有色金属科学与工程  2011, Vol. 2 Issue (5): 45-48
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陈光耀, 李显华, 邹魁. 铜精矿焙烧浸出的探索试验[J]. 有色金属科学与工程, 2011, 2(5): 45-48.
CHEN Guang-yao, LI Xian-hua, ZOU Kui. On the roasting and leaching of copper concentrate[J]. Nonferrous Metals Science and Engineering, 2011, 2(5): 45-48.
铜精矿焙烧浸出的探索试验[PDF全文]
陈光耀 , 李显华 , 邹魁     
广西来宾华锡冶炼有限公司，广西 来宾 546115
作者简介：陈光耀(1975-)，男，壮族，冶炼工程师，主要从事有色金属冶炼工艺技术和生产管理工作，E-mail:Johnyboy@163.com
收稿日期：2011-07-23
摘要：介绍了来宾华锡冶炼有限公司铜精矿焙烧浸出的探索试验，重点介绍焙烧脱硫砷和浸出除铁工艺.采用铜精矿焙烧法脱硫砷，铜精矿经低温和高温两段焙烧，铜焙砂中的残硫在1.09 %~0.45 %之间，含砷在1.08 %~0.73 %之间.脱硫率达到90 %~95.65 %，脱砷率在54.43 %~69.19 %之间.而升高温度对铜浸出有利；浸出终酸越高对铜的浸出越有利.通过试验，提高了铜浸出率、减少铁砷浸出的可行性，为下一步硫渣提铜工序技术改造提供技术支持.
关键词：铜精矿    焙烧    浸出    焙烧脱硫砷    浸出除铁    
On the roasting and leaching of copper concentrate
CHEN Guang-yao, LI Xian-hua, ZOU Kui    
Guangxi Laibin Huaxi Smelting Co. Ltd., Laibin 546115, China
Abstract: This paper studies the roasting and leaching of copper concentrate by focusing on roasting desulfurization and arsenic removal along with removing iron from leaching solution. The amount of sulfur residue in calcined copper ranges from 1.09 % to 0.45 % and As ranges from 1.08 % to 0.73 % after two stages of roasting at low and high temperatures. Higher roasting temperature and greater leaching terminal acidity are favorable for copper leaching. High copper leaching rate can't co-exist with high iron leaching for the simultaneous leaching of copper and iron.
Key words: copper concentrate    roasting    leaching    roasting desulfurization arsenic    iron leaching    
0 引言

广西来宾华锡冶炼有限公司(以下简称来冶)锡系统硫渣提铜，采用“硫渣浮选产出铜精矿，铜精矿经焙烧产出铜焙砂，焙砂经硫酸浸出生产电解铜”的生产工艺[1-8].该工艺在2009年竣工投产，在试生产中，硫渣浮选工艺基本达到设计要求.产出的铜精矿含铜在20 %~30 %，但由于硫渣含Fe、As杂质较高，产出的铜精矿含Fe：15 %~24 %.生产过程出现了铜的浸出率低，大量的Fe、As杂质也被浸出的现象.王军等[9]对含Zn、Pb、Sb的复杂铜精矿沸腾焙烧扩大试验进行总结，确定了试验方法，进行了烟气量及烟气浓度的计算，并且确定了沸腾焙烧扩大试验的试验参数.

为了进一步提高铜浸出率，探索减少铁砷浸出的工艺，来冶冶金室于2011年3月开展了铜精矿焙烧浸出小型试验.通过本次小型工艺试验，找出提高铜浸出率、探索减少铁砷浸出的可行性.为来治硫渣提铜工序的技术改造提供了技术支持.

1 工艺流程和原理 1.1 工艺流程

工艺流程图如图 1所示.

图 1 铜精矿焙烧浸出工艺流程图

1.2 原料成分及分析

本次试验的铜精矿为来冶2011年产出的铜精矿，其化学成分如表 1所示.

表 1 来冶2011年铜精矿成分/%
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1.3 基本原理

根据华锡设计院对铜精矿的物相分析，铜90 %以硫化亚铜和硫化铜存在；锡80 %以金属态存在.由于金属锡的熔点较低，铜精矿焙烧，首先要在较低的温度下将金属态锡氧化成为氧化锡，提高物料的熔点，防止焙烧过程结料；然后提高温度，进一步氧化焙烧脱除硫砷杂质.铜精矿焙烧的主要化学反应如下：

2Sn+O2=2SnO；2SnO+O2=2SnO2; 4Fe2As+7O2=8FeO+ 2As2O3；4FeO+O2= 2Fe2O3；Cu2S+2O2= 2CuO+SO2

1.4 主要设备

坩埚温控电阻炉一台，型号：SG2-12-13；额定温度1300 ℃.

