铜冶炼酸泥氧压浸出工艺研究

陈一恒, 刘士祥, 董广刚, 魏 栋

(阳谷祥光铜业有限公司， 山东 阳谷 252327)

铜冶炼生产中，火法熔炼、吹炼阶段，金属矿物在高温下氧化与挥发，产生大量烟气和烟尘。铜冶炼烟气在洗涤过程中会有一些不溶于稀硫酸的固体颗粒物沉降、富集[1]。该颗粒物为含铜硒酸泥，呈黑色固体状，含高铜、高硒成分，且含少量金、银。该物料主要成分为：Cu 10%～50%、Se 10%～70%、Pb 1%～20%、Au 5～60 g/t、Ag 100～2 000 g/t。铜硒酸泥中铜主要是单质铜，部分为硫化铜；硒大部分为单质硒，少量为化合态硒。铜硒酸泥成分复杂，单独处理难度较大，一般炼铜厂将其直接返炉处理。也有文献报道利用硫酸化焙烧方法处理铜冶炼酸泥[2]。

针对铜冶炼酸泥的物料特性和成分，本文提出了铜与硒、金、银分离，将硒、金、银渣并入稀贵系统回收的思路。传统氧化脱铜的方法有很多种：硫酸化焙烧、加氧化剂浸出、氧压脱铜等[3-5]。为了尽可能提高铜的浸出率，同时减少硒、金、银等稀贵金属因浸出而造成的分散损失，本文采用了低温氧压浸出的方法处理铜硒酸泥。

1 试验

1.1 试验原料与设备

试验原料为企业自产铜冶炼酸泥，具体成分见表1。

表1 铜冶炼酸泥成分 %

注：*单位为g/t。

试验设备：5 L试验用高压釜，真空抽滤装置，恒温干燥箱，小型电解槽。

试验药剂：98%硫酸，氧气。

试验原料均为企业自产工业级。

1.2 试验原理与试验流程

1.2.1 浸出工艺流程

铜硒酸泥氧压浸出工艺流程见图1。

图1 铜硒酸泥氧压浸出工艺流程图

1.2.2 低温氧压浸出

氧压浸出酸泥的反应机理：氧气在加压条件下溶解度增大，浸出体系中水溶氧增多，氧化性变强，从而达到浸出金属矿物质的目的。

将0.7 kg(干重)铜硒酸泥破碎至80～120目，加入配液槽中，与稀硫酸溶液搅拌均匀。配置压浸前液，液固比4∶1，酸度200 g/L。将压浸前液泵至高压釜中，先升温至70～80 ℃，通入氧气进行氧压浸出，保持压力0.8 MPa，浸出时间6 h，浸出完毕后过滤。反应方程式见式(1)～式(3)。

(1)

(2)

(3)

从反应方程式看出，可以氧压浸出铜及硫化铜，也能氧压浸出硒。试验结果也证明了这一点。加压条件下，绝大部分铜都被浸出，随着温度的升高，硒浸出率增大。本试验探索出低温加压浸出铜硒酸泥工艺，在保证浸出铜效果的前提下，稀有金属硒微量浸出，稀贵金属硒、金、银富集于渣中。

1.2.3 电积

高压浸出液通过电积的方式将液体中的铜电积成阴极铜回收，电积过程中酸得到再生，电积后液可返回加压浸出循环使用。

2 试验结果与讨论

2.1 酸泥氧压浸出

固定其他反应参数不变(酸浓200 g/L、温度90 ℃、时间6 h、液固比4∶1)，考察不同浸出压力对铜、硒浸出效果影响，结果见表2。

表2 不同浸出压力对铜、硒浸出效果影响

根据表2浸出数据可知，压力对铜的浸出率影响较大，压力越高，铜浸出率越高，当压力达到一定值时，增加压力，浸出效果不明显。选取浸出压力为0.8 MPa。

固定其他反应参数不变(酸浓200 g/L、压力0.8 MPa、时间6 h、液固比4∶1)，考察不同浸出温度对铜、硒浸出效果影响，结果见表3。

表3 不同浸出温度对铜、硒浸出效果影响

由表3数据可知，浸出温度对铜、硒的浸出率影响较大，温度越高，铜、硒浸出率越高，而且在试验过程中发现浸出温度130 ℃时，浸出液中有微量的银存在。考虑到稀有金属硒的有效回收，尽量减少硒及银的浸出，避免其分散，浸出温度选择90 ℃。

固定其他反应参数不变(酸浓200 g/L、压力0.8 MPa、温度90 ℃、液固比4∶1)，考察不同浸出时间对铜、硒浸出效果影响，结果见表4。

表4 不同浸出时间对铜、硒浸出效果影响

表4结果显示，随着反应时间的延长，铜的浸出率增加，但达到一定时间后，反应效果不明显，考虑生产效率，选取浸出时间为6 h。

固定其他反应参数不变(压力0.8 MPa、温度90 ℃、液固比4∶1、反应时间6 h)，考察不同酸浓度对铜、硒浸出效果影响，结果见表5。

表5 不同酸浓度对铜、硒浸出效果影响

通过反应式(1)、(2)可以看出，硫酸是参与氧压浸出重要的反应物质之一，随着酸浓度的增加，浸出反应活性增强，铜的浸出率逐步提高，当酸浓达到一定程度时，浸出反应趋于平稳，考虑生产成本，酸浓选择200 g/L。

关于液固比的选择，考虑到以后产出铜硒酸泥成分可能波动，为了保持浸出效果稳定，直接选择液固比4∶1。

通过单因素条件试验确定了最优低温高压浸出条件：压力0.8 MPa、温度90 ℃、酸浓度200 g/L、液固比4∶1、反应时间6 h，铜浸出率96%，硒微量浸出，硒、金、银富集在渣中，可以直接进入稀贵系统卡尔多炉处理，硒、金、银贵金属回收率99%以上。

2.2 浸出液电积

将氧化后液电积处理，电积阳极采用含锑合金铅阳极板，阴极为不锈钢板，电流密度210 A/m2，温度55 ℃，电积时间24 h，电积铜含铜98%，电积后液主要成分：Cu 0.2 g/L、Se 0.26 g/L、As 0.6 g/L、Pb 0.05 g/L、Au 0.000 5 g/L、Ag 0.000 5 g/L、H2SO4201 g/L。电积铜可以返火法精炼工序生产阳极铜，电积后液返回加压浸出工序循环利用。

3 结论

低温氧压浸出铜硒酸泥，铜浸出效果好，铜浸出率96%以上,硒、金、银、铅基本没有被氧化浸出，完全进入渣相，贵金属金、银、硒在渣中得到富集，为稀贵系统回收金、银、铅、硒打下了良好的基础。该工艺在保证铜硒酸泥浸出脱铜效果前提下，解决了高温氧压条件下部分银、硒氧化浸出的问题，避免了银、硒分散而导致贵金属回收率降低，铜电积后液可以返回浸出工序循环利用，降低原料成本。