MACA体系中铜、镍和金的冶金热力学及其低品位矿的堆浸工艺研究

论文摘要

本文致力于解决我国十分严峻的有色金属富矿资源枯竭这一制约社会发展、经济建设的难题。提出了一种全新的堆浸处理我国蕴藏量较为丰富的低品位复杂有色金属矿物资源的方法—METAL-NH4Cl-NH3-H2O（简称MACA，以下同）体系堆浸法。它不同于传统的酸浸、氨浸和细菌浸出等处理低品位矿湿法冶金方法，具有选择性好，杂质溶出少，堆浸时不发生板结和环境友好等优点。而且，该方法的适用范围较广，不仅适用于从简单氧化矿中提取Au，Ag，Cu，Zn，Ni等有价金属，而且还适用于从复杂的含碱性脉石很高的氧化和硫化混合矿中提取这些金属。 在理论研究方面，文中对MACA体系中铜、镍和金的湿法冶金热力学进行了较系统的研究。所涉及的热力学体系分为两类，一类是对Metal Oxide在NH4Cl-NH3-H2O体系中的热力学溶解度的建模和计算，如Cu（Ⅱ）-NH4Cl-NH3-H2O系和Ni（Ⅱ）-NH4Cl-NH3-H2O系；第二类是对Metal Sulfide或金属在NH4Cl-NH3-H2O体系中浸出时的模型建立及所需要的氧化电位计算，前者如Cu5FeS4-NH4Cl-NH3-H2O系及NiS-NH4Cl-NH3-H2O系，后者如Au-NH4Cl-NH3-H2O，Zn-NH4Cl-NH3-H2O系及Cu-NH4Cl-NH3-H2O系。结果发现，Metal Oxide在NH4Cl-NH3-H2O体系中的热力学溶解度随NH4Cl和NH3·H2O浓度增加而增加；Metal Sulfide或金属Au、Zn和Cu在NH4Cl-NH3-H2O体系中浸出所需的氧化电位随NH4Cl和NH3·H2O浓度增加而先急剧下降，后下降趋缓；由计算结果还得知在除去氧气的情况下，用Zn粉或Cu粉可以从MACA体系中还原回收Au。 在工艺研究方面，分别对汤丹低品位复杂铜矿、金川低品位镍矿和甘肃某低品位金矿进行了MACA体系中的瓶浸试验和柱浸试验。瓶浸试验采用正交设计法研究了反应条件如温度、粒度、搅拌速度、

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 我国有色金属矿物资源现状
• 1.2 低品位金属矿产资源现状和高效利用的必要性及可能性
• 1.2.1 必要性
• 1.2.2 可能性
• 1.3 低品位金属矿湿法冶金评述
• 1.3.1 低品位金属矿的常规湿法冶金方法
• 1.3.2 细菌冶金
• 1.4 堆浸过程介绍
• 1.4.1.适用于堆浸技术提取的金属
• 1.4.2 堆浸洗脱土壤中有害元素
• 1.4.3 堆浸适应的天气和地域情况
• 1.4.4 废堆浸场地的生态恢复
• 1.4.5 堆浸技术的前景及展望
• 1.5 本课题提出的背景和意义
• 1.5.1 本课题的提出背景
• 1.5.2 本课题的研究内容
• 第二章 MACA体系物理化学性质、热力学研究方法及堆浸基本原理
• 2.1 MACA体系的物理化学性质
• 3在水中的溶解度及其挥发性'>2.1.1 NH₃在水中的溶解度及其挥发性
• 2.1.2 MACA体系中氨的挥发性
• 2O系电位-pH图分析'>2.1.3 N-Cl-H₂O系电位-pH图分析
• 2.2 水溶液体系的热力学研究方法
• 2.2.1 常规电位-pH图
• 2.2.2 电算-指数方程法简介
• 2.2.3 MATLAB工程计算语言求解
• 2.3 金属矿物堆浸基本原理
• 2.3.1 堆浸过程中杂质元素的行为
• 2.3.2 堆浸体系中氧与矿物的作用机理
• 2.4 堆浸氧化剂的选择及加入方式探试
• 2.5 本章小结
• 第三章 MACA体系铜矿浸出过程热力学及堆浸工艺研究
• 3.1 铜矿浸出过程热力学分析
• 3-NH₄Cl-H₂O体系平衡'>3.1.1 Cu（Ⅱ）-NH₃-NH₄Cl-H₂O体系平衡
• 5FeS₄-NH₄Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析'>3.1.2 Cu₅FeS₄-NH₄Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析
• 3.2 汤丹低品位铜矿堆浸工艺研究
• 3.2.1 汤丹低品位铜矿的复杂的矿物特性
• 3.2.2 工艺流程
• 3.2.3 试验
• 3.2.4 浸出试验中发生的反应
• 3.2.5 分析方法
• 3.2.6 试验结果及讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 MACA体系中镍矿浸出过程热力学及堆浸工艺研究
• 4.1 镍矿浸出过程热力学分析
• 4Cl-NH₃-H₂O液相平衡'>4.1.1 Ni（Ⅱ）-NH₄Cl-NH₃-H₂O液相平衡
• 4Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析'>4.1.2 NiS-NH₄Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析
• 4.2 金川低品位镍矿的堆浸工艺研究
• 4.2.1 金川低品位镍矿的复杂的矿物特性
• 4.2.2 工艺流程分析
• 4.2.3 试验
• 4.2.4 浸出试验中发生的反应
• 4.2.5 试验结果及讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 MACA体系中金矿冶金热力学及堆浸工艺研究
• 5.1 金矿浸出过程热力学分析
• 4Cl-NH₃-H₂O体系中的物种、相平衡方程与基本热力学数据'>5.1.1 Au-NH₄Cl-NH₃-H₂O体系中的物种、相平衡方程与基本热力学数据
• 5.1.2 热力学模型构建
• 5.1.3 模型求解及结果讨论
• 5.2 MACA体系中金还原提取热力学分析
• 4Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析'>5.2.1 Zn-NH₄Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析
• 4Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析'>5.2.2 Cu-NH₄Cl-NH₃-H₂O体系热力学分析
• 5.2.3 模型求解及结果讨论
• 5.3 低品位金矿的堆浸工艺研究
• 5.3.1 低品位金矿的矿物特性
• 5.3.2 试验流程确定
• 5.3.3 瓶浸试验
• 4Cl-NH₃-H₂O体系中低品位金矿柱浸试验'>5.3.4 NH₄Cl-NH₃-H₂O体系中低品位金矿柱浸试验
• 4Cl-NH₃-H₂O体系中回收金的方法'>5.4 NH₄Cl-NH₃-H₂O体系中回收金的方法
• 5.4.1 锌（铜）置换法来回收MACA体系浸液中的Au
• 5.4.2 活性炭吸附法
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果