黑铜泥鼓风氧化浸出送风方案的优化

祝仕清

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

在湿法冶金浸出中，经常会需要从外界向浸出槽内通入压缩风［1］，主要有两方面作用：一是强化搅拌，保证浸出槽内矿浆成分均匀；二是利用外界通入的气体与矿浆进行化学反应，得到相应产物。

江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂采用常压鼓风氧化浸出黑铜泥，浸出过程需要氧气参与。在原浸出过程中黑铜泥浸出率较低，主要原因是压缩风氧气利用率较低，反应不充分。而影响压缩风氧气利用率的主要因素是压缩风送风方案［2］。

1 黑铜泥浸出送风方案现状

在原黑铜泥浸出过程送风方案中，压缩空气通过管道从槽底送入，利用压缩空气中氧气在浸出槽内对黑铜泥进行常规氧化，方案如图1所示。

图1 原送风方案

方案气体分散效果差，有效停留时间短，导致氧气溶解度小，黑铜泥氧化浸出效果差（浸出率仅在60%左右），有价元素铜浸出率低、渣率高，能源消耗量大［3-4］。因此对送风方案进行了优化研究。

2 压缩风送风方案优化试验

为验证送风方案对黑铜泥浸出效果的影响，用自吸式曝气搅拌装置开展试验。试验条件：反应时间16 h、反应温度80℃、反应酸度110 g／L、初始铜浓度50 g／L、初始砷浓度55 g／L、液固比10，考察黑铜泥处理量与浸出渣率的关系。同时以原送风方案为对比，压缩风压强为0.5 MPa，结果如图2所示。

图2 自吸式曝气搅拌与原送风方案效果对比

图3 优化方案A、B、C

由图2可知，采用自吸式爆气搅拌装置处理黑铜泥，在黑铜泥处理量较低时，浸出渣率低，效果较好，随着黑铜泥处理量的上升，其浸出渣率显著上升。与原方案对比表明，黑铜泥浸出过程压缩风送风方案，对黑铜泥浸出率有较大影响。但由于爆气搅拌装置对设备的密封要求高，且单槽处理能力较小，故该方案在黑铜泥浸出反应体系中不适用［5］。

为提高黑铜泥浸出效果，本研究对原黑铜泥送风方案进行了逐步优化：（1）方案A，将原有槽面插管送风，改为槽底侧面送风，并减小压缩风管出口口径，增大出口压强；（2）方案B，在方案A的基础上，调整出风口在浸出槽内的位置；（3）方案C，在方案B的基础上，在压缩风出口增加压缩风分散器。

验证试验条件：控制反应时间16 h、反应温度80℃、反应酸度110 g／L、初始铜浓度50 g／L、初始砷浓度55 g／L、液固比为10，压缩风压强为0.5 MPa，考察各送风方案在不同处理量时对黑铜泥浸出渣率的影响，结果如图4所示。

图4 各送风方案对黑铜泥浸出渣率的影响

从图4试验结果可以看出，采用优化后的方案C，在降低黑铜泥浸出渣率上有显著效果。方案C，是使压缩风通过一根直管在槽底侧面开孔，通过法兰活套与槽底横向直管连接，将压缩风送到浸出槽搅拌桨底部中心位置，再在搅拌桨底部利用槽底分散器进行均匀分散。

主要技术方案为：使用一DN40直管，在浸出槽槽底侧面开孔，然后通过活套法兰与一根端部封死的直管连接，插到搅拌桨底部中心位置，并在搅拌桨轴心线和底部直管中心线上开上下两个Φ8 mm孔洞，在出风口中心线上方和下方各设置一块挡板。中间四等分处设置四块圆弧形分散板，起到固定作用。安装时将此分散器固定在浸出槽搅拌轴下方，在气体上升的过程通过搅拌轴的转动实现压缩风的再次分散，确保浸出槽内气体分散均匀。

3 优化后生产实例

控制黑铜泥浸出条件：反应酸度110 g／L、反应温度80℃、反应初始铜浓度50 g／L、初始砷浓度55 g／L、液固比10、压缩风压强为0.5 MPa，采用方案C送风，进行黑铜泥浸出工业试验，结果见表1。

表1 黑铜泥浸出数据统计表

由表1可见，经5个批次的黑铜泥浸出工业试验，共处理黑铜泥渣49.50 t，产出浸出渣3.42 t，铜浸出率达97.84%，浸出渣率6.91%。

浸出过程产出的黑铜泥浸出渣平均成分见表2。

表2 产出的黑铜泥浸出渣平均成分 %

4 结 论

优化后的方案C，在黑铜泥常规氧化浸出过程中，黑铜泥浸出渣率可由41.5%以上下降至7.88%以下，铜浸出率提升至96%以上，效果显著。本方案适用于常规湿法冶金生产领域，他具有结构简单、气体分散效果好、适用范围广等特点，本方案已获得国家实用新型专利授权，具有一定的推广应用价值。