專利名稱：一種處理氧化銅礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理氧化銅礦的方法，具體涉及一種由氧化銅礦提取有價(jià)組元銅、鎳、鐵、硅的方法。
背景技術(shù)：
銅在地殼中的平均含量為O. 01%，自然界中已知的銅礦物超過240種，具有工業(yè)價(jià)值的常見銅礦物約有15種。根據(jù)銅化合物的性質(zhì)，銅礦物分為自然銅、硫化礦和氧化礦三種類型。由于銅具有強(qiáng)烈的親硫性，從巖漿源到次生富集帶的各個(gè)富集階段，80%的銅礦物屬硫化物，目前世界上大部分公司均采用硫化銅礦進(jìn)行冶煉。銅礦在自然界的作用下，通 過取代、氧化生成許多氧化銅礦，越接近地表氧化越嚴(yán)重。目前提出的氧化銅礦的處理方法有兩類先選礦再冶煉和直接化學(xué)溶浸法。采用過的幾種主要方法有離析法、氨浸法、酸浸-萃取-電積法和酸浸-置換法。離析法煉銅工藝原理為含氧化銅礦石配加少量煤和食鹽，在中性和弱還原性氣氛中于700 800°C的溫度下，離析出來的金屬銅粒采用浮選法分離，得到的銅精礦經(jīng)熔煉得金屬銅產(chǎn)品。此法設(shè)備投資大、能耗大、環(huán)境污染重。低品位堿性礦石采用氨浸法處理。先進(jìn)行還原焙燒，使結(jié)合氧化銅還原成金屬銅及單體氧化銅，然后浸出。浸出劑是氨水和碳酸銨，常壓浸出溫度50°C，銅以銅氨絡(luò)合物形式被浸出。浸出液經(jīng)加溫蒸煮，使絡(luò)合物Cu (NH3) 4C03分解，生成黑色氧化銅沉淀，再進(jìn)行熔煉，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳?xì)怏w回收，循環(huán)使用。此法在經(jīng)濟(jì)上有待進(jìn)一步改進(jìn)。酸浸-萃取-電積工藝和酸浸-置換法都是用稀硫酸作浸出劑，浸出后得到貧銅液，再萃取富集和鐵屑置換銅，得到海綿銅。這兩種方法酸耗量大且難以過濾。因此，研究處理我國(guó)氧化銅礦的新工藝和新技術(shù)，對(duì)氧化銅礦進(jìn)行綠色化綜合利用具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)氧化銅礦未能合理利用的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種提取氧化銅礦中的銅、鐵、鎳、硅的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下措施實(shí)現(xiàn)將氧化銅礦干燥、破碎后磨細(xì)至80 μ m以下，將磨細(xì)的氧化銅礦粉料與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化銅礦中的銅、鐵、鎳、鋁、鎂等恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的O. 8 I. 5倍，焙燒溫度為300 500°C，時(shí)間為I 3h。焙燒過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有CuO+ (NH4) 2S04 = CuS04+2NH3 +H2O Fe203+4 (NH4) 2S04 = 2NH4Fe (SO4) 2+6ΝΗ3 +3H20 Al203+4 (NH4) 2S04 = 2NH4A1 (SO4) 2+6NH3 +3H20 Ni0+2 (NH4) 2S04 — (NH4) 2Ni (SO4) 2+H20 +2NH3
Mg0+2 (NH4) 2S04 — (NH4) 2Mg (SO4) 2+H20 +2NH3 (NH4) 2S04 = 2NH3 +SO3 +H2O 焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。主要化學(xué)反應(yīng)為2NH3+S03+H20 = (NH4) 2S04焙燒好的熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為2 5 1，溶出過程中進(jìn)行攪拌，溶出時(shí)間為O. 5 2h，溫度為20°C 100°C，溶出結(jié)束后過濾，濾渣主要為二氧化硅，將濾渣脫水制備成產(chǎn)品微娃粉或用作建筑材料。熟料溶出液沉鐵如果溶液中鐵濃度小于lg/L，不需進(jìn)行沉鐵工序。如果溶液中鐵濃度大于lg/L，則用固體碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH在I. 5 2. 5，攪拌反應(yīng)I 2h，反應(yīng)形成黃銨鐵礬，使溶液中鐵濃度小于lg/L。反應(yīng)完畢后過濾，濾渣為黃銨鐵礬，洗滌干燥后在700°C下焙燒I 2h，得到氧化鐵產(chǎn)品，黃銨鐵礬分解過程中產(chǎn)生的尾氣用氨水吸收制備硫 酸銨溶液，濃縮后返回氧化銅礦焙燒工序。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為6Fe3++4S042>2NH4++12H20 — (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 I +12H+
