某含铜物料综合回收镍铜工艺研究.pdf

有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第7 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 7 ．0 0 7 某含铜物料综合回收镍铜工艺研究 卢苏君1 ’2 ，杨粉娟1 ’2 ，马天飞1 ’2 ，欧晓健1 ’2 ，张鹏1 ’2 ，张素霞 1 ．金川镍钻研究设计院，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 ；2 ．甘肃省镍钴及稀贵金属综合利用重点实验室， 甘肃金昌7 3 7 1 0 0 ；3 ．金川集团股份有限公司铜冶炼厂，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 摘要对某含铜物料进行常压通氧酸浸研究，考察液固比、加酸量、温度、浸出时问对含铜物料中镍、铜浸 出率的影响。结果表明，在常压条件下通过酸浸能够将含铜物料中的铜浸出，镍部分浸出，在下述最佳 浸出条件下，铜、镍、铁的浸出率分别为9 6 ．6 5 ％、7 ．6 3 ％、3 9 ．8 4 ％液固比8 1 、温度8 5 ℃、加酸量1 2 0 g ／L 、时间6h 。 关键词含铜渣；常压浸出；硫酸；浸出率 中图分类号T F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 7 0 0 2 4 0 3 R e c o v e r yo fN i c k e la n dC o p p e rf r o mC o p p e r b e a r i n gS m e l t i n gS l a g L US u j u n l ”，Y A N GF e n j u a n l “，M AT i a n - f e i l ～，O UX i a o j i a n l ”，Z H A N GP e n 9 1 ”，Z H A N GS u x i a 3 1 ．J i n e h u a nN i c k e l ＆C o b a l tR e s e a r c hE n g i n e e r i n gI n s t i t u t e ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 0 ，G a n s u ，C h i n a ； 2 ．K e yL a b o r a t o r yo fN i c k e lC o b a l ta n dP r e c i o u sM e t a l sC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o n ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 0 ，G a n s u ，C h i n a ； 3 ．J i n e h u a nG r o u pC o ，．L t d ．，J i n e h a n g7 3 7 1 0 0 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t A t m o s p h e r i cp r e s s u r el e a c h i n gf o rc o p p e r b e a r i n gs m e l t i n gs l a gw a ss t u d i e d ．T h ee f f e c t so fr a t i o o fl i q u i dt os o l i d ，a c i dd o s a g e ，t e m p e r a t u r ea n dr e a c t i o nt i m eo nc o p p e ra n dn i c k e ll e a c h i n gr a t e sw e r e i n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tl e a c h i n gr a t i oo fc o p p e r ，n i c k e la n di r o n i s9 5 ．6 5 ％，7 ．6 3 ％，a n d 3 9 ．8 4 ％r e s p e c t i v e l yu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gr a t i oo fl i q u i dt os o l i do f8 1 ，t e m p e r a t u r eo f 8 5 ℃，a c i dd o s a g eo f1 2 0g ／L ，a n dr e a c t i o nt i m eo f6h ． K e yw o r d s c o p p e r b e a r i n gs l a g ；a t m o s p h e r i cp r e s s u r el e a c h i n g ；s u l f u r i ca c i d ；l e a c h i n gr a t e 铜在自然界主要以硫化矿为主，氧化矿则是由 硫化矿的缓慢氧化变质而生成的[ 1 ] 。