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氧化铜矿蒸汽余热加温搅拌酸浸试验研究

文档作者：王洪江1 吴爱祥1 张仪2 金正聪2 顾晓春3 文档来源： 1．北京科技大学土木与环境工程学院 2．迪庆矿业开发有限责任公司 3．云南铜业集团公司科技部		点击数：	更新时间： 2024年08月08日
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第30卷第2期(总第118期)
2011年6月
湿法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．30 No．2(Sum．118)
June 2011
氧化铜矿蒸汽余热加温搅拌酸浸试验研究
王洪江1，吴爱祥1，张仪2，金正聪2，顾晓春3
(1．北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083；
2．迪庆矿业开发有限责任公司，云南迪庆674500；
3．云南铜业集团公司科技部，云南昆明650051)
摘要：研究了利用蒸汽余热加热浸出体系从泥质氧化矿中浸出铜。室内温度影响试验、蒸汽对流给热理论分
析、现场工业试验结果表明：采用蒸汽加温，搅拌浸出时间缩短1／z，铜浸出率提高8．72％；蒸汽供热达52．8
kW，相当于年节煤535 t，不仅改善了浸出效果，而且节省了能源，消除了对环境的污染。
关键词：氧化铜矿；蒸汽余热；搅拌浸出
中图分类号：TF803．21；TF811 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2011)02—0117-03
泥质氧化矿含泥量高，渗透性差，不宜直接堆
浸。为了提高渗透性常采用制粒方法[1。2]。制粒
技术在碱性浸出体系中比较成熟，对于酸性浸出
体系，因制粒剂的限制，应用较少。氧化铜矿直接
搅拌浸出[3‘4]，对于易浸出的矿石，酸耗低、浸出率
高；而矿石品位较低、氧化率较低时，直接搅拌浸出
效果并不好，常需要进行加热[5。6]。大中型酸法处
理氧化矿工厂均需要生产硫酸。硫酸生产过程中
放出大量热量，而这些热量利用率较低[7喝]。利用
蒸汽废热加热浸出体系，不仅能够改善浸出效果，
而且可实现节能，避免废气外排造成的环境污染。
1搅拌浸出工艺及参数
羊拉铜矿氧化矿含绢云母、高岭土等黏土类
矿物，占25％，并有44．14％易泥化的褐铁矿存
在，因而矿石含泥量大，渗透性差。对该氧化矿石
分级，1 mm以上矿石进入堆浸系统，而1 mm以
下泥质矿进一步分级，其中0．074 mm以上粉矿
占81．85％，0．074 mm一下泥矿占18．15％。
为了对比温度对浸出效果的影响，在室内进
行了不同温度下的搅拌浸出试验。试验条件：液
固体积质量比为4：1，酸度50 g／L，搅拌时间2
h，试验结果如图1所示。
图1 温度对铜浸出率、酸耗的影响
e
三
杂
铡
娘
訾
图1表明：随反应温度升高，铜浸出率持续升
高，同时，酸耗也逐渐增大；温度升高到50℃以
后，铜浸出率升高幅度加大，而酸耗增幅减小。可
见，只要条件允许，尽可能提高反应温度可改善浸
出效果。从控制难度方面考虑，温度控制在60℃
比较合适，因为羊拉铜矿地处高山高寒地区，海拔
在2 700 In左右，水的沸点为90～91℃，在冬季
维持搅拌温度在60℃以上难度较大。
2硫酸厂废蒸汽加热浸出
羊拉铜矿地处偏远，所有的原材料需要从大
理采购，运输比较困难。为了降低硫酸运输成本，
并充分利用选矿车间产出的硫精矿，建设了配套
硫酸厂，年生产能力10万t。硫酸生产过程中产
收稿日期：2010—09—15
基金项目：国家自然科学基金(50774011)；新世纪优秀人才支持计划(NECT-07—0070)；国家自然科学重点基金(50934002)；云南省
科技强省计划(2007AD001)。
作者简介：王洪江(1966一)，男，河南=三门峡人，博士，教授，主要从事金属矿特殊开采与安全高效开采技术研究。
万方数据
· 118 · 湿法冶金2011年6月
生大量蒸汽余热。按生产1 t硫酸产出0．945 t
蒸汽嗍估算，硫酸厂可生产9．45万t蒸汽。其
中，高温蒸汽在硫酸厂内得到循环利用，中温蒸汽
可用于搅拌浸出，低温余热目前还没有利用。
4个搅拌桶内径均为4 m，采用并联方式间
断搅拌浸出，即投料一加热～浸出一放料循环。
蒸汽管道直径100 mm，伸人液面下2．0 m。蒸汽
通过钢管强制对流给热，泥质矿浆使蒸汽冷却。
对流给热准数方程为：
Nu，一o．023Re)"8Pro一， (1)
其中的雷诺数按下式计算：
Res=Gd／3 600F口； (2)
给热系数按下式计算：
a一告．N“，； (3)
a一万‘ “，5 06’
蒸汽冷却后的温度按下式计算：
tttf一￡’，一(￡7，一￡。)exp(一a，Lfrr，d)； (4)
蒸汽给热总量为：
Q—a7rdL(￡。一t”r)， (5)
式中：N，——对流给热准数；Re，——蒸汽的雷诺
数；Pr——蒸汽物普特朗常数；G一蒸汽流量，
kg／h；d——管径，ml F——管道断面面积，m2；
a——传热系数，W／(m2·℃)；口——黏性系数，
Pa·s；A——导热系数，W／(m·℃)；L——管子
长度，m；Cp——比热，J／(kg·℃)；t,o——管壁温
度，℃；t7，——蒸汽入口温度，℃；∥，——蒸汽出
口温度，℃；Q——给热量，W。
蒸汽管道长度有700 m，尽管采用石棉保温
措施，但蒸汽的入口温度仍比原始温度低，为400
℃。目前的蒸汽用量为2．386 t／h，假设蒸汽的出
口温度为105℃，则定性温度为252．5℃。
蒸汽管壁温度恒温60℃。经计算，雷诺数
(Re)=4．6×105，属于紊流状态。对流给热准数
(Nur)=781．7，传热系数(a)=285．3，管壁蒸汽
