湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中的应用探讨

张海涛

摘 要：我国拥有非常丰富的矿产资源，为社会经济的持续发展做出了重要贡献，随着开采力度的不断增加，铜矿尾砂越来越多，对周围环境造成了不同程度的影响。但在铜矿尾砂中含有一定量的铜资源，是生产阴极铜板的主要原料。湿法冶金法就有成本低、绿色环保等特性，是目前实现铜矿尾砂回收利用的主要方法。基于此，本文结合实际案例，对湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中的应用做了如下探讨。

关键词：湿法冶金法；铜矿尾砂；酸浸；萃取；电迹

0 引言

湿法冶金法涉及三个流程，包括：酸浸（L）、萃取（SX）、电积（EW），是回收利用铜矿尾砂的主要方法，应用得当日处理铜矿尾砂可到1500t，随着我国矿产资源事业的不断发展，湿法冶金法愈发先进，各项工艺日趋成熟，具有非常广泛的应用前景。基于此，本文结合实际案例，对湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中的应用做了如下探讨。

1 案例分析

某铜业有限公司，以铜矿尾砂为原材料，采用“酸浸-萃取-电积”湿法冶金法进行回收再利用铜元素和铁元素，生产阴极铜板和铁精矿，日处理铜矿尾砂达到1500t，年处理50万t。通过不完全统计，每650万t铜矿尾砂，铜金属的含量在5.8万t左右，铁金属的含量在12.4万t左右，具有非常庞大的潜在经济价值以及巨大的再回收利用价值。铜矿尾砂中多元素分析结果如表1所示：

2 湿法冶金法的原理

湿法冶金法指的是在低温下（通常低于100℃），用适当的溶剂处理矿石、精矿或者半成品，促使其中的金属溶解到溶液中，和不溶解的脉石及其杂质进行分离。然后从溶液中提取出所需的金属。主要包括：酸浸-萃取-电积三个步骤。浸出分为槽浸、搅拌浸出、加压浸出和氯化物浸出。槽浸就是在浓度为50～100g/L的硫酸溶液中浸出1%～2%的氧化矿。这是早期运用的比较多的一种方法。搅拌浸出就是在有搅拌浸出装置的浸出槽中用50～100g/L的硫酸浸出细沙、氧化矿或硫化矿焙砂。此种方法集合了空气搅拌和机械搅拌两种方法的优点。是目前铜矿尾砂回收再利用中，比较常用的技术，加压浸出就是从含有铜的镍、钴硫化矿和镍冰铜中提取有价金属的湿法冶金技术。但在具体应用过程中容易受到冶金效率和成本的影响，湿法冶金法多应用低品位矿石或者铜矿尾砂组回收再利，在稀有金属冶金中占很大的比重，可以所很多金属的提取都需要湿法冶金法来完成，具有良好的发展前景，具体原理图如图1所示：

就我国目前有色金属冶金过程中，铜产量15%～20%，通过湿法冶金法获得；锌产量约40%，通过湿法冶金法得到，金银金属也大多通过湿法冶金法来提取[1]。和火法冶金法相比，湿法冶金法具有的优势主要体现在以下几个方面：1）提取金属的回收率更高，原材料综合利用率比较大；2）可直接处理难选或者难熔的贫矿及铜矿尾砂；3）燃耗比较低，整个生产过程容易控制；4）对周围自然生态环境的影响比较小。

3 湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中的应用

湿法冶金法具有绿色环保、低碳节能、回收率高等特点，被广泛铜矿尾砂、氧化铜矿、铜矿表层剥离土等金属资源回收再利用中。随着我国工业生产技术的不断发展，湿法冶金法已经非常成熟，在目前生产达标阴极铜板的主要技术。

3.1应用流程分析

湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中的应用流程如图2所示：

图2中铜矿尾砂来自于当地尾砂库，经过冲洗去除石块、树枝等杂物，进入酸浸矿浆中进行充分搅拌，接着加入适量的浓硫酸进行稀释，完成硫酸浸出。把铜矿尾砂中56%酸溶铜全部浸出，酸浸矿浆流入串联的浓密机中，以萃取液作为洗涤水，对酸浸矿浆进行逆流洗涤[2]。

萃取工段的铜料液，进行沉淀后进行人工萃取，把铜料液中品位比较低铜全部富集到富铜液中，形成品位比较高的铜液，并把排除的萃取液重新返回到上料和末级浓密机中，以作为洗涤水进行循环使用。

