林蜀勇 李正要

(1.江西一元再生资源有限公司；2.北京科技大学土木与环境工程学院)

某硫酸渣中铜的浸出试验

林蜀勇1李正要2

(1.江西一元再生资源有限公司；2.北京科技大学土木与环境工程学院)

某硫酸渣-0.043 mm 占65%，铜品位为0.81%，其中硫酸铜占总铜的40.74%，自由氧化铜占总铜的30.87%，硫化铜占总铜的8.64%，结合铜占总铜的19.75%，属宝贵的二次资源。为开发利用该二次资源，采用硫酸酸浸工艺进行了铜回收试验。结果表明，硫酸渣在不磨矿、浸出酸度为18%，浸出时间为4 h，液固比为4∶1，浸出温度为50 ℃，搅拌转速为500 r/min，BKJ用量为3%的情况下浸出，铜浸出率可达78.46%。

硫酸渣 酸浸 助浸剂

硫酸渣是制备硫酸过程中产生的焙烧渣[1]。硫酸渣中大多含有一定量的有价元素，是宝贵的二次资源。全国每年有上千万吨硫酸渣排出[2]，但利用率不到50%[3-4]，目前硫酸渣多被送往水泥厂作为水泥原料。

某冶炼厂的硫酸渣含铜较高，直接堆排会造成资源浪费，因此进行了硫酸渣浸铜试验。

1 硫酸渣的性质

硫酸渣-0.043 mm 占64%，主要化学成分分析结果见表1，铜物相分析结果见表2。

表1 硫酸渣主要化学成分分析结果 %

成分CuPbZnSSiO2Al2O3Fe2O3CaO含量0.810.230.312.2442.127.7728.181.96

由表1可见，硫酸渣铜品位为0.81%，具有较高的回收价值。

表2 铜的化学物相分析结果 %

由表2可见，硫酸渣中铜的赋存状态十分复杂，以硫酸铜形式存在的仅占总铜的40.74%，以自由氧化铜形式存在的铜占30.87%，以硫化铜形式存在的铜占8.64%，另有19.75% 的铜与铁、硅结合，形成结合铜，这部分铜较难回收。

2 试验结果与讨论

2.1 磨矿细度对浸铜的影响

浸出过程在硫酸渣的固-液相界面进行多相反应，硫酸渣的细度对浸出效果有重要影响[5-6]。磨矿细度对浸铜影响试验用硫酸调节酸度，试验固定浸出液的酸度为10%，浸出温度为常温(25 ℃)，液固比3∶1，搅拌转速为500r/min，浸出时间为3h，试验结果见图1。

图1 磨矿细度对浸铜效果的影响

由图1可见，随着磨矿细度的增加，铜的浸出率下降。故从节能、增效角度考虑，确定硫酸渣不磨矿直接进行硫酸浸出。

2.2 浸出酸度对浸铜的影响

铜的浸出速度主要取决于浸出剂硫酸的初始浓度，硫酸的初始浓度愈高，浸出速度愈快。浸出酸度对浸铜影响试验的硫酸渣不磨矿，浸出温度为常温，液固比3∶1，搅拌转速为500r/min，浸出时间为3h，试验结果见图2。