1.5 控制条件

低温氧化焙烧：温度：600~700 ℃；时间：2 h.

高温氧化焙烧：温度：800~900 ℃；时间：2 h.

1.6 焙烧试验操作方法

每次先将50 g(干量)铜精矿放入直径为165 mm的瓷碗中，物料厚度约3~4 mm，当温控电阻炉升至所需温度时将铜精矿放入炉内.保持所需温度不变，每隔30 min打开炉门翻动铜精矿1次.2 h低温氧化焙烧作业结束取样后，继续升温至所需温度，保持温度不变每隔30 min打开炉门翻动物料一次，2 h作业结束，取样化验焙砂成分.

(1) 低温氧化焙烧数据.表 2为低温氧化焙烧试验结果.

表 2 低温氧化焙烧试验结果/%
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从低温焙烧数据分析：铜精矿在600~700 ℃低温焙烧2 h.铜精矿含硫在6.59 %~7.51 %之间；含砷在1.95 %~2.18 %之间.虽然硫砷的脱除率不高，但低温焙烧的目的达到了，将金属态锡氧化为氧化锡，提高物料的熔点，防止了焙烧过程粘结.

(2) 铜精矿两段氧化焙烧数据.表 3为铜精矿两段焙烧试验数据.

表 3 铜精矿两段焙烧试验数据/%
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从表 3中可以看出：铜精矿经600 ~700 ℃低温焙烧2 h和800~900 ℃高温焙烧2 h后，铜焙砂含S在1.09 %~0.45 %之间，含As在1.08 %~0.73 %之间，脱硫率达到90 %~95.65 %，脱砷率在54.43 %~ 69.19 %之间.脱砷效果比脱硫效果差.

2 铜焙砂浸出试验 2.1 浸出基本原理

铜焙砂中的CuO、Fe2O3与硫酸反应生成相应的硫酸铜和硫酸铁，其主要化学反应如下：
2.2 原料成分及分析

表 4为本次试验的铜焙砂(两段焙烧)其化学成分.

表 4 两段焙烧后铜焙砂成分/%
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2.3 浸出条件试验

本次条件试验，根据铜焙砂浸出的实际情况，主要考查浸出温度、浸出酸度2个因素对铜铁浸出率的影响.

(1) 浸出温度对铜铁浸出率的影响.本次试验固定条件为：每次投入铜焙砂200 g，始酸80 g/L，溶液1L.浸出时间：2 h.温度梯度：常温、50 ℃、70 ℃、90 ℃ 4个梯度，考察不同温度梯度下，铜浸出率、铁浸出率的变化情况.试验结果如表 5所示.

表 5 两段焙烧后铜焙砂成分/%
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从表 5中可以看出，随着浸出温度的增加，铜焙砂中的铜、铁的浸出率也随之增加.加温浸出对铜的浸出是有利的.

(2) 浸出终酸对铜浸出率的影响.本次试验固定条件为：每次投入铜焙砂200 g；温度：90 ℃，浸出时间：2 h；溶液量1L，缓慢加入硫酸，控制浸出终点pH梯度为：0.5、1.0、2.0、3.0 4个梯度，考察不同终酸梯度下，铜浸出率、铁浸出率的变化情况.试验结果如表 6、表 7.

表 6 不同终点pH下铜、铁的浸出率
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表 7 不同终点pH下溶液成分
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从不同终酸(pH)梯度下，铜焙砂的浸出数据可以看出，随着浸出终点pH的增加，铜焙砂中的铜、铁的浸出率随之减少，即浸出终酸越高对铜的浸出越有利.同时，由于铜焙砂中的铁同步浸出，即使浸出终点pH为3.0时，铜浸出率为82.32 %，浸出渣含铜4.97 %，但铁的浸出率高达80.57 %，浸出液中的铁也有27 g/L.

因此，在浸出终点pH值在0.5~3.0的范围内，希望通过控制终点pH来控制铜焙砂中的铁的浸出是困难的.

3 结论

铜精矿经低温(600~700 ℃)、高温(800~900 ℃)两段焙烧，铜焙砂残S在1.09 %~0.45 %之间；含As在1.08 %~0.73 %之间.脱硫率达到90 %~95.65 %，脱砷率在54.43 %~69.19 %之间.同时，升高温度对铜浸出有利；浸出终酸越高对铜的浸出越有利.由于铜焙砂中的铁同步浸出，希望铜既有较高的浸出率的同时，铁不浸出或少浸出是困难的.

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