复合浸出剂及用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法 【技术领域】
本发明涉及一种黄铜矿浸出方法，特别是一种复合浸出剂及用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法。
背景技术
铜矿在自然界的存在形态可分为三大类：硫化矿、氧化矿和自然铜。因铜有强烈的亲硫性，所以80％的铜矿为硫化矿，20％为氧化矿，自然铜十分稀少。氧化矿和自然极易浸出，硫化矿则比较困难，而黄铜矿又是硫化矿中最难浸出的一种，其储量又是最大的一种铜矿，所以研究黄铜矿的浸出技术显得十分重要。
长期来有多种加工工艺实现了工业生产，如加压氨浸法加工黄铜矿被称为阿比特法；加压酸浸法的克利而法；焙烧-浸出-电积法；尾矿加工的细菌法等。又如最新专利95113004.8，公开97182088.0，氨法用的浸出剂为碳酸铵和氢氧化铵，加压酸浸法用的是氯化铁、氯化铜、氯化钠和盐酸。
上述方法都存在着生产条件难于控制，需要高压反应釜和加工成本高的问题。
【发明内容】
为了克服以往的加工方法之不足，本发明提供一种用复合浸出剂浸出黄铜矿，并达到实现一种选择性高、操作工艺简单、收率高的黄铜矿的湿法浸出方法目地。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种复合浸出剂，所述复合浸出剂是由四组分组成，即浸出剂、氧化剂、PH调节剂、矿浆电位控制剂。
本发明还提供一种用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法，用复合浸出剂的水溶液来分解黄铜矿，其方法的浸出温度在20℃-120℃之间；浸出压力为常压；矿石颗粒度在30-200目之间；浸出时间为3小时-240小时；根据黄铜矿中所含铜、铁、硫的含量，其配料比分别与复合浸出剂中的浸出剂、氧化剂的摩尔比是铜∶浸出剂为1∶1-6；铁∶氧气为1∶1.5-3摩尔；硫∶氧气为1∶1-1.5摩尔；矿浆电位：300mv-500mv。
本发明的效果是该方法的反应器无须高温、高压设备，制造和生产简单，而且浸出液中杂质含量少，浸出中浸出剂损耗少、铜与杂质分离容易等优点，浸出剂可循环使用，从而降低生产成本和减少环境污染；采用该浸出剂可将黄铜矿(CuFeS2)中的三个元素变为三个产品，即金属铜、铁红和硫磺，达到综合利用之目的。用该技术可以加工经过选矿的精矿粉(细度＜100目)，也可加工未经选矿的原矿石，这样可大大降低生产成本。
【具体实施方式】
结合实施例对本发明的复合浸出剂及用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法加以说明。
本发明的复合浸出剂及用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法为首先提供一种复合浸出剂，所述复合浸出剂是由四组分组成，即浸出剂、氧化剂、PH调节剂、矿浆电位控制剂。
复合浸出剂中浸出剂为碳酸铵、硝酸铵、氯化铵、空气。
复合浸出剂中氧化剂为空气、氧气、二氧化锰、过硫酸铵。
复合浸出剂中PH调节剂为硝酸、盐酸、硫酸、氢氧化铵、碳酸铵。
复合浸出剂中矿浆电位控制剂为氯化铁、硫酸铁、氯酸铵、高氯酸铵。
复合浸出剂四组分中每一种的至少一种成分组合成为酸性配方或碱性配方或中性配方，来浸出铜。
所述复合浸出剂的酸性配方为氯化铵、氯化铁、盐酸、氧气或空气；也可为硫酸铵、硫酸铁、过硫酸铵、硫酸、二氧化锰；二者浸出反应PH均为0.5-3。
所述复合浸出剂的中性配方为氯化铵、碳酸铵、氯酸铵、高氯酸铵，PH为5.5-8。
