1. 研究目的与意义(文献综述)
黄铜矿属于原生矿,是含铜量最丰富的硫化矿,占世界上70%的铜储量。目前我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),其次是辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等。大部分黄铜矿类矿物主要采取火法冶炼,但火法冶炼对矿石品位要求较高,随着铜矿石品位的逐步降低及对能耗和环境保护的要求逐步提高,火法炼铜的弊端已非常明显,相比较而言,湿法炼铜在生产成本、生产投资、生产规模、资源利用程度、产品质量、建设周期、环境污染等方面展现出了很大的优势,尤其对于处理低品位复杂铜矿石的优势更加突出[1]。我国铜矿资源具有复杂共生矿和贫矿多、富矿少的特点。以黄铜矿为主要成分的复杂铜矿已成为湿法冶金挑战的目标,硫化铜矿湿法冶金的核心是黄铜矿的浸出[2]。
近年来国内外学者对黄铜矿的湿法浸出进行了大量的研究,主要方法有氧化浸出、配位浸出和生物浸出,并取得了一定的成果,例如,铜浸出率随着微生物浸出工艺中浸出温度的提高而不断提高,而大多数科研人员认为在常温和中温生物浸出中,其浸出过程中存在钝化层。总之,生物浸铜是一种清洁的工艺,可以有效避免由于二氧化硫的排放对环境造成污染,而且可以用于超低品位黄铜矿的浸出,但目前仍存在一些问题,如浸出时间过长、氧气的消耗量大、作业环境要求苛刻、浸出过程中产生热量的利用不充分、高性能菌种培育困难等,所以生物浸出在黄铜矿中的应用有待进一步发展[3]。而化学氧化浸出,由于操作简单,对进一步理解黄铜矿浸出机理至关重要。氧化浸出从原理上讲,是把黄铜矿中的硫氧化成单质硫或硫酸根,破坏黄铜矿本身的晶体结构,使铜以离子形式进入到溶液相,完成铜的浸出。当氧化剂的电极电位高于硫氧化的电极电位,氧化还原反应就可以发生,这种氧化剂就可作为氧化浸取剂。硫酸作为酸法浸出常用的浸出剂,常用于浸出含酸性脉石矿物的氧化铜矿石,但对于原生硫化铜矿的浸出需加入氧化剂。murr等[4]认为黄铜矿在h2so4-na2cr2o7溶液中的浸出反应式为:
5na2cr2o7 6cufes2 35h2so4→5na2so4 3fe2(so4)3 5cr2(so4)3 6cuso4 12s 35h2o(1)
2. 研究的基本内容与方案
基本内容: 本研究结合单因子实验,系统分析各个反应条件对黄铜矿浸出率的影响,找到黄铜矿浸出过程的主要影响因素及最佳浸出条件,分析浸出过程的反应机理。主要研究工作包括在不同的ph、温度、离子强度以及不同粒度条件下,铜浸出速率以及回收率的差别,旨在量化这些条件对铜浸出速率的影响。
在实际浸出过程中,主要完成固体样品的准备与表征,并在浸出过程中定期对溶液及固体样品进行取样测试分析,利用统计学原理研究分析影响铜浸出速率及回收率的主要影响因素并建立数学模型。
目标:针对不同浸出参数进行详细研究,并通过建立数学模型来量化铜浸出速率与各参数之间的关系。此外,通过对黄铜矿浸出过程中表面生成物的表征测试来研究表面生成物对铜浸出率和回收率的影响,进一步确定其浸出机理。此外,同时掌握溶液离子浓度测试分析及固体表面生成物的测试、分析等,并学会科学论文的撰写。
3. 研究计划与安排
3.1-3.7 矿物的制样及表征
3.8-3.9 药剂的配制
3.9-5.10 按不同实验条件开展实验,定时取样、测试及产物的检测
4. 参考文献(12篇以上)
[1]裴世红,王红心,张翔,等.湿法化学浸出法炼铜的近况及展望[J].当代化工,2003,32(1):30-32.
[2]张永德,李皊值,阮仁满.黄铜矿的湿法冶金工艺研究进展[J].稀有金属,2005,29(1):83-87.
[3]宫晓杰,华晓鸣,宁志强等. 黄铜矿浸出工艺发展现状[j].有色金属,2015,(5):22.