从铜精矿提取 铜有火法和湿法两种工艺。采用哪一种方法决定于 矿石的化学成分以及矿物组成等因素[ z ] 。某公司铜 精矿采用火法处理，经自热炉纯氧熔炼、氧气斜吹旋 转炉纯氧吹炼、回转阳极炉精炼成铜阳极板。在氧 气斜吹旋转炉吹炼过程中产生含C u3 0 ％、N i 2 1 ．2 5 ％、F e3 。1 3 ％的含铜物料。该物料现处理工 艺为破碎后送镍熔炼系统处理，由于物料中镍、铜互 含比例高，导致自热炉系统铜的直收率较低。同时 大量的铜和镍在系统中往复循环，造成镍熔炼系统 产能下降，既增加了运输成本又损失了有价金属。 为提高含铜物料中铜的直收率，减少渣中铜、镍互含 比例，降低加工成本，本文采用湿法工艺处理该渣， 实现铜、镍开路处理以提高其直收率，达到综合回收 铜、镍的目的。 1 原料及主要设备 某含铜物料化学成分 ％ N i1 7 。2 5 、C u 3 0 ．9 7 、F e5 ．6 2 、S0 ．0 6 7 、C a O2 ．4 5 、M g O1 ．6 6 、 S i O 1 9 ．4 5 。X R D 检测及物相分析结果表明，铜矿 物主要为单质铜和氧化铜，占矿物总量的5 1 ．5 2 ％， 收稿日期2 0 1 5 一0 1 2 0 基金项目甘肃省镍钴及稀贵金属综合利用重点实验室计划项目 2 0 1 4 0 0 6 作者简介卢苏君 1 9 8 2 一 ，男，甘肃通渭人，硕士，工程师． 万方数据 2 0 1 5 年第7 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 5 较大颗粒多呈不规则粒状单颗粒分布，部分呈较小 的似圆粒状或不规则粒状与镍氧化物等由硅酸盐类 矿物胶结成团块状。占矿物总量2 1 ．6 9 ％的镍氧化 物主要为氧化镍及少量氧化镍铁，多为细小的不规 则粒状或四方体状硅酸盐胶结成团块状。硅酸盐类 矿物主要有硅酸镍、硅酸铜、硅酸铁和硅酸钙，多分 布于铜矿物、镍氧化物颗粒裂隙间，将其胶结成团。 主要设备P E 一1 0 0 颚式破碎机、R K ／Z Q M 智能 球磨机、E G 3 5 A 微控数显电热板、R W 2 0 微控数显 搅拌器、K J B 全无油空气压缩机、S H Z D I l I 循环 水式真空泵、D H G 一9 2 4 6 电热恒温干燥箱、M KI IM 6 原子吸收光谱仪。 2工艺流程 根据含铜物料的化学成分及工艺矿物学检测结 果，铜、镍主要以单质、氧化物的形式存在，可以通过 常压氧浸的方式尽可能地将铜浸出，镍、铁部分浸 出，以降低渣中镍、铜互含比例。 3 试验结果与讨论 3 ．1 磨矿试验 由于含铜物料密度大，在浸出过程中容易沉底， 导致浸出效果比较差。为了提高浸出效果，首先将 含铜物料通过球磨机磨至一0 ．0 7 4m m 占比不低于 8 0 ％，作为后期浸出试验原料。具体的磨后原料粒 度分布为 0 ．0 7 4m m2 0 ．3 ％、一0 ．0 7 4 ～ 0 ．0 3 6 m m2 6 ．8 ％、一0 ．0 3 6m m5 2 ．9 ％。 3 ．2 正交试验 采用L ，。 4 4 正交试验考察液固比、温度、耗酸 量、浸出时间对镍、铜浸出率的影响，然后对各因素、 水平进行补充试验，确定最佳浸出条件。每次试验 称取3 0 0g 物料，正交试验各因素水平及试验结果 见表1 。由表1 可知，常压酸浸后，渣率为5 8 ．5 3 ％ ～7 1 ．3 3 ％，平均6 5 ．8 5 ％。第1 0 组试验结果最优， 铜的浸出率达到9 5 ．6 8 ％，渣中铜含量最低为 2 ．1 7 ％，各因素对铜浸出率的影响程度从大到小依 次为液固比、浸出时间、温度、加酸量。通过正交试 验结果得出最优组合为液固比8 1 、温度8 5 ℃、耗 酸量7 5g ／L 、浸出时间6h 。 3 ．3 含铜物料单因素条件试验 3 ．3 ．1 液固比 从正交试验结果可看出，液固比为8 l 时铜的 平均浸出率最高，为8 7 ．1 5 ％，为了确定更加合适的 液固比，在温度8 5 ℃、加酸量7 5g ／L 、浸出6h 的条 件下补充液固比为7 1 、8 1 、9 1 时的浸出试验， 结果见图1 。 表1 正交试验结果 T a b l e1R e s u l t so fo r t h o g o n a le x p e r i m e n t 编号液固比雩7 雷警／ 鼬刚弩7 堕N i 型C u F e 枣 、 瓣 筏 蟛 液崮比 图1 液固比对浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fr a t i oo fl i q u i dt o s o l i do nl e a c h i n gr a t e 从图1 可看出，液固比为8 1 时铜的浸出率最高 为9 5 ．