所述复合浸出剂的碱性配方为硝酸铵、氢氧化铵、氯酸铵、氧气，PH为9-12。
用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法是用复合浸出剂的水溶液来分解黄铜矿，其方法的浸出温度在20℃-120℃之间；浸出压力为常压；矿石颗粒度在30-200目之间；浸出时间为3小时-240小时；根据黄铜矿中所含铜、铁、硫的含量，其配料比分别与复合浸出剂中的浸出剂、氧化剂的摩尔比是铜∶浸出剂为1∶1-6；铁∶氧气为1∶1.5-3摩尔；硫∶氧气为1∶1-1.5摩尔；矿浆电位：300mv-500mv。
本发明的复合浸出剂及用复合浸出剂浸出黄铜矿的浸出方法工作原理及实施过程：
复合浸出剂是一种选择性很高的复合溶剂，众所周知，铜矿都是与大量脉石共生的，在不同地区，其成分是多变不同的，如方解石、白云石、长石、Fe2O3、FeS、SiO2等的共生矿是十分普遍的，即使是经过选矿也很难完全除去，更何况是对原矿的浸出，用现有的方法不可避免的要损耗大量的浸出剂，而且大量的杂质也会进入浸出液中，给后加工带来困难。中国云南的几种矿石如中甸红山矿(黄铜矿)、雪鸡坪(黄铜矿)、金满铜矿(斑铜矿)、麻栗坡铜矿(黄铜矿)、东川铜矿(氧化矿、辉铜矿、斑铜矿)，还有大冶的铜矿(方黄铜矿)等，基本反映了黄铜矿存在的形态。
复合浸出剂是针对不同矿石组成的硫化矿(黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿和铜蓝)和不同脉石成分组成不同的配方，才能达到选择性高的目的，所以说它是针对不同矿石组成而配制成选择性的复合配方，不可能一个配方对所有矿石都能达到理想目标。
如果矿石是属于碱性矿石(碱土金属含量高的矿石)和Fe2O3高的矿石，则用PH接近中性的配方称为中性或碱性配方。如果矿石是砂岩矿石(SiO2高而钙镁少的矿石)，则可用PH为酸性的配方，称为酸性配方。
不同的配方组成的物质是不相同的，但它都包括四组不同作用的物质，即，浸出剂、氧化剂、PH调整剂、矿浆电位调整剂。浸出剂的作用是使铜变为可溶性的铜络合物而进入溶液与其它杂质分离；氧化剂是为了满足氧化还原反应必备的物质，使黄铜矿中的S＝变为S°失去两个电子，转移到氧化剂上，同时使铁变为氧化铁或铁盐，从而达到完成氧化反应之目的；PH调整剂主要是为了使反应在一定的PH值下进行，以保持反应速度及防止杂质进入溶液，减少溶液中的杂质量；电位调节剂是为了稳定整个反应体系中氧化-还原电位最佳值，保证反应能在一个较优的环境中进行，矿浆电位可控制在300mv-500mv即可，从而达到加快(或保持)反应速度所必须的条件。
复合浸出剂配方中的浸出剂，主要是一些对铜有特别亲和力的物质，主要包括：碳酸铵、硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、过硫酸铵等铵盐，这些物质能与铜形成稳定的络合物，而将铜浸取出来。
(X为铵盐中的酸根)
氧化剂主要有空气(O2)、MnO2、过硫酸氨。他们的作用是使黄铜矿中的S＝变为S°，使铁变为氧化铁，则发生如下的氧化还原反应：
PH调节剂主要有硝酸、盐酸、硫酸、氢氧化铵、碳酸铵，主要是为了控制反应体系中PH的高低。
矿浆电位调节剂有氯化铁、硫酸铁、氯酸铵、高氯酸铵。
将以上四组不同作用的物质抽出至少一种，再组成一个复合浸出剂配方，针对不同矿物组成的矿石进行浸出，可适用于任何类型的黄铜矿，复合浸出剂配方的四种成分是缺一不可的，它们是相互依存、相互促进，不同物质的有机搭配而形成的一套对黄铜矿有效的复合浸出剂，因PH不同可分为中性、酸性和碱性配方，用于不同的铜矿进行铜的浸出，其综合反应式为：
