低品位氧化铜矿生产电镀级硫酸铜新工艺研究

论文摘要

本研究提出了一种全湿法处理低品位氧化铜矿生产高品质硫酸铜的工艺流程,处理的矿料为云南个旧地区所产的低品位氧化铜矿,该矿石含铜品位为0.95%,属于低品位氧化铜矿。整个试验流程主要分为铜矿硫酸浸出、硫酸铜萃取与反萃、硫酸铜晶体重结晶精制三个部分。试验对该矿进行硫酸浸出研究,对影响浸出的各因素进行了考察,通过试验数据分析和经济效益方面考虑,建议采用常温浸出,液固比为4：1,浸出液配硫酸质量浓度为30g/L,浸出时间50分钟,铜的浸出率为62%。浸出液含铜1.5 g/L,pH=1.5,采用ACORGA M5640萃取,其饱和容量为0.584g/L,试验对影响萃取铜的萃取剂浓度、萃取时间、水相pH及铁浓度等因素进行了研究,确定萃取条件如下：采用单级萃取,萃取剂浓度为20%(V/V),萃取相比O/A=1：3；萃取温度为室温；萃取时间120S；有机相与水相分相时间较快,约40S；铜的萃取率达到90%以上,有0.35%的铁被萃取进入有机相。萃余液含铜约150mg/L,有机相含铜4.8 g/L,萃余液加酸返回浸出；反萃液中硫酸铜的饱和溶解度和硫酸浓度是影响铜反萃效果的重要因素,试验中采用的反萃液为含H2SO4 400 g/L的饱和硫酸铜溶液,反萃液循环反萃,反萃条件为：反萃相比O/A=4：1；温度为20℃；反萃时间为8min；反萃后有机相约含铜450mg/L,铁低于10mg/L。当反萃水相经过蒸发浓缩后,冷却至室温20℃,硫酸铜饱和结晶析出粗硫酸铜晶体,反萃有机相返回萃取。该反萃液对铜反萃率随酸度降低略有下降,每次循环反萃率在94%以上。硫酸铜结晶上夹带少量的杂质和硫酸,试验使用重结晶精制硫酸铜,精制后硫酸铜晶体各指标均达到电镀级硫酸铜标准。本工艺具有以下特点：(1)采用本试验所提出的流程可利用低品位氧化铜矿顺利产出质量较优的电镀级硫酸铜产品,为利用此类矿提供了一种可行的方法。(2)由于采用封闭式循环,溶液在循环过程中不外排,不产生环境污染,流程中没有产生新的污染物,产出物仅为硫酸铜产品和浸出渣。(3)采用M5640萃取和硫酸铜饱和溶液反萃,利用萃取剂的高选择性,减少了硫酸铜中的杂质含量。(4)本流程所使用设备均为常规设备,较易实施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 本课题研究的背景
• 1.3 本课题研究的意义
• 第二章 文献综述
• 2.1 硫酸铜生产方法评述
• 2.1.1 以金属铜为原料生产硫酸铜
• 2.1.1.1 以海绵铜为原料生产硫酸铜
• 2.1.1.2 以紫杂铜为原料生产硫酸铜
• 2.1.2 以铜精矿为原料生产硫酸铜
• 2.1.2.1 以黄铜精矿为原料生产硫酸铜
• 2.1.2.2 以辉铜精矿为原料生产硫酸铜
• 2.1.3 其他方法
• 2.1.3.1 以氧化铜矿为原料生产硫酸铜
• 2.1.3.2 以铜镍废渣为原料生产硫酸铜
• 2.1.4 小结
• 第三章 工艺流程及理论分析
• 3.1 工艺流程
• 3.2 浸出基础理论
• 3.2.1 浸出过程主要反应及热力学分析
• 3.2.2 浸出反应体系电位-pH图分析
• 2O系理论分析'>3.2.2.1 Cu-H₂O系理论分析
• 3+—H₂O系理论分析'>3.2.2.2 Fe³⁺—H₂O系理论分析
• 3.3 溶剂萃取理论
• 3.3.1 影响萃取平衡的因素
• 3.3.1.1 温度的影响
• 3.3.1.2 萃取剂浓度的影响
• 3.3.1.3 pH的影响
• 3.3.1.4 水相组分的影响
• 3.3.1.5 金属离子浓度的影响
• 3.3.1.6 萃取剂的选择
• 3.3.1.7 稀释剂的选择
• 3.4 硫酸铜结晶原理
• 3.4.1 过饱和度与结晶的关系
• 3.4.2 溶解度与结晶方法的选择
• 3.5 能耗分析
• 3.6 结论
• 第四章 试验及结果分析
• 4.1 物料成分及铜矿物物相分析
• 4.2 硫酸浸出试验研究及结果分析
• 4.2.1 试验装置及试剂
• 4.2.2 酸浸条件试验
• 4.3 萃取与反萃试验研究及结果分析
• 4.3.1 实验试剂及设备
• 4.3.2 萃取影响因数实验
• 4.3.3 反萃影响因数实验
• 4.3.4 浸出、萃取及反萃联合试验
• 4.4 粗硫酸铜的精制及结果分析
• 4.4.1 重结晶精制
• 第五章 结论
• 5.1 试验总结
• 5.1.1 浸出条件
• 5.1.2 萃取与反萃
• 5.1.3 粗硫酸铜精制
• 5.2 工艺特点
• 5.3 试验建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录