复杂铜、铅、锌、银多金属硫化精矿综合回收利用研究

论文摘要

有色金属冶金是典型的资源投入型产业,其生存与发展必须以矿产资源为依托。近年来,由于我国铜、铅、锌等冶金行业的快速发展,优质资源消费增加,资源逐渐枯竭,有色金属的发展受控于资源,有色金属的供应不能满足国民经济发展对其需求,为了保持有色金属的可持续性发展,必须开发利用有色金属的多种资源。我国三江成矿带将是我国重要的有色金属矿产资源地。该矿带的资源特点是各种有色金属相互共生、易浮难分选,获得的精矿相互互含,导致有色金属精矿质量不高,金属回收率低。为了实现资源的高效综合开发利用,必须开发此类共生有色金属精矿的冶炼新技术。本论文以复杂铜铅锌银多金属硫化精矿为原料,与传统冶炼工艺比较后,确定了处理该种类矿石的全湿法冶金新技术,通过实验室全流程的各单元过程系统研究,确定了处理复杂铜铅锌银多金属硫化精矿的全湿法冶金工艺流程。并对其中的主要工序进行了理论分析,主要包括以下内容:1、加压浸出在现有的热力学研究基础上,进行了复杂多金属硫化精矿加压浸出热力学的研究,绘制298K和423K下的CuFeS2-H2O系、ZnS—H2O系、PbS-H2O系、FeS2—H2O系的φ-pH图;在加压釜中通过加压酸浸对复杂多金属硫化精矿进行浸出,通过对温度、时间、硫酸用量、氧压、矿石粒度等条件的考察,确定了最佳浸出条件:对于复杂多金属精矿1:精矿粒度-0.038mm（-400目）≥96%,液固比4∶1,温度～150℃,总压力为1.2～1.4MPa,浸出时间为180min,始酸浓度为145～155g/L,木质素适量,搅拌转速850r/min。在此条件下,各金属的浸出率分别可以达到（%）:Zn～94%、Cu～97%;对复杂多金属精矿2:精矿粒度-0.033mm（-425目）≥99%,液固比4∶1,温度～150℃,总压力为1.2～1.4MPa,浸出时间为180min,始酸浓度为140～150g/L,木质素适量,搅拌转速850r/min。在此条件下,各金属的浸出率分别可以达到（%）:Zn～95%、Cu～96%。2、加压浸出液萃取分离铜首次对富含高铜和高锌的高酸加压浸出液采用萃取的方法进行铜和锌的分离。通过对M5640、LIX973、LIX984三种有机相负载铜能力,萃取温度、混合时间、萃取相比、反萃相比、反萃原液酸浓度等条件对铜萃取率影响的考察,确定适当的萃取剂和萃取工艺:选用M5640作为萃取剂,萃取的合适条件:相比（O/A）4∶1、有机相中萃取剂含量（V/V）25%、混合时间3min、萃取级数11级以上、萃取温度30-40℃;在此条件下,铜的萃取率＞95%。反萃的合适条件:相比（O/A）1∶1、反萃原液游离酸浓度＞250g/L、混合时间2min、反萃级数5级以上、反萃温度30～40℃;在此条件下,铜反萃率＞95%。3、加压浸出渣中元素硫的脱除对富含元素硫、铅、银的加压浸出渣先浮选富集其中的硫精矿,浮选的合适条件为:矿浆浓度为10-20%,粒度为原渣粒度,浮选时2号油用量为10g/t,采用一段粗选-二段精选-三段扫选流程。浮选硫精矿含硫＞60%,浮选硫回收率＞70%,浮选铜回收率＞65%,浮选锌回收率＞65%,浮选铅回收率～8%;对富集后的硫精矿进行蒸馏脱除元素硫,蒸馏温度460-480℃。元素硫挥发率＞98%,其它金属元素的损失率＜0.5%。4、浮选尾渣碳酸盐转化-硅氟酸浸出铅首次采用碳酸盐转化-硅氟酸浸出的方法处理富含硫酸铅的物料。对含铅的浮选尾渣采用碳酸盐进行硫酸铅的转化,通过对转化时间、转化剂用量、转化温度等条件的考察,确定合适的转化条件:温度20-25℃,时间30min（第一次）、30min（第二次）,碳酸氢铵用量为理论量的-0.9倍,氨水和碳酸氢铵摩尔比为1∶1;对转化渣采用硅氟酸浸出的方法进行浸铅研究,考察始酸浓度、浸出时间、浸出温度等因素对浸出过程的影响,确定合适的浸出条件:浸出时温度为-60C,时间为30min,游离硅氟酸浓度为125-150g/L。通过对碳酸盐转化-硅氟酸浸出条件试验的研究,确定最后的浸铅工艺:转化-浸出-转化-浸出,在此条件下铅的浸出率＞94%;5、硫脲浸银在现有的研究基础上,对试验过程中产出的各种含银物料中的银进行了硫脲浸出的研究,并进行了热力学的研究,绘制298KAg2S（Ag）-SCN2H4-H2O系φ—pH图,并对硫脲浸银的机理和动力学进行了研究,建立了动力学方程;考察了硫脲浓度、Fe3+浓度、浸出时间、温度等因素对浸出过程的影响,并由此确定了浸银的工艺条件:两段浸出,浸出温度60-70℃,硫脲浓度:一段55g/L、二段20g/L,液固比（7.5-10）∶1,时间180min,Fe3+浓度～10g/L;在此条件下银的浸出率＞93%。