湿法炼铜中铜萃余液和浸出液高效处理技术研究

摘要

湿法炼铜最近这些年得到了快速发展，但随着矿石品位的降低，现在湿法炼铜体系中杂质Fe等元素的含量不断升高，Cu含量不断降低。针对目前湿法炼铜体系中铁元素无法有效开路处理的问题，对铜萃余液提出磷酸盐除铁——三维电解回收铜的工艺技术方案。针对目前铜浸出液中铜浓度低，导致后段萃取效率低的问题，提出生物浸出液高效除铁和富集铜的分离技术。
　　 采用磷酸盐除铁法，对高铁低铜的铜萃余液进行铜铁分离研究，得出较佳条件。结果表明:除铁时磷酸钠加入理论量、pH=1.5、反应时间20min、双氧水加入5倍理论量、室温，Fe去除率99％，铜损失率仅2％，获得了良好分离效果。为进一步提高磷酸盐除铁的经济适用性，本文还对除铁渣中的磷酸根进行了回收研究。结果表明:氢氧化钠加入0.8倍理论量，反应时间2.5h，磷酸根几乎可以全部回收，回收后的磷酸根可以再次使用。该工艺具有操作简便、周期短、能耗低，环境友好等优点，对高效处理工业上常见的高铁低铜溶液具有重要的意义。
　　 采用三维电极法，对除铁后的低浓度含铜萃余液废水进行处理，得出较佳条件。结果表明:三维颗粒选择焦炭，采用循环料液的方式电解，电压3.5V，酸度85g·L-1，电解液温度25℃，电解时间60min，三维颗粒加入量300g·L-1，三维颗粒大小5-8mm。低浓度含铜萃余液废水采用本实验工艺处理后铜的回收率可达99％，电流效率93％左右，处理后的废水含铜2mg·L-1。
　　 采用中和除铁法，对生物浸出液进行除铁研究，得出最佳条件。结果表明:pH控制在3.5左右，反应温度50℃，反应时间60min时，铁的去除率可以达到98.23％，铜的损失率1.9％，铁渣过滤性能很好，铜铁可以达到良好的分离效果，除铁后含铜0.203g·L-1，铁0.012g·L-1。采用纳滤膜浓缩技术，对除铁后浸出液中的Cu进行富集研究，得出最佳条件。得到纳滤膜的较佳操作条件分别为:进压15bar，温度30℃，流量14L/min，浓缩3.7倍，本实验工艺处理铜的截留率可达95％以上，处理后浓缩液中含铜0.764g·L-1，是原料铜浓度的3.7倍，含铁43.2mg·L-1，渗透液中含铜9.86mg·L-1，含铁0g·L-1。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 湿法炼铜工艺及其发展

1．1．1 湿法炼铜工艺

1．1．2 湿法炼铜的发展

1．1．3 湿法炼铜中存在的问题

1．2 湿法炼铜中除铁工艺及其发展

1．2．1 黄钾(钠)铁矾法

1．2．2 针铁矿法

1．2．3 赤铁矿法

1．2．4 磷酸盐除铁法

1．3 三维电解法回收铜工艺及其发展

1．3．1 三维电极反应器的介绍

1．3．2 三维电极的分类

1．3．3 三维电极反应器的导电机理

1．3．4 三维电极反应器的传质机理

1．3．5 三维电极反应器的电极反应

1．3．6 填充床在水处理方面的应用现状

1．4 湿法炼铜中膜分离的应用

1．4．1 膜技术的原理和特点

1．4．2 纳滤膜分离机理

1．4．3 纳滤膜的特点

1．4．4 湿法炼铜中膜分离的应用

1．5 本课题的研究目的和研究内容

第二章 铜萃余液磷酸盐除铁工艺研究

2．1 实验

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备

2．1．3 实验流程

2．1．4 元素定量分析

2．1．5 TG分析

2．1．6 物相分析

2．2 理论依据

2．2．1 冶金热力学

2．2．2 溶度积规则

2．3 结果与讨论

2．3．1 磷酸盐除铁条件实验

2．3．2 磷酸根回收条件实验

2．4 本章小结

第三章 铜萃余液除铁后液三维电极法回收铜的研究

3．1 实验

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验设备

3．1．3 实验流程

3．1．4 元素定量分析

3．2 理论依据

3．3 结果与讨论

3．3．1 三维电解材料选择

3．3．2 石油焦吸附效应消除试验

3．3．3 加料方式的选择

3．3．4 正交试验设计与结果分析

3．3．5 各因素对三维电极法去除Cu2+的影响

3．3．6 二维／三维电极法处理低浓度含铜废水的对比

3．4 本章小结

第四章 生物浸出液高效除铁和NF膜富集铜的研究

4．1 实验

4．1．1 实验原液

4．1．2 实验设备

4．1．3 实验流程

4．1．4 元素分析

4．2 理论依据

4．2．1 中和除铁

4．2．2 纳滤膜浓缩

4．3 结果与讨论

4．3．1 生物浸出液高效除铁研究

4．3．2 除铁后浸出液NF膜浓缩研究

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要成果