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冶金百科 | 铜冶金-湿法炼铜小知识(二)

2023-08-31 10:32:43 来源:中冶有色技术网
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简介:筑堆的方法有哪些? 答:筑堆的方法直接影响矿堆渗透性及浸出率指标,甚至影响堆浸工艺的成败。不同的湿法冶金工厂应具体问题研究不同筑堆的方法。
筑堆的方法有哪些?

答:筑堆的方法直接影响矿堆渗透性及浸出率指标,甚至影响堆浸工艺的成败。不同的湿法冶金工厂应具体问题研究不同筑堆的方法。

(1)多堆筑堆法。这种方法是用皮带运输机将矿石堆成许多具有一定高度的矿堆。矿石入堆后,粗粒矿石滚落到了堆边,细粒矿石居于堆中,两种矿石形成了各自粒度区。当推土机将堆顶推平后,堆顶矿石被压实,这样浸液不是从堆边流过,就先快速地流过粗粒区,致使浸液不能均匀地渗透过整个矿堆,浸出效果也相应较差。

(2)多层筑堆法。在多层筑堆法中,矿堆的每层矿石约厚1.5~3m。在目前的生产中每层矿石厚1~7m。当浸完第一层矿石后,既可以将其从浸垫上运走,也可以在上面继续铺筑第二层矿石,这样浸液能够渗滤浸出两层矿石。还可接着

铺筑第三层和第四层矿石。如果处理的矿石粒度较细,通常只铺筑一层矿石,因为在浸出完成后,矿石基本不含有用组分了,可以将其从浸垫上运走弃掉。反之对于粒度大的矿石,需用较长的浸出时间,则采用多层筑堆法,以使较低矿层中的剩余有用组分都被浸出为止,而且不浪费浸垫的有用空间。

(3)前进式筑堆法。前进式筑堆法即入堆时车辆装满矿石用前进式方法进入堆场,车辆从新矿石上面通过。适合于矿石以砂岩铜矿为主,硬度较大,含泥不大于3%,含水不大于2%,不易板结的矿石。单层堆高不小于3m,适宜采用该方法筑堆。由于新矿堆不易板结,采用该方法可以提高处理量,适宜大规模生产电积铜的工厂。

4)后退式筑堆法。后退式筑堆法即入堆时车辆装满矿石用后退方法进入老堆场,到达指定位置后卸新矿石。对矿石含泥高(1.0mm以下细粉矿大于3%)、含水高(水分大于2%)、粒度细、易泥化的矿石,为了防止新入堆矿石被压实、板结,一般采用后退式筑堆法。后退式筑堆法优点是确保矿堆疏松,提高堆浸渗透性,提高金属总回收率。缺点是老堆场被压实,压实部位要在堆入新矿石之前及时疏松,堆高受限制,只能适宜小规模生产或者堆场面积较大的堆海厂筑堆。

堆浸的布液方式有哪些,铜矿石的布液如何操作?

答:堆浸的布液方式主要有以下两种:

(1)喷淋式。通过旋转式喷头的摇摆及旋转,把浸出剂均匀喷洒到矿石堆上部。旋转或者摇摆不需要供电,依靠溶液的冲力使喷头发生旋转或者摇摆,实现喷洒浸出剂的目的。堆浸工艺以喷淋方式为主。喷头的工作压力为0.14~

0.28MPa,在此压力下,喷头覆盖半径达到11~15m。喷头之间的间距一般为2~

6m,压力大,间距可适当增大。喷淋的缺点是:喷淋时,容易把细小颗粒冲刷到矿堆之中,影响堆场的渗透性;喷淋过程中,液体呈雾状暴露于干燥空气之中,干燥、高温季节蒸发量大,耗水及耗酸增加,对于干旱、少雨地区不适宜。

(2)滴灌式。在堆场表面铺设主管道,与主管垂直方向安装支管,沿着支管一定距离安装毛管及滴头,将0滴液滴入堆场。要求滴头不能堵塞,每个滴头流量基本相等。为了防冻,滴灌系统可以埋在矿堆表面0.3~1.0m。滴灌的缺点是:由于滴淋孔很小,非常容易被溶液中的悬浮颗粒堵塞,造成滴淋不均匀现象,导致浸出效果差;滴头埋入矿层下面,堵塞后浸出不均匀也很难被发现;埋入矿堆的毛细管不能再次被利用;滴灌布液的滴头安装密度大,工作量大,成本较高。

铜矿石布液时,浸出剂的硫酸浓度为5~20g/L,Fe³+≥0.3g/L,浸出料液

pH值为1.6~2.0。用泵将浸出剂送到堆场,送达喷头的压力为0.14~0.28MPa,确保正常喷淋。喷淋强度为5~12L/(m²·h),依据矿堆厚度、矿石性质、喷淋时间进行适当调节。为了使空气进入矿堆促进硫化矿的浸出,浸出过程实行定期休闲制度(一般休息时间为30%~60%),即喷淋一段时间后再停止喷淋一段时间,如此反复循环。单层新矿喷淋3~5个月后,浸出率一般为50%~80%。

如何进行氧化铜矿的堆浸?

答:矿石堆浸前先经过破碎,控制粒度不大于20mm,在底部不渗漏、有一定自然坡度的堆矿场上分区分层堆上矿石,每层堆到预定高度层约1~3m,喷洒稀硫酸溶液进行浸出;浸出液自上而下在渗滤过程中将矿石中的铜浸出,得到的浸出液汇集于集液池,用泵送到萃取工序处理。

不同类型铜矿石的搅拌浸出工艺如何选择?

