氨浸理论

铜冶炼烟灰碱浸渣氨浸工艺王胜;张胜全【摘要】以铜冶炼烟灰碱浸渣为原料,研究氨-硫酸铵体系的pH值、总氨浓度、氨铵摩尔比、液固质量比、反应温度、反应时间等因素对铜冶炼烟灰碱浸渣中铜锌浸出的影响规律.结果表明,最佳工艺条件为:总氨浓度为5 mol/L、pH值为10、氨铵摩尔比为2∶1、液固质量比为5∶1,浸出温度为70℃,浸出时间为60 min.此条件下铜和锌浸出率分别为90.6％和92.4％.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2015(006)006【总页数】4页(P20-23)【关键词】铜冶炼烟灰;碱浸渣;氨浸【作者】王胜;张胜全【作者单位】兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TF811在火法炼铜过程中，铜精矿中Pb、Zn、As等低沸点元素挥发、氧化或在气流作用下形成熔炼烟灰和吹炼烟灰[1-3]，烟灰按照收集位置不同分为粗烟灰和细烟灰，其中都含有1%～20%的铜，为提高冶炼总回收率和综合利用有价金属[4-7]，大多数铜冶炼企业都将烟灰返回熔炼系统配料，这样做增加了入炉原料杂质含量，降低了炉子的处理能力并恶化炉况.Pb、Zn、As等有害元素在铜冶炼系统中闭路循环，大多在电解液中富集，导致电铜品级下降，并增加了电解液净化的净液量和难度.因此将烟灰开路，实现综合利用是十分必要的.铜冶炼烟灰综回利用工艺[8]可以分为火法、半湿法、全湿法及选冶联合4大类.采用火法处理普遍存在综合回收水平低、劳动条件差、产生二次污染等问题.湿法处理铜烟灰工艺近年来发展较快，该工艺是利用酸、碱、盐等浸出其中的Cu、Zn、As、In等金属，再利用不同的方法分别处理浸出液和浸出渣[9-13]，工艺流程一般较长.烟灰在烟气逸出过程中与烟气中的O2和SO2等接触而被氧化或硫酸化，因此烟灰中所含的金属均以硫酸盐或氧化物形态存在[13]，这有利于湿法综合利用，但其中As含量在3%～10%，在有价金属利用之前须除去有害元素As[14].碱法除As有氢氧化钠法和氨浸法2种，郑军福[15]用NaOH浸出转炉烟灰，As浸出率达到95%以上，而Ni的浸出率小于0.5%.吴玉林[16]对炼铜烟灰进行碱浸脱As的热力学及动力学研究，表明砷的浸出过程受内扩散控制，浸出动力学方程遵循未反应收缩核模型.由于氨能与Cu、Zn、Ni、Co等形成络合物，对金属具有较高的选择性，适合处理含Cu、Zn的铜冶炼烟灰.杨声海[17]釆用氨-氯化铵浸出高锌低砷烟灰，Zn浸出率超过96%.张恩玉[18]采用碳酸铵溶液浸出铜烟灰，Cu浸出率为85%左右，Pb、Bi、Au、Ag等有价金属富集后返炼铅系统予以回收.本文主要是氨-硫酸铵体系浸出铜冶炼烟灰碱浸渣的工艺研究.碱浸渣氨浸的主要反应如下：1 试剂、设备及实验方法铜冶炼烟灰为白银有色金属集团公司铜业公司的电收尘烟灰，烟灰及碱浸渣化学成分见表1.试剂有表1 烟灰及碱浸渣化学成分表/%Table1 Analysis of chemical components in copper smelting dust and alkali leaching residue/%元素 Cu Zn Bi Pb As Fe烟灰 8.85 10.8 2.03 15.4 4.52 4.87碱浸渣 14.68 22.41 3.19 28.95 1.04 13.33 NaOH、NH3·H2O、（NH4）2SO4等.主要设备有电子天平，BPHSCAN-20 pH 计，VIS723型可见分光光度计等.