图2 浸出酸度对浸铜效果的影响

由图2可见，提高浸出液的酸度铜浸出率呈先快后慢的上升趋势。因此，确定浸出酸度为18%。

2.3 浸出时间对浸铜的影响

浸出时间对浸铜影响试验的硫酸渣不磨矿，浸出酸度为18%，浸出温度为常温，液固比3∶1，搅拌转速为500r/min，试验结果见图3。

图3 浸出时间对浸铜效果的影响

由图3可见，铜的浸出率随浸出时间的延长呈先快后慢的上升趋势。因此，确定浸出时间为4h。

2.4 液固比对浸铜的影响

液固比对浸铜影响试验的硫酸渣不磨矿，浸出酸度为18%，浸出时间为4h，浸出温度为常温，搅拌转速为500r/min，试验结果见图4。

图4 液固比对浸铜效果的影响

由图4可见，铜的浸出率随液固比的增大而上升。综合考虑，确定浸铜的液固比为4∶1。

2.5 浸出温度对浸铜的影响

浸出温度对浸铜影响试验的硫酸渣不磨矿，浸出酸度为18%，浸出时间为4h，液固比为4∶1，搅拌转速为500r/min，试验结果见图5。

图5 浸出温度对浸铜效果的影响

由图5可见，随着浸出温度的升高，铜浸出率呈先快后慢的上升趋势。基于浸出温度升高会加剧对设备的腐蚀，且增加浸出成本。因此，确定浸出温度为50 ℃，对应的铜浸出率达64.96%。

2.6 助浸剂BKJ用量对浸铜的影响

由于铜渣中含有部分结合铜和硫化铜，难以被硫酸常规浸出，因此，对硫酸浸铜进行了助浸剂BKJ用量(与硫酸渣的质量比)试验。BKJ对浸铜影响试验的硫酸渣不磨矿，浸出酸度为18%，浸出时间为4h，液固比为4∶1，浸出温度为50 ℃，搅拌转速为500r/min，试验结果见图6。

图6 BKJ用量对浸铜效果的影响

由图6可见，随着BKJ添加量的增大，铜浸出率呈先上升后下降的趋势，高点在BKJ添加量为3%时，对应的铜浸出率为78.46%。这主要是由于BKJ加入酸浸体系后，BKJ与硫酸反应迅速生成新的强氧化物，强化了硫酸对硫化铜、结合铜的浸出，即常规酸浸过程演变成了强氧化酸浸过程，从而改善了难浸铜的浸出效果。因此，确定助浸剂BKJ的用量为3%。

3 结 论

(1)某硫酸渣铜品位为0.81%，其中硫酸铜占总铜的40.74%，自由氧化铜占总铜的30.87%，硫化铜占总铜的8.64%，结合铜占总铜的19.75%。

(2)硫酸渣(不磨矿)在浸出酸度为18%，浸出时间为4 h，液固比为4∶1，浸出温度为50 ℃，搅拌转速为500 r/min，BKJ用量为3%的情况下，铜浸出率达78.46%。

[1] 李振飞,文书明,周兴龙,等.我国硫铁矿加工业现状及硫铁矿烧渣利用综述[J].国外金属矿选矿，2006(6):10-13.

[2] 朱昌洛,沈明伟.高砷高硫硫酸渣综合利用探索性试验[J].云南冶金,2011(2):37-39.

[3] 徐光泽.硫铁矿烧渣回收铜金属的工艺研究[J].硫酸工业,2009(11):38-39.

[4] 叶志平,何国伟.硫酸渣资源化及其以废治废技术研究[J].华南师范大学学报,2010(2):72-74

[5] 占寿祥,郑雅杰.硫铁矿烧渣酸浸反应动力学研究[J].化学工程,2006(11):36-38.

[6] 周 海,徐光泽,田 雪,等.硫铁矿烧渣酸浸铜反应动力学研究[J].化学工业与工程技术,2010(4):5-8.

Study on Copper Leaching from Pyrite Cinder

Lin Shuyong1Li Zhengyao2

(1.Jiangxi Yiyuan Renewable Resources Co. Ltd.；2.School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing)

There is 0.81% Cu a pyrite cinder with particle size of is 65% passing 0.043 mm. Coppers exist in copper sulfate, free copper oxide, copper sulfide, binding copper accounted for 40.74%, 30.87%, 8.64%, and 19.75% respectively. It′s a precious secondary resource. Copper recovery by sulfuric acid leaching process was conducted for development and utilization of the resource. The results indicated that, copper leaching rate can reach 78.46%, at leaching acidity of 18%, leaching time of 4 h, liquid-solid ratio of 4∶1, leaching temperature of 50 ℃, stirring speed of 500 r/min, BKJ dosage of 3%, and with no grinding operation.

Pyrite cinder, Acid leaching, Leaching aid

2015-04-18)

林蜀勇(1976—)，男，工程师，334200 江西省德兴市银鹿工业园区。