(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 -^6Fe203+4S031 +2NH31 +7 H2O 個(gè)2NH3+S03+H20 — (NH4)2SO4沉鐵后的濾液萃取銅，再進(jìn)行反萃，使反萃后的溶液含銅40 50g/L，電積得到銅產(chǎn)品。萃取銅后得到的溶液如果氧化鋁含量高于5g/L，則用固體碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH至5. O沉鋁，溶液溫度保持在60°C，攪拌反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁產(chǎn)品。沉鋁后的溶液返回溶出工序。浸取液經(jīng)過多次循環(huán)，當(dāng)鎳的濃度達(dá)到lg/L，用碳酸銨沉鎳。當(dāng)鎂的濃度達(dá)到10g/L，用碳酸銨沉鎂。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為Α13++30Γ = Al (OH)3 IΝ 2++20Γ = Ni (OH) 2 IMg2++C0廣+H2O — XMgCO3 · yMg (OH) 2 · zH20 I +Η.


附圖是一種處理氧化銅礦的方法工藝流程圖
具體實(shí)施方案實(shí)施例I所用氧化銅礦組成為Si0251. 30%, CaO 13. 64%, Fe2O3 13. 49%, Al2O3 9. 69%,CuO 5. 30%, MgO 4. 81%，其它 I. 77%。將氧化銅礦干燥、破碎后磨細(xì)至80 μ m以下，將磨細(xì)的氧化銅礦粉料與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化銅礦中的銅、鐵、鎳恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的O. 8倍，焙燒溫度為350°C，時(shí)間為3h。焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。焙燒好的熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為2 1，溶出過程中進(jìn)行攪拌,溶出時(shí)間為2h，溫度為20°C，溶出結(jié)束后過濾，濾渣脫水用于生產(chǎn)建筑。熟料溶出液用固體碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH在I. 5，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)形成黃銨鐵礬，使溶液中鐵濃度小于lg/L。反應(yīng)完畢后過濾，濾渣為黃銨鐵礬，洗滌干燥后在700°C下焙燒lh，得到氧化鐵產(chǎn)品，黃銨鐵礬分解過程中產(chǎn)生的尾氣用氨水吸收制備硫酸銨溶液，濃縮后返回氧化銅礦焙燒工序。沉鐵后的濾液萃取銅，再進(jìn)行反萃，使反萃后的溶液含銅40 50g/L，電積得到銅產(chǎn)品。萃取銅后得到的溶液用固體碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH至5. O沉鋁，溶液溫度保持在60°C，攪拌反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁產(chǎn)品。沉鋁后的溶液返回溶出工序。浸取液經(jīng)過循環(huán)，當(dāng)鎳的濃度達(dá)到lg/L，用碳酸銨沉鎳。當(dāng)鎂的濃度達(dá)到10g/L，用碳酸銨沉鎂。實(shí)施例2所用氧化銅礦組成為=SiO260. 44%, Fe2O3 4. 69%, Al2O3 12. 82%, CuO 7. 42%,MgOlO. 25%, NiO O. 59%，其它 3. 79%。