溶液和渣的化学成分用可见分光光度计分析，数据处理均以溶液中金属离子浓度计.实验装置图见图1.图1 实验装置图Fig.1 Experimental device2 结果分析与讨论氨-硫酸铵溶液浸出铜冶炼烟灰碱浸渣时，渣中Cu、Zn与氨形成稳定络合物进入浸出液[19]，实验过程主要考察了氨水浓度、pH值、NH3/NH4+、液固质量比、温度、时间等因素对Cu、Zn浸出率的影响.通过正交实验确定最佳工艺条件，条件实验研究单一因素对Cu、Zn浸出率的影响规律.2.1 pH值及氨水浓度对Cu、Zn浸出率的影响pH值及氨水浓度对Cu、Zn浸出率的影响如图2、图3所示.由图2可见，当浸出过程pH值为10时浸出率最高，Cu2+、Zn2+的氨络合物最稳定.大于10.5时，溶液中氨挥发较严重，且由于0H-浓度的增大，溶液中的Cu2+、Zn2+易与0H-结合生成沉淀物，从而导致Cu、Zn浸出率下降.挥发氨用稀硫酸吸收，吸收液用于配制硫酸铵溶液.由图3可见，在氨-硫酸铵浸出体系中Cu2+、Zn2+极易与NH3形成稳定络合物进入溶液，氨水是形成氨络合物的来源，随浸出液中游离氨浓度增加稳定区域增大，促进了Cu2+、Zn2+形成氨络合物；总氨浓度大于5 mol/L时，溶液中游离氨的浓度随总氨浓度的增加变化不明显，Cu、Zn的浸出率变化也不大.综合考虑总氨浓度为5 mol/L，pH值为10.图2 pH值对Cu、Zn浸出率的影响Fig.2 Effect of pH on leaching rate of copper and zinc图3 氨浓度对Cu、Zn浸出率的影响Fig.3 Effect of ammonia concentration on leaching rate of copper and zinc2.2 氨铵比对Cu、Zn浸出率的影响图4 氨铵比对Cu、Zn浸出率的影响Fig.4 Effect of NH3/NH4+on leaching rate of copper and zinc氨铵摩尔比对Cu、Zn浸出率的影响如图4所示.由图4可见由于（NH4）2SO4溶液能与氨水形成缓冲溶液维持浸出体系pH值的稳定，增大（NH4）2SO4浓度有助于浸出过程中游离氨的生成，促进其与铜冶炼烟灰碱浸渣中的Cu、Zn形成氨络合物，进而提高Cu、Zn的浸出反应速率与浸出率.但（NH4）2SO4浓度增加到一定浓度时，浸出反应速率受溶质扩散速率控制，Cu、Zn浸出率的增加逐渐减缓，（NH4）2SO4浓度对浸出反应速率的影响变小.且NH3/NH4+对pH值也有影响，NH3/NH4+增加pH值也增加，pH值大于10.5时，会因沉淀的生成使浸出率降低.综合考虑确定氨铵摩尔比为2∶1.2.3 液固质量比对Cu、Zn浸出率的影响液固质量比对Cu、Zn浸出率的影响如图5所示.由图5可见，当铜冶炼烟灰碱浸渣的量一定时，随着液固质量比的增加，溶液中游离氨的总量增加，碱浸渣中可与Cu2+、Zn2+络合的氨总量增加；另外可以使矿浆黏度减小，改善了扩散条件，促使液固两相充分接触，使得 Cu、Zn的浸出率增加.结合浸出率和浸出液中Cu2+、Zn2+浓度，液固质量比取5∶1.图5 液固质量比对Cu、Zn浸出率的影响Fig.5 Effect of L/S on leaching rate of copper and zinc2.4 温度对Cu、Zn浸出率的影响温度对Cu、Zn浸出率的影响如图6所示.由图6可见，随反应温度的升高，氨浸反应所需的活化能降低，Cu2+、Zn2+与氨络合反应的稳定常数也随之增加，浸出率也不断增加.