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刚果(金)氧化铜钴矿冶炼工艺综述

时间:2019-10-08 14:02
  

  对刚果(金)加丹加省几家有代表性的氧化铜钴矿冶炼企业通常采用的火法和湿法工艺进行介绍和评述。其中该国国有企业生产电铜和电钴等最终产品,而该国中资企业一般生产中间产品或半成品。由于该国氧化铜钴矿冶炼化学试剂和原辅材料缺乏,进口相关试剂、材料提高了企业生产成本。

  刚果(金)矿产和水力等资源极为丰富,盛产有色金属和稀有金属,矿业是其重要的经济支柱。该国地下埋藏着品位很高的氧化铜钴矿,其钴产量占世界第一位。当地企业通常采用火法工艺和湿法工艺处理氧化铜钴矿,2011 年笔者先后考察了加丹加省几家有代表性的氧化铜钴矿冶炼企业,本文将对这些冶炼工艺和产品形态进行介绍。该省利卡西市位于刚果(金)东南部,靠近赞比亚。当地的铜钴矿资源非常丰富,有氧化铜钴矿和硫化铜钴矿,因没有考察到硫化铜钴矿的冶炼工艺,本文只介绍氧化铜钴矿的冶炼工艺。但根据资料介绍,硫化铜钴矿冶炼采用沸腾氧化焙烧工艺,焙烧烟气制酸,焙渣走氧化铜钴矿冶炼的工艺路线。

  刚果(金)除少数大中规模的企业拥有矿山外,大部分中小冶炼企业没有矿山,铜钴矿原料来自企业设置的收购站。所收购得的氧化铜矿(铜高钴低,

  铜计价,钴不计价)铜品位范围分别是8%~40%和6%~45%,氧化钴矿(钴高,钴计价,铜不计价)钴品位范围是2%~20%。

  A 企业是刚果(金)国有企业(含矿山),1929 年投产开始生产铜,1940 年开始生产钴。目前采用湿法工艺处理氧化铜钴矿原矿(含铜2.5%,含钴0.1%~1%)和精矿(含铜20%~25%,含钴2%~2.5%),有电铜和电钴两个生产流程。电铜生产工艺:氧化铜钴原矿和精矿按比例混合处理,混合精矿球磨后采用硫酸还原分步浸出铜钴,浸出温度60~80℃,浸铜时间2h,浸钴时间6 h;加入还原剂焦亚硫酸钠将三价钴还原为二价钴浸出,浸出液经过多次过滤(主要是砂滤)后加铜粒沉硒,送铜电积车间产出电铜。电钴生产工艺:铜电积后液采用硫化、中和、水解脱除铜、铁、镍等杂质,澄清过程广泛使用絮凝剂,脱杂溶液送电钴车间产出电钴,电钴熔化水淬后得到钴粒。

  铜总回收率80%,钴总回收率60%。铜冶炼耗硫酸3.5 t/t 铜;钴冶炼耗硫酸8.5 t/t 钴,耗石灰10 t/t钴。企业现年产电铜约10 kt,年产电钴约500 t。所用试剂除自产硫酸(硫磺制酸,下同)和石灰乳外,皆从南非进口。

  B 企业是中资企业,有2个生产系统分别采用火法工艺和湿法工艺处理从各处收购的氧化铜钴矿,铜品位低于15%的氧化铜矿进湿法系统,钴品位低于1%的氧化钴矿进火法系统。

  火法工艺为电炉还原熔炼生产粗铜和铜钴合金。氧化铜钴矿和熔剂石灰石、还原剂焦炭混合加入电炉,熔炼温度1 200 ℃,产出含铜大于92%的粗铜,浇铸成粗铜块;产出熔融态电炉渣再进另一台电炉并配入焦炭还原熔炼生产铜钴合金,熔炼温度1 400 ℃(铜+钴≥40%)。冶金原理是控制还原剂焦炭的量和熔炼温度来达到分步还原的目的,先在第一台电炉中还原铜,再在第二台电炉中还原铜和钴。年产粗铜和铜钴合金分别约为10 kt 和2 kt,产品销往中国。

  湿法工艺:氧化铜钴矿球磨至100目,采用硫酸和硫化亚铁分步浸出铜钴,浸出液合并经萃取电积产出电铜,定期抽出萃余液,经中和初步除杂后制取粗氢氧化钴。电积铜就地销售,粗氢氧化钴销往中国。该厂自产硫酸,除石灰外,其余化学试剂从中国采购。

  C企业是中资企业,用电炉还原熔炼处理氧化铜钴矿,产铜钴合金。日处理氧化铜钴矿约100 t,产铜钴合金11~13 t。该工艺用石灰石造渣,粉煤还原,合金温度1 250 ℃,渣温1 500~1 600 ℃。雨季精矿水分高,需进入内热式回转窑干燥。精矿、石灰石、煤在精矿库中由抓斗吊到料仓,卸至皮带,分别输送到炉顶的4 个仓;每个仓下有一条皮带分别将三种物料输送到埋刮板中混合;埋刮板中物料再进入到炉顶的2条埋刮板,每个埋刮板有数个下料口。炉顶有料位棒测渣位和合金位。晚自习这样安排效率翻倍!,渣和铜钴合金都采用水淬方式放出。铜钴合金销往中国,渣弃去。