富铜液作为电解液，流入电解槽中，通上直流电进行电积作业，促使富铜液中的铜元素可以沉积在阴极板上形成达标的阴极铜板。而从电解槽中流出电解液通过反萃取，重新回到萃取槽中进一步提升铜品位，形成的富铜业再流入电积工段的电解槽中进行电积作业，如此反复循环[3]。

末级浓密机底流入选铁工段中，加入适量的回水和清水进行稀释，再进行三级开路磁选，形成铁精矿可进行成品出售。此外，铁尾矿矿浆经过离心机脱水以后，矿渣可出售建材生产厂或者水泥厂，回水可循环使用。

通过上述工艺，可促使铜矿尾砂中的金属铜和铁，不断以阴极铜板和铁精矿的形态提炼出来。

3.2 应用过程中的经济技术指标

在本铜业有限公司，主要通过湿法冶金法回收利用铜矿尾砂，阴极铜板和铁精矿的形态提炼出来，主要的经济技术指标包括：日铜矿尾砂处理量为1500t；铜浸出率为56%，洗涤率为90%，萃取率为95%；电积回收率在99%以上；铜总回收率为50%，铁会回收率为48%；阴极铜板年产量为1500t，以6万元一吨计算，企业年工业产值为10500万元，经营利润在1800万元以上[4]。

3.3低碳节能环保减排举措

该铜业有限公司从建设长期到运行过程中，为响应国家新时期的号召，把低碳节能环保减排发展企业经营发展的首位，以推进低碳经济、绿色经济、循环经济为企业发展的主要战略方针，主要举措有以下几种：

第一，以回收利用废旧的铜矿尾砂为主，全面发展低碳绿色循环经济，该企业以铜矿尾砂中有价元素為投资方向，不但降低了生产成本，而且缓减了铜矿尾砂对周围环境造成的影响。既回收生产了阴极铜板和成品的铁精矿，而且二次尾渣出售给了当地的建材生产企业和水泥制造厂，基本上实现了零污染和零排放。

第二，在湿法冶金法应用工艺上，在保证系统水平衡的基础上，酸性萃取液使用后，全部返回到系统中，作为洗涤水重复循环利益利用。甚至尾矿中产生的中性水，也通过离心机脱水，实现了固液分离，生产过程中使用的回水实现了全部循环再利用，达到了和周围自然生态环境友好相处的目的。

第三，湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中应用时，该企业采用了物料直流输送的方式，大大降低了能源消耗量，避免了无故浪费。在相关设备和材料选择上，采用了先进的变频器和矿渣砖等低碳排放和节能环保的新材料[5]。

第四，在湿法冶金法萃取中，采用了比较先进的高效液液萃取技术，在系统运行过程中，加入了物联网技术和计算机控制技术，对系统运行情况进行全面监控，以便及时发现存在的薄弱环节，及时填平补齐，保证运行效率。

结束语

综上所述，本文结合实际案例，探讨了湿法冶金法在回收利用铜矿尾砂中的应用，探讨结果表明，湿法冶金法具有污染小、成本低、效率高等优势，被广泛应用在铜矿尾砂回收再利用中。但湿法冶金法的工序比较复杂，任何一个环节控制不当，都会引进阴极铜板和铁精矿提取效率，因此，必须对各道工序进行系统全面监督和控制，才能保证应用效率。就案例企业而言，从而建厂投资运行原来，就以铜矿尾砂作为通过阴极铜板和铁精矿的生产原料，累积创造的工业产值超过8亿元，积极发展低碳节能、绿色环保等循环经济，取得了良好效益，值得大力推广。

参考文献

[1]王嫦，欧阳全胜，赵群芳，张淑琼，胡敏艺，蒋光辉.废旧动力锂离子电池回收的研究进展[J].当代化工研究，2018（06）：154-155.

[2]李国栋，林海，董颖博，王鑫，张悦.湿法冶金法从铅银渣中异步回收锌、铅银的试验研究[J].稀有金属，2017，41（10）：1143-1150.

[3]谢克强，唐建文，马文会.湿法冶金在冶金法制备太阳能级多晶硅中的应用[J].云南冶金，2012，41（05）：53-57.

[4]王敏.用湿法冶金法从高炉烟道灰中回收锌[J].上海有色金属，2004（04）：174-175.

[5]许菱，许孙曲.用湿法冶金法从废干电池中回收有价物料[J].中国资源综合利用，2001（02）：12-13.