在浸出温度达到70℃后，Cu2+、Zn2+与氨络合反应的稳定常数变化幅度减小，此时Cu、Zn浸出率趋于稳定.温度过高，由于Cu2+、Zn2+与氨形成的氨络合物稳定性降低，且在较高温度下的挥发损失而不利于络合反应的进行，降低了浸出率[20].确定最佳温度为70℃.图6 温度比对Cu、Zn浸出率的影响Fig.6 Effect of temperature on leaching rate of copper and zinc2.5 时间对Cu、Zn浸出率的影响时间对Cu、Zn浸出率的影响如图7所示.由图7可见，增加氨浸时间会使氨浸反应进行得完全和彻底，接近Cu2+、Zn2+与氨络合反应的平衡状态；时间过长，氨浸液中氨因挥发消耗逐渐增大，导致其浓度逐渐降低，浸出率会有所降低.确定最佳时间为60 min.图7 时间对Cu、Zn浸出率的影响Fig.7 Effect of time on leaching rate of copper and zinc3 结论1）氨-硫酸铵法浸出铜冶炼烟灰碱浸渣的最佳工艺条件为:总氨浓度为5 mol/L、pH值为10、氨铵摩尔比为2∶1、液固质量比为5∶1，浸出温度为70℃，浸出时间为60 min.在此条件下Cu和Zn浸出率分别为90.6%和92.4%.2）氨-硫酸铵浸出体系随总氨浓度、液固质量比的增加Cu、Zn的浸出率均呈上升趋势，到达一定程度后趋于平缓；而氨铵摩尔比、浸出时间、温度和pH值超过一定值后浸出率呈下降趋势.3）氨-硫酸铵体系浸出铜冶炼烟灰碱浸渣时，Cu2+、Zn2+极易与NH3形成稳定络合物进入溶液，Zn2+与NH3较Cu2+与NH3形成络合物容易，且Cu、Zn浸出率的变化趋势相近.参考文献：[1]侯新刚,张琰,张霞.从铜转炉烟灰中浸出铜、锌试验研究[J].湿法冶金,2011,1（3):57-59.[2]姜柏秋，张均杰.从铜冶炼电收尘烟灰中综合回收有价金属的实践[J].有色冶金节能(环保与综合利用),2012,12（6）:45-47.[3]吴军,宋祥莉,姜国敏.铜闪速炉烟灰硫酸化焙烧后焙砂浸出试验研究[J].有色金属(冶炼部分),2012（5）:5-7.[4]梁勇，李亮星，廖春发，等.铜闪速炉烟灰焙烧脱砷研究[J].有色金属(冶炼部分)，2011（1）:9-11.[5]Liu Q,Yang S H,Chen Y M,et al.Selective recovery of lead from zinc oxide dust with alkaline Na[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of 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固体废物的物化处理是利用物理化学反应过程对固体废物进行处理的方法，常见的是浮选、溶剂浸出、稳定化/固定化处理等第一节 浮选一、 浮选原理浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通过空气形成无数细小气泡,使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层,然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内,通过适当处理后废弃. 二、浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性,使其易于向气泡附着。