  C 企业采购当地的氧化铜钴矿,一般要求含钴>4%,渣含钴、渣含铜年平均值0.2%~0.4%,铜钴合金含铜+钴30%~40%、镍3%~7%、铁30%~40%、SiO25%~10%。

  D 企业是中资企业,采用湿法工艺处理氧化铜钴矿(含铜5%~10%,含钴2%~5%)。矿石球磨至100目进浸出槽,加热,加硫酸和还原剂硫酸亚铁(现场用萃余液加硫酸和铁粉制成)浸出,浸出硫酸铜钴浆液采用碳酸钙料浆中和调酸后浓密分离,得到底流和清液;清液澄清过滤进行一次萃取,反萃得到富铜液进电积产电铜。一次萃余液合并底流进行搅拌洗涤,固液分离后产出浸出渣洗后外排;滤液澄清后进行二次萃取。二次萃余液用碳酸钙料浆中和调酸后浓密分离,得到底流返回搅拌洗涤;而清液在加热的条件下,采用中和剂氧化镁进行一次中和沉钴、二次中和沉钴,产出粗氢氧化钴为最终产品,中和后液处理后外排或部分回用。电积车间设计简捷,电积槽内放塑料小球隔酸雾,用落地简易吊车吊出装槽,电积铜在90℃泡洗槽中浸泡后取出人工剥片。该企业自产硫酸,年产电积铜约10kt。冶炼铜总回收率95%,钴总回收率88%。

  E企业是中资企业,所处理的氧化铜钴矿含铜高(>10%)、含钴低。先将矿石球磨至100目,用硫酸浸出铜钴,浸出液直接送电积产出电铜,电积后液返

  回浸出氧化铜钴矿;浸出渣洗水经萃取、反萃得到的富铜液送电积槽生产电铜。浸出时未加还原剂,也未加热,浸出钴的浓度较低,最后钴在废水外排时中和得到碳酸钴。企业年产约3 kt 电积铜和少量碳酸钴。

  1)A企业建厂和生产时间很长,铜钴冶炼工艺过程主要是浸出+除杂+电积,而浸出液除杂大多是采用中和、硫化,固液分离过滤基本采用砂滤。因工艺冗长、设备陈旧等原因,铜钴冶炼回收率低,硫酸等试剂消耗多。现在,铜钴冶炼企业中铜钴浸出液除杂基本采用高效脱杂的萃取反萃工艺提纯和富集铜,萃余液中的钴也可以采用萃取反萃工艺提纯和富集,作为生产电钴的原料,固液分离基本采用压滤机或浓密机实现。

  2)B 企业对铜高钴低的氧化铜钴矿采用火法工艺处理,刚果(金)廉价的水电支持了电炉熔炼;而对铜低钴高的氧化铜钴矿采用湿法工艺处理。

  4)D 企业氧化铜钴矿含铜钴较低,采用湿法工艺处理,该工艺过程较长、完整、经典。先分步预浸出铜,再加入现场自制的硫酸亚铁浸出钴,浸出的铜钴浆液在加碳酸钙料浆时加热;进行二次萃取:一次萃取反萃产出的富铜液经电积产电积铜,对一次萃余液和浸出底流搅拌洗涤后清液进行二次萃取;钴被富集到二次萃余液中,二次萃余液二次加氧化镁中和沉钴得到粗氢氧化钴。氧化镁较贵,但加入氧化镁的特点是中和耗酸当量大,沉钴时镁不沉淀,降低了氢氧化钴中杂质含量以及便于粗氢氧化钴的后续提纯工序;中和剂都是采用碳酸钙(石灰石)磨粉制料浆;洗水和料浆大多返回前工序处理等。

  5)E 企业是中资企业,由于处理的氧化铜钴矿含铜高、含钴低,故采用湿法工艺处理,通过控制一定的液固比,得到硫酸铜浓度较高的浸出液,可以直接进行电积,生产含铜达99.9%电铜。因氧化铜钴矿含钴低,主工艺只考虑回收铜,采用简捷设计,不采用还原加热浸出而是采用常温搅拌浸出,省去萃取工序,降低了生产成本。

  1)氧化铜钴矿冶炼一般有二种工艺,即火法工艺和湿法工艺。火法工艺是电炉还原熔炼生产粗铜和铜钴合金,或者只生产铜钴合金。氧化铜钴矿含铜较高并含少量的钴就生产粗铜和铜钴合金,如含铜和钴都不高,预降幅度减少1家,天则直接生产铜钴合金。湿法工艺是氧化铜钴矿还原浸出铜和钴,浸出液处理流程视铜的浓

  度进行选择,若铜的浓度高,浸出液直接送电积车间生产电铜,电积后液氧化中和沉铁、碳酸钠沉铜生产碱式碳酸铜,碳酸钠中和沉钴生产碳酸钴;若铜的浓度低,浸出液送萃取车间富集铜后送电积车间生产电铜,钴不被萃取,在萃余液中中和以粗氢氧化钴或碳酸钴的形式回收钴半成品。

  2)刚果(金)国有企业生产电铜和电钴等最终产品;而中资企业一般生产中间产品或半成品,尽量降低投资和生产成本。

  3)刚果(金)氧化铜钴矿冶炼所需的化学试剂和原辅材料缺乏,企业一般自产硫酸,萃取剂、碳酸钠等都要从国外进口,提高了生产成本。返回搜狐,查看更多

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