本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種黃銅礦的微波強(qiáng)化浸出方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)銅礦資源的開發(fā)主要利用精選銅礦進(jìn)行“熔煉-吹煉-精煉-電解”的火法煉銅工藝。但是，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，銅礦資源不斷被開采利用，礦石品位越來越低，難以獲得火法冶煉所需品位的銅精礦。另一方面，火法煉銅過程要排放大量的SO₂氣體，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，違背了可持續(xù)發(fā)展的道路和環(huán)境保護(hù)的要求。因此，資源利用率高、環(huán)境污染小的濕法煉銅技術(shù)得以迅速發(fā)展。濕法煉銅通常采用“浸出-萃取-電積”的工藝，浸出介質(zhì)一般為硫酸，浸出的反應(yīng)過程可表示為：

4CuFeS₂+4H₂SO₄+5O₂＝4CuSO₄+2FeSO₄+2H₂O+8S (1)

由式(1)可知，銅礦在溶于硫酸時(shí)會(huì)生成單質(zhì)硫。在浸出過程中，產(chǎn)生的單質(zhì)硫會(huì)包裹住未反應(yīng)的銅礦顆粒，發(fā)生“鈍化”現(xiàn)象，阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，使得浸出效率變低。

為克服“鈍化”問題，已有公示的通過采用物相轉(zhuǎn)換、低溫加壓或生物浸出等方法進(jìn)行浸出。在2005年有色金屬期刊上一篇名為《黃銅礦硫化焙燒相變浸出的研究》的論文提出了一種通過硫化焙燒的方式將黃銅礦進(jìn)行變相預(yù)處理的浸出方案，其中試驗(yàn)表明黃銅礦硫化焙燒后轉(zhuǎn)變?yōu)镃uS和FeS₂，殘余黃銅礦很少，由于CuS極易被氧化浸出,而FeS₂則相反，從而達(dá)到除鐵獲取銅溶液的目的。但是由于焙燒過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫有害氣體，同時(shí)在變相體系中增添硫元素，在最終浸出過程中仍然會(huì)導(dǎo)致“鈍化”發(fā)生。

在申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410014051.X，名稱為《黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝》的專利申請(qǐng)中提供了一種黃銅礦堿熔煉預(yù)處理-低溫加壓浸出工藝，其在黃銅礦中加入堿，先于700-900℃熔煉2-4h，然后將預(yù)處理的黃銅礦在硫酸體系中浸出，浸出溫度90-115℃，浸出時(shí)間2.0-4.0h，氧分壓0.4-0.7MPa，初始硫酸濃度1.4-1.7mol/L，液固比(mL/g)為(4-6)/1，攪拌轉(zhuǎn)速50-1000r/min。雖然該方法有效地解決了黃銅礦浸出鈍化難題，但是其預(yù)處理和浸出條件對(duì)設(shè)備要求較高，并且工藝流程復(fù)雜繁瑣。

而在申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510705297.6，名稱為《一種增強(qiáng)鐵氧化菌種浸出黃銅礦的方法》專利申請(qǐng)公開了一種增強(qiáng)鐵氧化菌種浸出黃銅礦的方法，通過培養(yǎng)過程中補(bǔ)加硫酸亞鐵以實(shí)現(xiàn)高效培養(yǎng)鐵氧化菌種，然后通過離心收集細(xì)胞，最后將不含黃鉀鐵礬的細(xì)胞與黃銅礦浸出得到銅浸出液。該方法能夠有效防止“鈍化”現(xiàn)象，但對(duì)實(shí)際操作要求較高，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求苛刻，同時(shí)培養(yǎng)菌種代價(jià)較大。

綜上，現(xiàn)有的浸出方法都存在一定的缺陷，因此亟需開發(fā)一種既能有效解決“鈍化”問題，又環(huán)保高效的浸出方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種黃銅礦的微波強(qiáng)化浸出方法，該方法綠色環(huán)保，操作簡易，生產(chǎn)周期短并且能夠有消除浸出過程的“鈍化”現(xiàn)象，提高浸出效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