论文的创新点:（1）论文自主研发了从复杂多金属硫化精矿中综合回收铜、铅、锌、银的全湿法工艺流程。（2）论文采用加压浸出的方法处理某地复杂铜铅锌银多金属硫化精矿,并取得很高的铜、锌浸出率。（3）论文研究了从含Cu～40g/L、H2SO4～70g/L、Zn100g/L的高铜高锌高硫酸溶液中萃取分离铜、锌,并根据条件试验研究结果,确定了多级逆流萃取工艺。（4）论文研究了采用碳酸盐转化-硅氟酸浸出的方法处理富含硫酸铅的浮选尾渣的过程,并确定了合适的工艺:两次转化-浸出工艺。（5）论文研究了硫脲浸银过程的动力学,建立了浸出温度、硫脲浓度和Fe3+浓度对其动力学影响的关系式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 国内外研究现状的分析及冶炼工艺的论证
• 1.1 铜冶金概论
• 1.1.1 铜资源与炼铜原料
• 1.1.2 铜的冶炼方法
• 1.1.2.1 铜的火法冶炼
• 1.1.2.2 铜的湿法冶炼
• 1.2 铅冶金概论
• 1.2.1 铅资源与炼铅原料
• 1.2.2 铅的冶炼方法
• 1.2.2.1 火法炼铅
• 1.2.2.2 其它直接炼铅法
• 1.2.2.3 湿法炼铅
• 1.3 锌冶金概论
• 1.3.1 锌资源与炼锌原料
• 1.3.2 锌的冶炼方法
• 1.3.2.1 火法炼锌工艺
• 1.3.2.2 湿法炼锌工艺
• 1.3.2.3 其它炼锌方法
• 1.4 银冶金概论
• 1.4.1 银的资源
• 1.4.1.1 世界银资源
• 1.4.1.2 中国银资源
• 1.4.1.3 银的主要矿物
• 1.4.2 银的提取方法
• 1.4.2.1 氰化法提银
• 1.4.2.2 硫脲法提银
• 1.4.2.3 其它提银方法
• 1.5 国内外研究现状
• 1.5.1 加压浸出过程的研究现状
• 1.5.2 湿法冶金渣中回收元素硫的研究现状
• 1.5.2.1 物理法
• 1.5.2.2 化学法
• 1.5.3 湿法炼铅的研究现状
• 1.5.3.1 铅精矿的直接电解
• 1.5.3.2 铅精矿在氯盐介质中的氧化浸出
• 1.5.3.3 铅氧化物及硫酸盐的浸出
• 1.5.3.4 其它湿法炼铅方法
• 1.5.4 铜萃取的研究现状
• 1.5.5 复杂多金属硫化精矿选冶工艺的研究现状
• 1.6 复杂多金属硫化精矿冶炼工艺的研究背景
• 1.7 复杂多金属硫化精矿冶炼工艺的论证
• 1.8 本课题研究内容和意义
• 1.8.1 研究的基本思路
• 1.8.2 研究的主要内容
• 第二章 试验研究原料的理化性质
• 2.1 复杂多金属精矿1的理化性质
• 2.1.1 化学分析结果
• 2.1.2 X衍射分析结果
• 2.1.3 粒度分析结果
• 2.1.4 物相分析结果
• 2.2 复杂多金属精矿2的理化性质
• 2.2.1 化学分析结果
• 2.2.2 X衍射分析结果
• 2.2.3 粒度分析结果
• 2.2.4 物相分析结果
• 2.3 辅助材料
• 第三章 加压浸出过程的热力学及动力学分析
• 3.1 加压浸出过程的热力学
• 2O系φ—pH图'>3.1.1 ZnS—H₂O系φ—pH图
• 2—H₂O系φ—pH图'>3.1.2 CuFeS₂—H₂O系φ—pH图
• 2O系φ—pH图'>3.1.3 PbS—FeS—H₂O系φ—pH图
• 2—H₂O系φ—pH图'>3.1.4 FeS₂—H₂O系φ—pH图
• 2O系φ—pH图'>3.1.5 MS—H₂O系φ—pH图
• 3.2 加压浸出过程的动力学基础
• 3.3 加压浸出试验研究方法及结果
• 3.3.1 加压浸出试验原理
• 3.3.2 加压浸出试验方法
• 3.3.3 复杂多金属精矿1的加压浸出试验结果
• 2SO₄浓度试验'>3.3.3.1 H₂SO₄浓度试验
• 3.3.3.2 磨矿时间（精矿粒度）试验
• 3.3.3.3 氧气压力试验
• 3.3.3.4 浸出温度试验
• 3.3.3.5 浸出时间试验
• 3.3.3.6 加压浸出再试验研究
• 3.3.3.7 高浓度锌溶液的加压浸出研究