答:搅拌浸出主要分为硫酸浸出法和氨浸法。一般情况下,碳酸盐含量不大于10%、结合氧化铜含量不小于8%时,适宜用硫酸浸出工艺;碳酸盐含量不小于10%,结合氧化铜含量不大于8%时,适宜用氨水-碳酸氢铵浸出工艺。评价适合哪种方法的依据主要是从技术及经济两大方面进行评价,即铜浸出率指标和浸出每吨铜浸出剂的消耗指标。同时要进行多方案小型试验研究,进行扩大试验或者半工业试验研究,多方案比较后才能得到最佳处理方案。

影响搅拌浸出速率的主要因素有哪些?

答:影响搅拌浸出速率的主要因素有:浸出剂浓度及用量、浸出矿浆固液比、浸出温度、矿石粒度、搅拌强度、浸出时间、矿石性质、浸出剂浓度、终点pH值。

如何提高浸出速度?

答:(1)提高溶剂浓度有利于加速酸的扩散和固液间的化学反应,从而加速浸出过程;

(2)提高温度有利于加速扩散及化学反应,有利于降低溶液黏度,增大溶剂和产物的溶解度;

(3)减小焙砂粒度,可以增大与溶剂的接触面积,从而加速浸出过程;

(4)搅拌使固液间进行激烈的相对运动,减小扩散层厚度,更新固液接触表面,加速浸出过程。

细菌浸出铜的主要菌种分类有哪些?

答:参与细菌浸出的主要菌种按照其耐热性可分为3类:

(1)中温菌。主要有硫杆菌类的氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌,钩端螺杆菌类的氧化亚铁钩端螺杆菌。这些菌种的最佳繁殖温度在25~35℃,它们都是靠无机物为营养的自养菌,而且十分好酸性,通常pH值在1.5~2.0为最适宜的酸度。氧化亚铁硫杆菌以氧化亚铁离子或者其盐或低价硫为营养源,能够在纯培养基中很快分解硫化矿。氧化硫硫杆菌仅以低价硫为营养源,不能氧化亚铁离子或其盐。相反的,氧化亚铁钩端螺杆菌只能氧化亚铁离子或其盐,而不能氧化低价硫。因此,这两种细菌单独存在时不能有效地浸取硫化矿,但共存时可很快分解黄铁矿这样稳定的矿物。

(2)嗜热菌。这类细菌主要包括嗜酸硫杆菌属、硫化杆菌属和铁质菌属,在50℃左右的温度下生长在黄铁矿、黄铜矿等矿物上,是叶硫球属菌。

(3)极端耐热菌。这类细菌属于硫球属菌,生长在温泉中,它们能够氧化亚铁离子或者亚铁盐或低价硫,可以在60~70℃分解黄铁矿、黄铜矿,而且速度比氧化亚铁硫杆菌快。这类菌种有的可以自营养,有的需要有机营养物。但是这类菌的特点细胞壁中缺乏肽聚糖,因而比较脆弱,经不起搅拌浸出的摩擦。因此,尽管它们具有良好的浸矿性能,但至今还未在工业上应用。

如何进行细菌的采集和培养?

答:氧化亚铁硫杆菌广泛存在于硫化矿山的弱酸性矿水中,因此可在要进行微生物浸出的矿山或类似矿区采集菌种。采集的菌种要用100~250mL的细口瓶,瓶子要洗干净并消毒。装入1/3的9K培养基,以牛皮纸或棉花塞封口。9K培养基的成分为:(NH)SO43.0g、K2HPO40.5g、MgSO4·7HO0.5g、Ca(NO)0.01g、10mol/L H2SO1mL、14.78% FeSO4300mL、H₂O 700mL。

菌种的繁殖可在100mL的锥形瓶中进行,瓶中先加入30mL 9K培养基,接种5~10mL采集的菌种,置于生化培养箱中,在30℃下恒温培养2~3天。随着细菌的繁殖,培养液的颜色变为棕色,同时pH值降低。最终细菌浓度可达107~108个/L。通常用的计数方法是血球板计数器显微镜下直接计数。另外还有平菌落计数法、比色法、生物量测量法等计数方法。

如何进行细菌的分离和纯化?

答:经过繁殖培养的培养液中还有大量的杂菌,需要经分离、纯化才能得到目的菌株的纯培养基。分离纯化常采用稀释涂布平板法和终点稀释法。前者是将高倍稀释的繁殖培养液涂布在9K琼脂固态培养基上培养。后者是将不同稀释倍数(一般每次差10倍)的繁殖液顺序接种到一组含有9K培养液的小试管中进行培养,如某一个试管经培养后不变色,则认为前一稀释液倍数的培养液中为纯菌种。将分离纯化过的培养基接种到适合杂菌生长的培养基中,如培养结果无细菌生长则所得的是纯目的菌株,否则表明还含有杂菌,还需要再分离纯化。

生物浸出主要的化学反应有哪些?

答:细菌浸出过程包括以下3步:

(1)细菌活动使铁和铜的硫化物被02氧化,氧化生成的Fe²+进入溶液:

CuFeS₂+ 40₂= CuSO₄+FeSO₄               (3-16)

2FeS₂+7O₂+2H₂O=2H₂SO₄+2FeSO₄     (3-17)

(2)细菌使Fe²+氧化成Fe³+:

2H₂SO₄+4FeSO₄+O₂=2Fe₂(SO₄)₃+2H₂O       (3-18)

(3)Fe3+作为溶剂对硫化矿和氧化矿浸出:

Cu2S + 2O2 + Fe2(SO4 )3=2CusO4 + 2FeSO4 (3-19)

CuFeS2+2Fe2(SO4 )3+3O2 +2H2O==2H2SO4 + 5FeSO4+ CuSO4 (3-20)

2H2SO4 + 4FeSO4 +O2== 2Fe2(SO4 )3+2H2O (3-21)
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