氨性溶液中含銅礦物浸出動(dòng)力學(xué)及氧化銅-鋅礦浸出工藝研究.pdf

1、湯丹低品位氧化銅礦和蘭坪低品位氧化鋅礦分別為中國大型氧化銅礦和氧化鋅礦，難以用傳統(tǒng)浮選技術(shù)分離與富集，也不宜直接酸浸。本文采用氨-硫酸銨體系，通過研究不同含銅礦物的浸出行為及氧化銅礦-氧化鋅混合礦的浸出工藝，期望為濕法煉銅/鋅工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。
　　 本文系統(tǒng)研究了幾種含銅礦物在氨-硫酸銨溶液中非氧化氨浸和氧化氨浸的行為，在此基礎(chǔ)上提出低品位氧化銅礦氧化氨浸新工藝和低品位氧化銅礦-氧化鋅礦混合礦催化氧化氨浸新工藝。具體

2、內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　 1.系統(tǒng)研究了孔雀石礦物在氨-硫酸銨溶液中非氧化氨浸過程。通過對比研究孔雀石在氨水溶液和氨-硫酸銨溶液中的浸出行為，發(fā)現(xiàn)氨-硫酸銨體系有利于孔雀石的浸出;在氨-硫酸銨溶液中，影響孔雀石浸出速率的主要因素為反應(yīng)溫度、礦物粒度、氨濃度和硫酸銨濃度;在氨-硫酸銨溶液中，孔雀石的浸出動(dòng)力學(xué)行為符合混合控制的收縮核模型，浸出過程受界面?zhèn)髻|(zhì)和殘留固體膜層擴(kuò)散混合控制，反應(yīng)的表觀活化能為26.75 kJ/mol，浸出動(dòng)

3、力學(xué)方程為:1/3 ln(1-x)+(1-x)-1/3-1=72.37×c2.98(NH3.H2O)c0.94(NH4)2su4(dp)-0.95 e(-3217.5/T)t
　　 2.系統(tǒng)研究了斑銅礦在氨-硫酸銨體系中的氧化浸出行為。研究發(fā)現(xiàn)溫度、反應(yīng)時(shí)間、礦物粒度，過硫酸鈉用量以及氨與硫酸銨濃度是影響斑銅礦氧化浸出的主要因素;斑銅礦浸出動(dòng)力學(xué)行為符合混合控制的收縮核模型，浸出過程受界面?zhèn)髻|(zhì)和殘留固體膜層擴(kuò)散混合控制，反應(yīng)表觀

4、活化能為15.63 kJ/mol，浸出動(dòng)力學(xué)方程為:1/3 ln(1-x)-1+(1-x)-1/3=2.615×10-2 c0.93(NH3.H2O)c0.66(NH4)2SO4 n0.48na2s2o8(dp)0.81 e(-1879.72/T)t
　　 根據(jù)斑銅礦浸出渣XRD分析結(jié)果，提出過硫酸鹽氧化浸出斑銅礦反應(yīng)的可能機(jī)理為:
　　 Cu5FeS4+18.5S2O82-+55NH3+(n+35)/2 H2O=5Cu

5、(NH3)42++41SO42-+35NH4++1/2 Fe2O3·nH2O↓
　　 3.系統(tǒng)研究了低品位氧化銅礦在氨-硫酸銨溶液中非氧化氨浸過程，確定其浸出動(dòng)力學(xué)行為符合擴(kuò)散控制的收縮核模型。在氨-硫酸銨溶液中，影響低品位氧化銅浸出速率的主要因素為氨和硫酸銨的濃度、反應(yīng)溫度、液固比和礦物粒度。浸出渣的化學(xué)物相分析和SEM-EDS分析結(jié)果表明:低品位氧化銅礦中的孔雀石全部浸出、硫化銅礦少量溶解，而硅孔雀石難以浸出，是影響低品位氧

6、化銅礦中銅的浸出的主要原因。
　　 低品位氧化銅礦的浸出行為可用擴(kuò)散控制的收縮核模型來描述，浸出過程受殘留固體膜層的擴(kuò)散所控制，反應(yīng)的表觀活化能為25.54kJ/mol，浸出過程動(dòng)力學(xué)方程為:1-3(1-x)2/3+2(1-x)=4.95×10-3c0.39 NH3H2Oc0.45(NH4)2SO4(L/S)0.33（dp）-0.89e(-3071.56/T)t
　　 4.系統(tǒng)研究了低品位氧化銅礦在氨-硫酸銨溶液中的氧化

7、氨浸過程，確定其浸出動(dòng)力學(xué)符合混合控制的收縮核模型，浸出過程受界面?zhèn)髻|(zhì)和殘留固體膜層擴(kuò)散混合控制，反應(yīng)的表觀活化能為22.91 kJ/mol，浸出動(dòng)力學(xué)方程為:1/3 ln(1-x)+(1-x)-1/3-1=53.46×c52(NH3.H2O)c1.20(NH4)2SO4c0.54Na2S2O8e(-2755.59/T)t由此，首次提出低品位氧化銅礦過硫酸鹽氧化氨浸新工藝。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，過硫酸銨鹽、鈉鹽和鉀鹽等作為氧化劑可以

8、氧化低品位氧化銅礦中的硫化礦，其中以過硫酸銨的氧化效果最好，氧化氨浸的銅浸出率比非氧化氨浸的銅浸出率至少高9％。SEM-EDS及物相分析結(jié)果表明，斑銅礦可以被過硫酸鹽氧化而溶于氨性溶液中。
　　 5.以氨-硫酸銨體系中浸出低品位氧化銅礦得到的Cu(NH3)42+為催化劑，催化氧化浸出低品位氧化鋅礦，提出了以過硫酸鹽為氧化劑，Cu(NH3)42+催化氧化浸出ZnS的反應(yīng)機(jī)理為:ZnS+12NH3+4S2O82-+4H2O+Cu(N

9、H3)42+=Zn(NH3)42++9SO42-+Cu(NH3)42++8NH4+首次提出低品位氧化銅礦和氧化鋅礦混合礦的催化氧化氨浸新工藝。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，浸出溫度，銅礦和鋅礦的質(zhì)量比，液固比，氨、硫酸銨和過硫酸銨的濃度是影響混合礦浸出的主要因素，鋅浸出率比銅浸出率低。浸出渣SEM-EDS分析結(jié)果表明:在氨性溶液中，低品位氧化鋅礦中的硅酸鋅發(fā)生溶解，溶解析出的二氧化硅吸附在礦物表面從而阻礙鋅的進(jìn)一步浸出，鐵酸鋅不被浸出。