8 5 ％，浸出液中铜含量达到3 7 ．9 5 ∥L ，同时，渣 中铜含量最仅为2 ．0 9 ％，因此选择最佳液固比为8 1 。 3 ．3 ．2 浸出时间 在温度8 5 ℃、液固比8 1 、加酸量7 5g ／L 的 条件下补充浸出时间为6h 、7h 、8h 时的浸出试验， 结果见图2 。 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y | ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第7 期 浸出时问m 图2 浸出时间对浸出率的影晌 F i g ．2 E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nl e a c h i n gr a t e 由图2 可知，随着浸出时间继续延长，铜的浸出 率反而逐渐降低，当浸出时长为6h 时，铜的浸出率 最高，可达9 5 ．8 5 ％，同时渣中铜含量最低为 2 ．4 7 ％，因此选择最佳浸出时间为6h 。 3 ．3 ．3 加酸量 为了确定更加合适的加酸量，在温度8 5 ℃、液 固比8 1 、浸出时间6h 的条件下补充加酸量试验， 结果如图3 所示。 加酸量 g L 一1 图3 加酸量对浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fa c i dd o s a g eo nl e a c h i n gr a t e 图3 表明，随着加酸量的增加，镍、铜、铁的浸出 率也随着上升，当加酸量增加至1 2 0g ／L 时铜的浸 出率最高，为9 6 ．9 5 ％，渣中铜含量最低，为1 ．5 3 ％， 当继续增加酸量时铜的浸出率变化不大，因此选择 最佳加酸量为1 2 0g ／L 。 3 ．3 ．4 浸出温度 根据正交试验结果，随着温度的升高铜的浸出 率也随着升高，温度为8 5 ℃时的平均浸出率最高， 为8 3 ．9 4 ％，结合常压浸出生产现场所能达到的温 度及能耗选择最佳浸出温度为8 5 ℃。 3 ．3 ．5 最佳浸出条件验证试验及金属平衡 根据正交试验结果及单因素补充试验结果，确 定含铜物料浸出最佳条件为液固比8 1 、加酸量 1 2 0g ／i 。温度8 5 ℃、通氧浸出6h ，在最佳条件下进 行3 组验证试验，并进行金属平衡计算，试验结果见 表2 ～3 。 表2 ～3 结果表明，含铜物料在最佳浸出条件下浸 出效果比较稳定，试验结果重现性好，铜平均浸出率为 9 6 ．6 5 ％，绝对误差均小于5 ％，在误差容许范围内。 表2 验证试验结果 T a b l e2R e s u l t so fv e r i f i c a t i o nt e s t 4结论 在常压条件下通过酸浸能够将含铜物料中的铜浸 出，镍、铁部分浸出；最佳浸出条件为液固比8 1 、温 度8 5 ℃、加酸量1 2 0g ／L 、通氧浸出6h 。在最佳浸出 条件下，铜、镍、铁的浸出率分别为9 6 ．6 5 ％、7 ．6 3 ％、 3 9 ，8 4 ％，浸出液含C u3 5 ．9 5g ／L 、N il ．3 1 ∥L 、F e2 ．3 4 g ／I 。，浸出渣含C u1 ．5 1 ％、N i2 7 ．3 6 ％、F e5 ．7 5 ％。 表3 含铜物料金属平衡计算结果 T a b l e3M e t a le q u i l i b r i u mo fe x p e r i m e n t 下转第4 6 页 万方数据 4 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第7 期 E 2 ] 周令治，陈少纯．稀散金属提取冶金[ M ] ．北京冶金工 业出版社，2 0 0 8 3 1 7 3 4 2 ． [ 3 ] 董海刚，刘杨，范兴祥，等．铼的回收技术研究进展[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 6 3 0 3 3 ． [ 4 j 刘红召，曹耀华，高照国．辉钼矿焙烧烟气淋洗液中铼 的富集[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 9 6 3 9 4 2 ． [ 5 ] 彭真，罗明标，花榕，等．从矿石中回收铼的研究进展 [ J ] ．湿法冶金，2 0 1 2 ，3 1 2 7 6 8 0 , E 6 ] 王靖坤，孟晗琪，王治钧，等．高温合金废料氧化酸浸工 艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 5 1 4 ． E 7 ] 徐铜文．从冶炼废液中回收铼的研究[ J ] ．稀有金属， 1 9 9 5 ，1 9 1 1 0 - 1 3 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