將氧化銅礦干燥、破碎后磨細(xì)至80 μ m以下，將磨細(xì)的氧化銅礦粉料與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化銅礦中的銅、鐵、鎳恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的1.5倍，焙燒溫度為500°C，時(shí)間為lh。焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。 焙燒好的熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為5 1，溶出過程中進(jìn)行攪拌,溶出時(shí)間為O. 5h，溫度為100°C，溶出結(jié)束后過濾，濾渣脫水制備成產(chǎn)品微硅粉。沉鐵后的濾液萃取銅，再進(jìn)行反萃，使反萃后的溶液含銅40 50g/L，電積得到銅產(chǎn)品。萃取銅后得到的溶液用固體碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH至5. O沉鋁，溶液溫度保持在60°C，攪拌反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁產(chǎn)品。沉鋁后的溶液返回溶出工序。浸取液經(jīng)過循環(huán)，當(dāng)鎳的濃度達(dá)到lg/L，用碳酸銨沉鎳。當(dāng)鎂的濃度達(dá)到10g/L，用碳酸銨沉鎂。
權(quán)利要求
1.ー種處理氧化銅礦的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)研磨將氧化銅礦破碎、磨細(xì)至80μ m以下； (2)混料焙燒將磨細(xì)的氧化銅礦粉料與一定量硫酸銨均勻混合進(jìn)行焙燒； (3)溶出將步驟(2)的焙燒熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為2 5: I ; (4)過濾將步驟(3)溶出的物料過濾分離，得到濾液和濾渣； (5)沉鐵若熟料溶出液中鐵濃度大于lg/L，用固體碳酸銨調(diào)節(jié)pH值沉鐵； (6)提取銅沉鐵后的濾液先對(duì)銅進(jìn)行萃取，再進(jìn)行反萃，反萃后的銅溶液進(jìn)行電積，得到銅產(chǎn)品； (7)萃取銅后得到的溶液沉鋁后返回溶出エ序，使鎳、鎂等得到富集，再對(duì)鎳進(jìn)行萃取， 制備鎮(zhèn)廣品，沉續(xù)制備續(xù)廣品。
2.根據(jù)權(quán)カ要求I所述的ー種處理氧化銅礦的方法，其特征在于步驟(2)將磨細(xì)的氧化銅礦粉料與硫酸銨均勻混合，加入硫酸銨的量為氧化銅礦中的銅、鐵、鎳等恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的O. 8 I. 5倍，焙燒溫度為300 500°C，時(shí)間為I 3h。
3.根據(jù)權(quán)カ要求I所述的ー種處理氧化銅礦的方法，其特征在于步驟(4)過濾后得到的濾渣脫水制備成微硅粉產(chǎn)品或用于生產(chǎn)建筑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種綜合利用氧化銅礦的方法將氧化銅礦與硫酸銨混合焙燒，焙燒過程產(chǎn)生的煙氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。焙燒熟料溶出、過濾，得到的濾渣脫水制備成微硅粉產(chǎn)品或用于生產(chǎn)建筑，得到濾液若鐵濃度高于1g/L，用碳酸銨調(diào)節(jié)溶液pH值沉鐵，得到黃銨鐵礬，黃銨鐵礬煅燒制備氧化鐵產(chǎn)品。沉鐵后的溶液萃取銅，反萃后用于電積銅。萃取銅后的溶液沉鋁后返回熟料溶出工序，使鎳、鎂得到富集，再制備鎳產(chǎn)品、鎂產(chǎn)品。本發(fā)明方法工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，生產(chǎn)成本較低，實(shí)現(xiàn)了氧化銅礦的綜合利用，整個(gè)工藝過程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，符合綠色化工業(yè)生產(chǎn)的要求。
文檔編號(hào)C22B3/14GK102732720SQ20121009362
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者王佳東, 申曉毅, 翟玉春, 辛海霞 申請(qǐng)人:東北大學(xué)