• 3.3.3.8 复杂多金属精矿1一段加压浸出综合试验
• 3.3.4 复杂多金属精矿2加压浸出试验
• 3.3.4.1 磨矿时间（精矿粒度）试验
• 3.3.4.2 氧气压力试验
• 2SO₄浓度试验'>3.3.4.3 H₂SO₄浓度试验
• 3.3.4.4 浸出时间试验
• 3.3.4.5 浸出温度试验
• 3.3.4.6 复杂多金属精矿2一段加压浸出综合试验
• 3.3.5 伴生铁矿物在加压浸出过程中的行为
• 3.3.6 蒸馏后渣的加压浸出
• 3.4 浸出液的中和试验研究
• 第四章 加压浸出渣的脱硫试验
• 4.1 化学法脱硫
• 4.1.1 化学法脱硫原理
• 4.1.2 化学法脱硫试验方法与结果
• 4.2 加压浸出渣浮选硫精矿试验研究
• 4.2.1 浮选浓度试验结果
• 4.2.2 磨矿后不同浮选浓度试验结果
• 4.2.3 浮选产品考查
• 4.3 其它的脱硫试验研究
• 4.3.1 蒸馏
• 4.3.2 热过滤
• 第五章 浸铅试验
• 5.1 浸铅的探索试验
• 5.1.1 硅氟酸直接浸出
• 5.1.2 硫酸铵和氨水的浸铅试验
• 5.2 硫酸铅的碳酸盐转化和硅氟酸浸出的原理
• 5.2.1 硫酸铅的碳酸化原理
• 5.2.2 碳酸铅的硅氟酸浸出原理
• 5.3 碳酸盐转化-硅氟酸浸铅试验结果与讨论
• 5.3.1 碳酸盐转化试验
• 5.3.1.1 转化剂的确定
• 5.3.1.2 碳酸氢铵+氨水用量试验
• 5.3.1.3 液固比试验
• 5.3.1.4 时间试验
• 5.3.1.5 温度试验
• 5.3.1.6 含硫酸铵溶液的碳酸氢铵+氨水转化
• 5.3.1.7 碳酸盐转化过程的动力学分析
• 5.3.2 硅氟酸浸出试验
• 5.3.2.1 硅氟酸浸出碳酸化后渣的时间试验
• 5.3.2.2 硅氟酸浸出碳酸化后渣的温度试验
• 5.3.2.3 硅氟酸浸出碳酸化后渣的浓度试验
• 5.3.2.4 含硅氟酸铅的硅氟酸溶液浸出研究
• 5.3.2.5 硅氟酸浸出过程的动力学分析
• 5.3.3 碳酸盐转化-硅氟酸浸出工艺研究
• 5.3.3.1 常规转化-硅氟酸浸出研究
• 5.3.3.2 棒磨机转化—硅氟酸浸出
• 第六章 硫脲浸银试验
• 6.1 硫脲的基本特性
• 6.2 硫脲浸银原理
• 6.2.1 硫脲浸出银的热力学分析
• 6.2.1.1 硫化银在酸性硫脲溶液里的溶解过程
• 6.2.1.2 硫脲浸出银的电化学基础
• 6.2.2 硫脲浸银动力学分析
• 6.2.2.1 温度对银浸出动力学的影响
• 6.2.2.2 硫脲浓度对银浸出动力学的影响
• 3+浓度对银浸出动力学的影响'>6.2.2.3 Fe³⁺浓度对银浸出动力学的影响
• 6.3 试验结果与讨论
• 6.3.1 时间试验
• 6.3.2 硫脲浓度试验
• 6.3.3 液固比试验
• 3+浓度试验'>6.3.4 Fe³⁺浓度试验
• 6.3.5 温度试验
• 6.3.6 硫脲浸银原料试验
• 6.3.7 银的浸出性能研究
• 6.3.8 硫脲提银工艺的再优化
• 6.3.9 含银硫精矿中银的回收研究
• 第七章 铜萃取试验
• 7.1 萃取及反萃原理
• 7.1.1 Acorga-M5640及其性质
• 7.1.2 LIX系列及其性质
• 7.2 萃取试验方法与结果
• 7.2.1 有机相饱和容量的测定试验
• 7.2.2 相比试验
• 7.2.3 混合时间试验
• 7.2.4 萃取平衡pH试验
• 7.2.5 萃取温度试验
• 7.2.6 多级逆流萃取试验
• 7.2.6.1 萃取等温线的绘制
• 7.2.6.2 M5640多级逆流萃取试验结果
• 7.2.6.3 LIX973的多级逆萃取试验流
• 7.3 反萃试验及结果
• 7.3.1 反萃原液中铜离子浓度试验
• 7.3.2 反萃酸度试验
• 7.3.3 反萃相比试验
• 7.3.4 反萃混合时间试验
• 7.3.5 反萃温度试验
• 7.3.6 多级逆流反萃试验
• 7.3.6.1 反萃等温线的绘制
• 7.3.6.2 M5640多级逆流反萃试验
• 7.3.6.3 LIX973多级逆流反萃试验
• 第八章 推荐工艺流程及主要技术指标
• 第九章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文
• 攻读博士期间参加和负责项目