摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，對(duì)于金屬的冶煉方法也有了日新月異的變化。不斷更新的技術(shù)每時(shí)每刻都在刷新人們的理念。由于我國(guó)自然資源的先天限制，銅礦資源日漸貧窮，濕法煉銅的技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。本文將就目前國(guó)內(nèi)外濕法煉銅的發(fā)展現(xiàn)狀和相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)展開討論，希望能給相關(guān)技術(shù)研究者相應(yīng)的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：濕法冶金 銅 有色金屬

中圖分類號(hào)：TF803 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0102-02

多年前，由于銅的價(jià)值較低，開發(fā)者對(duì)銅的開發(fā)程度不夠，一些品質(zhì)較低的銅未能得到充分的利用。近些年，由于濕法煉銅的技術(shù)和手段不斷被人們挖掘和探索，銅也漸漸被人們重視。隨著銅價(jià)的一路升高，礦床的開發(fā)也因此受到重視，所以有利于開發(fā)低品質(zhì)礦床的濕法冶金工藝也得到了空前的重視和發(fā)展。

1 中外冶金技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及相關(guān)原理

1.1 國(guó)內(nèi)外銅濕法冶金技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

近年來(lái)世界上許許多多公司都在大力投資有關(guān)銅冶煉的項(xiàng)目，濕法煉銅的技術(shù)在國(guó)外也取得了驚人的成績(jī)。自從20世紀(jì)60年代末以來(lái)，世界各地已經(jīng)擁有大大小小近50家浸出-溶劑萃取-電積廠。利智早在20世紀(jì)80年代初采用溶劑萃取-電積工藝生產(chǎn)銅，且生產(chǎn)的量已經(jīng)達(dá)到1.5萬(wàn)t之多，于21世紀(jì)初成為世界生產(chǎn)銅最多的國(guó)家。除此之外，贊比亞、秘魯和澳大利亞等國(guó)的濕法冶銅技術(shù)也在不斷改進(jìn)，近年來(lái)有了飛速發(fā)展。放眼中國(guó)，從20世紀(jì)60年代銅濕法冶金得到開發(fā)以來(lái)，中國(guó)還在浸出、萃取工藝和萃取劑等方面做出了研究。80年代以后逐步完善浸出-萃取-電積工藝且得到初步應(yīng)用。90年代之后，銅濕法冶金技術(shù)不斷發(fā)展，備受矚目，隨后，銅濕法冶金工藝被列入國(guó)家“九五重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，更進(jìn)一步推動(dòng)濕法冶金技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

1.2 銅的生產(chǎn)現(xiàn)狀及銅濕法冶金原理

由于自然條件因素，我國(guó)銅礦產(chǎn)資源相對(duì)貧瘠，大型礦產(chǎn)少，中小型礦產(chǎn)多,貧礦多，富礦少,復(fù)雜金屬礦產(chǎn)多，單一礦產(chǎn)少。因此采礦和選礦的難度大。再原礦產(chǎn)質(zhì)量不高，組成成分復(fù)雜導(dǎo)致選礦成本高，精品礦產(chǎn)質(zhì)量低導(dǎo)致冶煉難度升高。我國(guó)通常采用投資風(fēng)險(xiǎn)小、生產(chǎn)成本低的銅濕法。銅濕法冶金的原理就是將金屬鐵放入硫酸銅溶液當(dāng)中，將硫酸銅中的銅置換出來(lái)。相應(yīng)的化學(xué)方程式：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4。

1.3 氧化銅和硫化銅礦石浸出原理

幾種常見的氧化銅礦物主要有孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦和自然銅。這些礦物浸出液的化學(xué)成分為H2SO4和Fe2（SO4）3。主要的反應(yīng)對(duì)于不同礦物有孔雀石：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4、2CuSO4+CO2+3H2O,硅孔雀石：CuSiO3·nH2O+H2SO4、CuSO4+SiO2+（n+1）H2O,赤銅礦：Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O,藍(lán)銅礦：Cu（OH）2 CuCO3+2H2SO4、Cu（OH）2CuCO3+2H2SO4、2CuSO4+ CO2+3H2O。對(duì)于硫化銅礦石而言，生物氧化浸銅是目前開發(fā)最多發(fā)展最好最快的技術(shù)之一。主要是讓氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌微生物，在35℃以下的酸性高且重金屬濃度高的邊緣環(huán)境下生存。有兩種細(xì)菌氧化浸出機(jī)理：直接作用機(jī)理和間接作用機(jī)理。直接作用機(jī)理是說(shuō)細(xì)菌吸附在礦物表層直接與礦物發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致礦物溶解。間接作用機(jī)理是說(shuō)礦物溶解釋放的亞鐵離子在溶液中氧化成三價(jià)鐵離子，鐵離子作為氧化硫化礦的氧化劑。