提供一種黃銅礦的微波強(qiáng)化浸出方法，其步驟如下：

1)將粒徑小于0.074mm的黃銅礦與浸出劑溶液混勻，得到混合礦漿；

2)將步驟1)所得混合礦漿進(jìn)行微波強(qiáng)化浸出處理，浸出結(jié)束后過濾得到含銅浸出液。

按上述方案，步驟1)所述浸出劑溶液為硫酸鐵與硫酸的水溶液，其中硫酸鐵濃度為0.04-0.10mol/L，硫酸濃度為0.4-2.0mol/L，所述黃銅礦與浸出劑溶液固液比為2-4g/150mL。

按上述方案，步驟2)所述微波強(qiáng)化浸出的工藝條件為：微波功率為200-500W，浸出溫度為115.6-123℃。所述浸出溫度為混合礦漿的沸點(diǎn)。該沸點(diǎn)受微波功率及礦漿中硫酸的濃度共同影響，因此可通過調(diào)節(jié)微波功率及硫酸濃度控制混合礦漿的沸點(diǎn)。

微波是一種頻率在0.3-300GHz之間具有穿透性的電磁波，因此極易對(duì)物質(zhì)加熱，又由于不同的物質(zhì)具有不同的吸波特性，故且微波具有選擇性加熱的特性，黃銅礦在浸出受熱時(shí)能夠和硫膜產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而使硫膜產(chǎn)生大量的裂紋，有利于浸出介質(zhì)的擴(kuò)散，促進(jìn)固液反應(yīng)的進(jìn)行。由于微波加熱是從物質(zhì)內(nèi)部直接加熱，會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，有效地提高了礦漿的最高溫度，即沸點(diǎn)。同時(shí)礦漿中硫酸的加入使得礦漿的沸點(diǎn)進(jìn)一步提升，在微波和硫酸兩者共同調(diào)節(jié)下，使得礦漿沸點(diǎn)提升至硫膜的熔點(diǎn)，浸出系統(tǒng)的溫度可以升高到115.6-123℃，而硫的熔點(diǎn)是112.8℃，因此高溫會(huì)使硫溶解從而削弱硫?qū)樱瑥?qiáng)化浸出反應(yīng)；微波的快速加熱特性使浸出體系的溫度快速上升，降低了浸出反應(yīng)的總體耗時(shí)。因此，微波強(qiáng)化浸出可有效解決“鈍化”問題。

按上述方案，步驟2)所述微波強(qiáng)化浸出處理的時(shí)間為2-10小時(shí)。

按上述方案，所述方法對(duì)銅的浸出率為35-75％。

本申請(qǐng)將黃銅礦與含硫酸鐵的浸出劑混勻，使用微波對(duì)浸出劑與黃銅礦的混合礦漿強(qiáng)化加熱，浸出結(jié)束后通過過濾得到含銅的浸出溶液。該方法能夠控制浸出礦漿的沸點(diǎn)溫度并對(duì)其進(jìn)行快速有效加熱，使黃銅礦浸出過程產(chǎn)生的硫膜表面溶解且破裂，從而增加黃銅礦表面與浸出劑的有效接觸面積，提高反應(yīng)速率進(jìn)而提高浸出速率。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明對(duì)黃鐵礦原礦要求不高，可以將品位較低、難以采用火法冶煉工藝進(jìn)行冶煉的銅礦進(jìn)行浸出提銅，而且全程不會(huì)產(chǎn)生二氧化硫等氣體，綠色環(huán)保，操作簡便，生產(chǎn)周期短，對(duì)設(shè)備抗腐蝕強(qiáng)度等要求不高；另外，本發(fā)明方法可以從兩個(gè)方面來削弱“鈍化”現(xiàn)象：①通過對(duì)微波功率和礦漿中硫酸濃度的雙重調(diào)節(jié)來控制礦漿的沸點(diǎn)，能夠一定程度上削弱硫?qū)樱虎谕ㄟ^微波對(duì)不同物質(zhì)的選擇性加熱使其產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而使產(chǎn)生的硫膜破裂，強(qiáng)化浸出反應(yīng)，而且微波的快速加熱特性能夠?qū)鱿到y(tǒng)的溫度進(jìn)行快速提升，能有效的減少浸出過程所需的時(shí)間，提高反應(yīng)速率，該方法對(duì)銅浸取率高(采用本發(fā)明方法對(duì)銅的浸出率為35-75％，而采用常規(guī)加熱方法在相同條件下只能達(dá)到30％)，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例3微波強(qiáng)化浸出黃銅礦后的殘?jiān)碾娮犹结樂治鰣D，其中紫色部分是Cu，綠色部分是Fe，紅色部分是S；