出口温度103℃，计算值与假设值相差较小，仅
2％。蒸汽传给矿浆的热量为52．8 kW。回收的
热量折合成标准煤量可用下式计算n州：
B—Q／褫， (6) 式中：B——节煤量，kg／h；广热效率，取96％；
Q。——标准煤低位发热值，kJ／kg。当Q。=
29 306 kJ／kg时，经计算，每小时的节煤量为
6．756 kg，每年可节煤535 t。
3 工业试验
浸出温度控制在60℃，泥矿浆液固体积质量
比按室内试验结果取4：1，浸出剂酸度为40
g／L，搅拌不同时间，试验结果如图2～4所示。
图2 蒸汽加热温度变化规律
图3 常温与加温搅拌浸出结果对比
图4 加温搅拌浸出中Cu*+质量浓度与剩余酸度的关系
图2表明，蒸汽加热能得到很好的控温效果。
加热50 rain时矿浆温度提高到60℃，之后，温度
上升缓慢，最终控制在65℃以内。因此，选择60
℃是合适的，其加热时间为50 min。
图3，4表明：加温条件下，Cu2+质量浓度随
浸出时间的延长而增大，剩余酸度则随时间的延
长而下降；浸出60 min以前，酸度下降幅度较小，
90 min以后，Cu2+质量浓度增长较缓慢。因此，
泥矿浆加温浸出时间以60 min为宜。
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8
7
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万方数据
第30卷第2期王洪江，等：氧化铜矿蒸汽余热加温搅拌酸浸试验研究·119·
4 经济技术指标
近1 a的生产技术指标见表1。浸出时间由
常温搅拌浸出的2 h缩短为1 h，系统处理能力提
高了1倍；铜浸出率提高了8．72％，年浸出金属
量增加了96 t。虽然硫酸单耗由常温搅拌浸出的
12．33 t／tCu提高到14．53 t／tCu，但利用的是自
行生产的酸，节省了运费，硫酸成本由原来的800
元／t下降到500元／t。初步设计中，硫酸费用为
9 864元／tCu，工业试验中，硫酸费用下降了26％。
用于安装蒸汽管道的费用约92万元，而年节约用
煤成本约32．4万元。
表1 余热加温搅拌浸出主要技术经济指标
5 结语
1)利用硫酸厂的中温余热来加热搅拌浸出泥
质氧化矿是可行的。与常温搅拌浸出相比，浸出
时间缩短一半，浸出率提高8．72％，多浸出金属
量96 t／a，经济效益可观。
2)对于湿法冶金体系而言，利用余热是一项
重要的节能措施。蒸汽为搅拌浸出系统提供的热
流量达52．8 kW，相当于年节约煤炭535 t。同
时，还消除了蒸汽外排带来的噪音等环境污染。
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Experiment on Stirring and Heating Acid—Leaching With Steam Waste Heat
WANG Hong-jian91，WU Ai—xian91，ZHANG Yi2，JIN Zheng—eon92，GU Xiao—chun3
(1．School of Civil and Environment Engineering，University of Science and Technology Beijing，
Beijing 100083，China；
2．Yunnan Diqing Mining Development Co．Ltd．，Diqing，Yunnan 674500，China；
3．Ministry of Science and Technology，Yunnan Copper Group Co．Ltd．，Kunming，Yunnan 650051，China)
Abstract：Making use of the waste heat of steam to strengthen stirring 1eaching has a good demonstration
effect for the energy-saving and emission reduction of wet metallurgy industry．After the experi—
ment of indoor temperature’S influence，the analysis of steam convection heating theory，and on-site
industrial experiment，had got a great economic benefit．The results show that save half time of steam
heating agitation leaching，leaching rate could increase 8．72％，which has considerable benefits．The
heat flux provided for stirring leaching from steam can reach 52．8 kW，that equivalent to save coal 535
t／a．This shows，make use of waste heat of steam to increase agitation leaching temperature can im—
prove the effectiveness of leaching，but also save the energy and eliminate the environment pollution．
Key words：copper oxide ore；steam waste heat；agitation leaching

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