2 幾種工程中濕法冶金工藝的應(yīng)用

2.1 濕法冶金工藝的幾種技術(shù)說(shuō)明

濕法冶金工藝主要有三個(gè)技術(shù)步驟：浸出、溶劑萃取、電積。浸出分為槽浸、攪拌浸出、加壓浸出和氯化物浸出。槽浸就是在濃度為50～100g/L的硫酸溶液中浸出1%～2%的氧化礦。這是早期運(yùn)用的比較多的一種方法。攪拌浸出就是在有攪拌浸出裝置的浸出槽中用50～100g/L的硫酸浸出細(xì)沙、氧化礦或硫化礦焙砂。此種方法集合了空氣攪拌和機(jī)械攪拌兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。加壓浸出就是從含有銅的鎳、鈷硫化礦和鎳冰銅中提取有價(jià)金屬的濕法冶金技術(shù)。氯化物浸出就是在95℃高溫下，在FeCl3溶液中浸出硫化銅精礦。溶劑萃取需要萃取劑、稀釋劑以及萃取設(shè)備。萃取劑包括兩種，一種是酮肟類，另一種是醛肟類。酮肟類是由美國(guó)公司開發(fā)的，經(jīng)過(guò)幾代改進(jìn)變成Lix84，這類萃取劑的萃取能力不強(qiáng)，在pH值大于2時(shí)萃取，且對(duì)于Cu或者Fe的選擇性不強(qiáng)。第二種是由英國(guó)開發(fā)，萃取能力強(qiáng)Cu或Fe的選擇性好，酸性強(qiáng)度高的條件下萃取銅，缺點(diǎn)是反萃困難，除非加改質(zhì)劑改變其性質(zhì)。如果想要萃取順利完成，稀釋劑是必不可少的并且在萃取的過(guò)程中扮演者重要的角色。稀釋劑能夠降低有機(jī)相的粘度，溶解萃取劑和改質(zhì)劑，有效改善有機(jī)相的分散和聚結(jié)。除此之外，還影響著萃取劑的最大負(fù)荷能力、操作容量、動(dòng)力速度和金屬離子的選擇性。最后一個(gè)電積是從富銅溶液中提取高質(zhì)量的銅并將電解后的溶液重新返回重新利用。目前而言，電積的技術(shù)相比前兩個(gè)要更為成熟，這些年更是得到改進(jìn)。主要是圍繞降低有機(jī)物夾帶，陽(yáng)極材料的改進(jìn)和陰極銅的致密度控制方面展開以此提高陽(yáng)極銅的質(zhì)量。

2.2 德興銅礦銅回收工藝的應(yīng)用

德興銅礦堆浸試驗(yàn)廠是以露天采礦剝離的廢石作為原料。剝離的廢石通常含有0.1%～0.25%的Cu。如果按照0.25%的臨界品味來(lái)計(jì)算，那么德興銅礦堆浸試驗(yàn)廠的廢石總量能夠達(dá)到8.9億t，在8.9億t當(dāng)中，Cu的含量能夠達(dá)到95.15萬(wàn)t。85%以上的礦石組成成分為最難浸礦石原生硫化礦，在我國(guó)的銅工業(yè)中具有很典型的代表性。早在20世紀(jì)90年代中旬，該試驗(yàn)廠就已經(jīng)建成并且成為國(guó)家“九五科研攻關(guān)項(xiàng)目。它的年度產(chǎn)A類銅礦可達(dá)2000t，銅的成本可達(dá)10450元/t。德興礦產(chǎn)是國(guó)內(nèi)唯一一家能夠應(yīng)用細(xì)菌浸出工藝來(lái)處理原生硫化銅礦石為主要礦石的生產(chǎn)商。他通過(guò)堆浸—萃取—電積技術(shù)，除了能夠從剝離的廢石中回收部分銅做到廢物利用以外，還能夠使在采礦中產(chǎn)生的酸性礦坑水不外流，以免污染自然環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了環(huán)境污染。這種工藝運(yùn)行地很穩(wěn)定，自20世紀(jì)90年代末投產(chǎn)以來(lái)，一直維持著平穩(wěn)運(yùn)行的狀態(tài)。目前最主要的問(wèn)題是：Cu的浸出效率不高，僅有16.59%，在浸出液中Cu離子的濃度和質(zhì)量也沒(méi)有達(dá)到要求的1g/L，一直低于0.6g/L。它的具體工藝流程就是將低品位的含銅礦石經(jīng)過(guò)噴淋浸出為不合格的浸出液和合格浸出液,將合格浸出液經(jīng)過(guò)萃取變成萃余液和負(fù)載有機(jī)相,對(duì)負(fù)載有機(jī)相反萃取變成反萃液和有機(jī)相,保留反萃液進(jìn)行點(diǎn)積就得到了目標(biāo)金屬銅以及貧電解液。在上述過(guò)程中，貧電解液能夠重復(fù)利用，添加在負(fù)載有機(jī)相的反萃取中，萃余液和不合格浸出液可以加在最開始對(duì)低品位含銅礦石的噴淋浸出過(guò)程中，這樣能夠提高物質(zhì)利用率，達(dá)到較高的生產(chǎn)效率。

2.3 紫金山礦業(yè)公司銅回收工藝的應(yīng)用

紫金山銅礦是一所已經(jīng)探明的大型含金銅礦，它的特點(diǎn)是上面為金，下面為銅，儲(chǔ)量比較大，但品味較低。紫金山礦業(yè)的銅儲(chǔ)量達(dá)到125.64萬(wàn)t，Cu的含量為0.68%，S的含量為2058%，As的含量為0.035%，它的主要組成礦物是藍(lán)輝銅礦和銅藍(lán)，排名第二的是輝銅礦、快硫砷銅礦和硫砷銅礦。因?yàn)樵a(chǎn)礦品位低、含砷量高的原因，一般用浮選火法冶煉工藝，這種工藝相對(duì)較傳統(tǒng)，有著投資額大、成本高和污染重的缺點(diǎn)。采用生物浸出工藝擁有比較好的經(jīng)濟(jì)效益。它的化學(xué)工藝有點(diǎn)類似上述的德興銅礦銅回收工藝流程。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，濕法冶金工藝未來(lái)將會(huì)成為全國(guó)乃至全世界處理低品位金屬的手段之一，隨著科技的不斷創(chuàng)新，在不久的將來(lái)，一些目前還不能處理的礦石也會(huì)得到解決，大家可拭目以待。

參考文獻(xiàn)

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