圖2為500W微波功率下礦漿沸點(diǎn)與硫酸濃度關(guān)系曲線圖；

圖3為2.0mol/L硫酸濃度下礦漿沸點(diǎn)與微波功率關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

黃銅礦的微波強(qiáng)化浸出方法，其步驟如下：

1)稱取90g黃銅礦(研磨至粒徑小于0.074mm)與浸出劑溶液(浸出劑溶液中硫酸鐵濃度為0.06mol/L，硫酸濃度為0.4mol/L)按固液比2g/150mL混勻，得到混合礦漿；

2)將步驟1)所得混合礦漿進(jìn)行微波強(qiáng)化浸出處理，微波功率200W，浸出溫度為115.6℃，攪拌子轉(zhuǎn)速400r/min，浸出時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，浸出結(jié)束后過濾得到含銅浸出液，銅的浸出率為37％。

實(shí)施例2

黃銅礦的微波強(qiáng)化浸出方法，其步驟如下：

1)稱取90g黃銅礦(研磨至粒徑小于0.074mm)與浸出劑溶液(浸出劑溶液中硫酸鐵濃度為0.06mol/L，硫酸濃度為0.4mol/L)按固液比4g/150mL混勻，得到混合礦漿；

2)將步驟1)所得混合礦漿進(jìn)行微波強(qiáng)化浸出處理，微波功率200W，浸出溫度為115.6℃，攪拌子轉(zhuǎn)速400r/min，浸出時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，浸出結(jié)束后過濾得到含銅浸出液，銅的浸出率為43.6％。

實(shí)施例3

黃銅礦的微波強(qiáng)化浸出方法，其步驟如下：

1)稱取90g黃銅礦(研磨至粒徑小于0.074mm)與浸出劑溶液(浸出劑溶液中硫酸鐵濃度為0.06mol/L，硫酸濃度為2.0mol/L)按固液比4g/150mL混勻，得到混合礦漿；

2)將步驟1)所得混合礦漿進(jìn)行微波強(qiáng)化浸出處理，微波功率500W，浸出溫度為123℃，攪拌子轉(zhuǎn)速400r/min，浸出時(shí)間為10個(gè)小時(shí)，浸出結(jié)束后過濾得到含銅浸出液，銅的浸出率為75％。

在本實(shí)施例中，通過控制微波功率為500W、硫酸濃度為2.0mol/L，可將浸出劑溶液的沸點(diǎn)提高到123℃，而一般加熱下水溶液的沸點(diǎn)為100℃，2.0mol/L硫酸溶液的沸點(diǎn)為102℃，在微波作用下可顯著提高浸出溶液的沸點(diǎn)，削弱硫?qū)樱岣呓鲂省⑸鲜鰲l件浸出后的殘?jiān)M(jìn)行電子探針分析(附圖1所示，其中紫色部分是Cu，綠色部分是Fe，紅色部分是S)可知，黃銅礦浸出過程生成的硫被分散，而不是包裹在黃銅礦的周圍，這為本發(fā)明微波強(qiáng)化基礎(chǔ)削弱“鈍化層”提供了直接的證據(jù)。

如圖2所示為500W微波功率下礦漿沸點(diǎn)與硫酸濃度關(guān)系曲線圖，圖3所示為2.0mol/L硫酸濃度下礦漿沸點(diǎn)與微波功率關(guān)系曲線圖，由圖可知，礦漿沸點(diǎn)與硫酸濃度及微波功率呈正比，隨著硫酸濃度增加，或者微波功率增加，礦漿沸點(diǎn)都會(huì)提高，實(shí)驗(yàn)表明，在本實(shí)施例條件組合(微波功率為500W，硫酸濃度為2.0mol/L)下，獲得銅的浸取率最高。