X：为酸根
在黄铜矿浸出的过程中除了上述浸出剂外，还有一些反应条件的配合是必不可少的，如反应时间、反应温度及矿石颗粒的大小、搅拌程度等。铜的浸出率随着反应时间的延长而增加，随着温度的升高而增加。反应速度与矿石颗粒大小有关，颗粒越细则速度越快，反之越慢；与反应温度有关，温度高反应速度快，温度低反应速度慢。
反应温度：若是碱性配方，一般温度控制在20-70℃；
若是中性配方，一般温度控制在70-120℃；
若是酸性配方，一般温度控制在50-100℃。
矿石颗粒：若是搅拌浸出，则一般控制在200目左右；
若是槽浸，则一般控制在5-30目左右。
浸出时间：若是搅拌浸出，一般在5-8小时则浸出率可达90-98％；
若是槽浸(无搅拌)一般可在3-10天浸出率可达88-98％。
随着时间的延长，则浸出率可达98％以上。
结合实施例对本发明的黄铜矿的湿法浸出方法说明工作过程：
复合浸出剂配方是根据矿石的矿物组成不同而不同配制而成，如是碱性矿石，可用中性或碱性配方(如实例3)，如是砂性矿(即是SiO2高的矿)可用酸性配方(如实例1-2)，如是混合矿可采用中性配方(如实例4)。
实施例1(酸性配方)
称取含铜22.2％的黄铜矿粉100克，细度100-200目，分别加入氯化铵44.85克、氯化铁、盐酸及氧气33.6升，PH值小于3，液固比为4∶1，反应温度90℃，常压，搅拌浸出反应时间6小时，经过滤洗涤得洗液1000ml，铜含量21.11克/L，由此可得浸出率为90-98％；浸出渣经漂洗分离出矿渣后，再进行分离得铁红和硫磺，称重为：铁红20克，硫磺12克。氯化铁来控制矿浆电位为350mv。
若采用槽浸的浸出方式时，一般反应时间3-10天，可得浸出率为88-98％。
实例2(酸性配方)
称取含铜为30％的黄铜矿粉100克，细度100-200目，分别加入硫酸铵74.8克、过硫酸铵、硫酸铁、二氧化锰47克、硫酸、空气25L，PH值小于3，液固比5∶1，反应温度：100℃-120℃，常压，搅拌浸出反应时间3小时，经过滤、洗涤，得滤洗液1300ml，经分析铜浓度为22.61克/l，铜的浸出率为98％。用过硫酸铵、硫酸铁来控制矿浆电位为350mv。
若采用槽浸的浸出方式时，一般反应时间3-10天，可得浸出率为88-98％。
实例3(碱性配方)
称取含铜为11.4％矿粉300克，细度100-200目，分别加入硝酸铵34.4克、氯酸铵、高氯酸铵26.8克、氢氧化铵，PH值大于9，反应温度60℃，常压，液固比3∶1，反应时间9小时，经过滤洗涤得滤洗液1200ml，浓度25.65克/L，浸出率90％。氯酸铵控制矿浆电位为500mv。
若浸出方式为槽浸时，一般反应时间3-10天，可得浸出率为70-90％。
实例4(中性配方)
称取含铜为26％的黄铜矿粉100克，细度为100-200目，分别加入氯化铵30克、氯酸铵、碳酸铵、纯氧39.5L，PH值6-8，液固比4∶1，常压，反应时间5小时，反应温度70℃，经过滤洗涤得滤洗液900ml，经分析得铜含量为26.29克/l。浸出率为91％。氯酸铵控制矿浆电位：500mv。
实例5
称取1kg含铜为1％的矿石，细度为5-20mm的未经选矿的原矿，装入一外有保温的柱状玻璃筒内，将浸出液(如实例1)加热至30℃后由筒底加入，逐渐将矿粒浸没，然后每隔5小时加一定量的浸出液，将原有液体置换出来，由筒上部流出，如此不断的加入和流出，一共浸泡5天，然后用水置换洗涤，将浸出液全部置换出来，一共得浸出液+洗水共670ml，分析此液中铜含量为5.89克/l，浸出率88％，将此矿继续浸取到10天。则浸出率达98％。矿浆电位：300mv-500mv。