异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类 常用的捕收剂非极性油类捕收剂：煤油、柴油等异极性捕收剂(heteropolar collector ）异极性捕收剂的分子由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）组成，如黄药（ROCSSNa ）和羧酸（RCOOH ）或羧酸盐(RCOONa ）等。

其捕收对象主要取决于极性基的选择性吸附。

非极性捕收剂(non —polar collector)不含极性基的有机烃类，如煤油、柴油等,对具有天然可浮性的物料具有增强作用。

（2）起泡剂：表面活性物质，主要作用在水—气界面上使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并,增大分选界面,提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。

常用的起泡剂：松醇油、脂肪醇等.松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH ）结构式为：（3)调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件.三、浮选工艺 包括调浆、调药、调泡三个程序。

（1）调浆：浮选前料浆浓度的调节,它是浮选过程的一个重要作业。

一般，调整剂系列pH 调整剂 活化剂 抑制剂 絮凝剂 分散剂 典型代表酸、碱 金属阳离子、阴离子HS －、HSiO3－等 O2、SO2和淀粉、单宁等 腐植酸、 聚丙烯酰胺 水玻璃 磷酸盐浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒，往往用较浓的料浆;反之浮选密度较小的废物颗粒，可用较稀的料浆。

低品位氧化锌矿石氨浸工艺影响因素研究魏志聪;方建军【摘要】为了确定氨浸工艺的最佳浸出条件,在试验室采用搅拌浸出的方法,研究了云南兰坪难处理氧化锌矿氨浸的影响因素.其氨浸适宜的浸出条件是:氨浓度3 mol/L,碳酸氢铵浓度1.5 mol/L,磨矿细度-0.074 mm占85％,液固比4∶1,浸出时间2h.在此条件下,获得了锌浸出率72.4％的较好指标.%In order to determine the best leaching conditions of ammonia leaching process, through the method of laboratory stirring and leaching, the effecting elements of ammonia leaching refractory zinc oxide ores of Lanping, Yunnan Province are studied. The optimum conditions are obtained as follows; ammonia concentration 3 mol/L, ammonium bicarbonate 1. 5mol/L,granularity ( -0. 074mm) about 85% , liquid to solid ratio 4:1, and leaching time 2 h. Zinc leaching rate of 72. 4% is obtained under the condition.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2011(020)004【总页数】3页(P70-72)【关键词】氧化锌矿;氨浸;影响因素【作者】魏志聪;方建军【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TF813云南兰坪铅锌矿是目前我国储量最大的铅锌矿床，其特点是锌的平均品位为8%，铅的平均品位为1%〔1〕，矿物组成复杂，矿泥量大，钙镁含量高，铅、锌氧化率高，属极难选矿石，对氧化锌的回收利用，在国内外属于有待攻克的难题〔2〕。

低品位氧化铜矿氨-硫酸铵体系过硫酸铵氧化浸出以过硫酸铵为氧化剂，研究低品位氧化铜矿在氨−硫酸铵体系氧化浸出工艺。

讨论氨/铵离子摩尔比、总氨浓度，氨、硫酸铵和过硫酸铵的浓度，反应温度，液固比，反应时间和搅拌速度等操作条件对铜浸出的影响。

结果表明：在92.8%的矿样粒径小于0.045 mm，氨、硫酸铵和过硫酸铵浓度分别为2.4、1.8 和0.100 mol/L，浸出时间为90 min，温度为30 ℃，液固比(mL/g)为5: 1，搅拌速度为500 r/min 时的优化条件下，低品位铜矿的铜浸出率达87.7%。

火法炼铜作为冶炼硫化铜矿的传统技术，生产了世界上70%~80%的金属铜。

因为过度开采铜矿资源，使得铜矿日益减少和贫化。

目前，复杂多金属伴生铜矿、低品位氧化铜矿及硫氧混合铜矿急需开发利用，同时鉴于社会对环境保护要求的提高，传统的火法炼铜面临挑战。

目前，湿法冶金技术发展迅速且相关研究日渐活跃，对于铜、钴、镍的硫化矿、低品位矿和硫氧混合矿的湿法冶金的方法主要有高压氨浸法、氧压浸出法、氧化焙烧还原氨浸法和氯化浸出法等，这些方法在处理不同的矿物各有优势。

氧化氨浸为一种新兴的湿法冶金技术，即在氨性溶液中添加氧化剂用以氧化硫化矿，促进有价金属元素的溶解。

氧气是研究最多又便宜的氧化剂，高温高压下氧化氨浸主要在浸出高品位的硫化矿和低品位贵金属的硫化物具有一定的优势，但其高温高压的苛刻条件，对设备耐温耐压性能提出了较高的要求，同时高温操作所需能耗较高，因此设备投资和生产成本相应地增加；非贵金属低品位复杂硫氧混合矿采用高温有氧氨浸时，虽然金属的浸出率可能比常温有氧氨浸要高，但高温氧化浸出的生产成本高，因此，采用高温有氧的氧化氨浸处理非贵金属低品位含硫化物的氧化矿，其优势得不到体现；另外，常温常压下有氧的氧化氨浸一般生产周期长，且硫化矿浸出效果欠佳。

BINGÖL 等研究了含孔雀石氧化铜矿在氨−碳酸铵体系中的浸出行为，刘维等研究了孔雀石在铵−氯化氨−乙二胺体系中的溶解热力学行为，孙锡良等研究了复杂氧化铜矿在氨性溶液中浸出技术条件和动力学行为，但这些学者均没有对低品位氧化铜矿中的硫化矿在氨性溶液的浸出进行研究。