 个素。早期 溶剂萃取厂根本没有过滤器除 去电积给料中的有机相。但是人们发现，有 机相损 失除造成各种费用外，还 影响 电解 液 中的阴极质量。现在，过滤器或其它分离装 置已广泛用于电解液给料流。 标准萃取溶液过滤器用 砂 床 捕 收有机 相，然后反冲洗和分离回收，得到干净电解 液。但缺点是过滤器反 冲洗 时必 须离线，且 消耗大量反洗水。 回收到的 干挣有 机相 ， 数 量通 常很小。 斯平特克系统 S p i n t e k 专 门 用在溶 剂萃取过滤器中，共有三个主要类型e标准 常规过滤器，上部有一粗粒无烟煤层，下部 是一 细粒 石榴 石砂层，处理能 力可达I 5 0 m。 ／ h 溶液，能将有机物相含量降 到2 x 1 0 一 ，粒 度达到l o p 。 两层的 粒度和密度 不同，保 证 了 床层在反冲洗时的稳定性。 斯平特克填料塔是一联合装置，在流量 国3 斯 平特克联合填料塔 过滤器 为7 5 0 m ／a 时，夹带的有机相 可除去7 5 ％。 塔内填有可聚集有机相的聚氯乙烯板。有机 相上 升到表面，然后 自动排到回收箱 中， 干 净电解液在底部。填料塔也可作为经济有效 的 方案 用于混合槽一沉积 池， 除去负载有机 相 中的水液。这 在电积前从溶液 中除 去氯 化 物时是必要 的。 过滤终点是联合填料塔 图 3。该塔 由标准溢液过滤器顶部的填料塔组成。填料 板和过滤床层之间是一 自由空间，可使多余 有机相能浮回充填层。大部分有机相聚积塔 中， ． 使砂床成为清刷过的过滤器。联合填料 塔处理能 力是 标准溶液 过滤 器的 5倍 ，投资 是它的6 5 ％，反洗水则少7 O ％。第一台半工 业型设备安装在玛 格 马 Ma g ma 铜 业 公 司 。 过滤的 另一 方案是 浮选 ，在杰 姆 森 a me s o n 浮选柱中， 电解液在 下降管 内与 空 气接触，有相 机浮 游。此种设 备正在 许多溶 剂萃取厂安装。有机相聚集于表面，尾矿阀 周期地瞬时关闭以提高液位，使有机相溢入 流槽。单段可除去约7 5 ％有机相，不如砂层 过滤器除去量大，但对大多数用途是足够的 了。 从残液 中回收有机相很少 受到重视，尽 管其量较 大。夹带的有机相 在 浸 出 垫中滤 出，是不可避免的损失。 ～ 3 6 ～ 有色矿山 1 ∞5 3 维普资讯 ④ 即 7 石灰石矿破碎站的设计实践 ， 。 大 连 华 能 一 小 野田 水泥 项目 总 设 计 师 沈 耳 正 于 曰 骨 舌 一 H I 【 摘要 l 破碎作业是水诧厂生产的茑要一环．固 此破碎机选型具有重要作用． 文中就四锥破碎 机 方 案 与 锤 式 破 碎 机 方 案 做 了 比 较 ． 井 违 ．厂 房 配 置 ／ ． 关 键饲 ； 破 碎机 石 灰石、 泥 斗 ～／ 卜／ ／ 1 由北京有色冶金设计研究总院设计现已 灰石质量优 良，探 明 的 矿 石 储 量BC 级 投产的大连华能一小野田水泥有限公司，是 j 7 3 9 0 万t ，BCD 级1 ． 5 亿t 。 根据水泥厂需 中 日台资的大型现代化企业，年产5 2 5 普通 要，矿 山生产规模定为石灰石1 7 2 万t 。矿体 硅酸盐水泥1 3 7 万t ，主要原料 是石灰石。设 非常适合露天开采，特点是无需剥离岩石， 计项 目包括一个条件十分 优越的 石 灰 石 矿 矿体损失率极小，开采境界合适，服务年限 山，采场距水泥厂仅5 0 0 m ，非 常 近 便，石 长。开采出的石灰石由2 0 t 自 卸 汽车运到石 ⋯m ⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ ， 脏 物、无定 形不可分 离的乳浊有机相及 含微粒的水溶液，是溶剂萃取一 电积厂的另 一 令人头痛的问题。根本原因在于浸堆的悬 浮固体 。除去悬浮周体，就可明显降低脏物 形成危 险。但该 悬浮物是 亚馓颗粒，对絮 凝 剂反应并不理想。不过在某些情况下，已经 证明在浸出富液中添加聚台电解质是有帮助 的 ，偶 而采用离心方式处理脏料 流也总是 必 要 的 。 5 发展远景 浸出作业潜在的制约因素之一，是能否 弄到酸。不过，这迄今还不是一个问题。几 年前，智利冶炼厂在建立新制酸厂时， 由于 环保原因，曾以为不得不以成本价或低于成 本价出售酸。事实上，这种情况并未发生。 由于酸容易得到，从而刺 激了 浸 出 法 的发 展。倒如，赛罗科罗 拉多 C e r r o C o l o r a d o 和魁布拉达布兰 卡 Q u e b r a d e B l a n e e 这 两个矿山最初都计划采用常规 选矿作业，但 是，由于酸容易得到，都将采用浸出法处理 氧化矿和次生硫化矿帽。智利北部酸价一直 为6 0 一 8 0 美元／t ，并 且 还 在 计 划 建新酸 厂 。 在浸出优于浮选的地方，溶剂萃取一 电 积是唯一实用工艺。矿物工艺学是关键，浸 出氧化 矿物 时，数周就可使 铜 回 收 率达到 7 0 ％～9 0 ％，但硫化矿堆浸通常要3 ～5 年才 能使回收率超过5 O ％。次生硫化铜具有不同 的可溶性，其溶解度可通过天然细菌氧化过 程提高。因此，次生硫化物及氧化一硫化混 台矿的浸 出 日益普 及。 索西 达德 米尼勒普 达豪公 司 S o c i e d a r d Mi n e r a Pu d a h u a 1 开发 出了 与 薄层浸 出 Th i n L a y e r L e a e h 不 同的 另一种 工 艺， 可改善堆浸的 细菌氧化， 称为 薄层 细菌 浸出 T L B 。大多数资料属专利，但工 艺过程包括制粒和固化，将用在智利的魁布 拉达布兰卡 矿。不过该工艺 只适用于次生铜 矿物，处理黄铜矿的回收率很低。如果这点 上能有 突破 ，那将是 对溶 剂萃取一 电积浸 出 生产 前景的一次 革命 。 杨 松荣译 自E ／MJ ，De c ． 1 9 9 3 ， P2 4 2 8 W W ． 喻 谷新校 责任 编辑李怀先 石捉石矿藏碎站柏设计实践诜厚正 一 3 7 维普资讯