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氧化銅礦蒸汽余熱加溫攪拌酸浸試驗研究

文檔作者：王洪江1 吳愛祥1 張儀2 金正聰2 顧曉春3 文檔來源： 1．北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院 2．迪慶礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司 3．云南銅業(yè)集團公司科技部		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年08月08日
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第30卷第2期(總第118期)
2011年6月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．30 No．2(Sum．118)
June 2011
氧化銅礦蒸汽余熱加溫攪拌酸浸試驗研究
王洪江1，吳愛祥1，張儀2，金正聰2，顧曉春3
(1．北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；
2．迪慶礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，云南迪慶674500；
3．云南銅業(yè)集團公司科技部，云南昆明650051)
摘要：研究了利用蒸汽余熱加熱浸出體系從泥質(zhì)氧化礦中浸出銅。室內(nèi)溫度影響試驗、蒸汽對流給熱理論分
析、現(xiàn)場工業(yè)試驗結(jié)果表明：采用蒸汽加溫，攪拌浸出時間縮短1／z，銅浸出率提高8．72％；蒸汽供熱達(dá)52．8
kW，相當(dāng)于年節(jié)煤535 t，不僅改善了浸出效果，而且節(jié)省了能源，消除了對環(huán)境的污染。
關(guān)鍵詞：氧化銅礦；蒸汽余熱；攪拌浸出
中圖分類號：TF803．21；TF811 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009—2617(2011)02—0117-03
泥質(zhì)氧化礦含泥量高，滲透性差，不宜直接堆
浸。為了提高滲透性常采用制粒方法[1。2]。制粒
技術(shù)在堿性浸出體系中比較成熟，對于酸性浸出
體系，因制粒劑的限制，應(yīng)用較少。氧化銅礦直接
攪拌浸出[3‘4]，對于易浸出的礦石，酸耗低、浸出率
高；而礦石品位較低、氧化率較低時，直接攪拌浸出
效果并不好，常需要進行加熱[5。6]。大中型酸法處
理氧化礦工廠均需要生產(chǎn)硫酸。硫酸生產(chǎn)過程中
放出大量熱量，而這些熱量利用率較低[7喝]。利用
蒸汽廢熱加熱浸出體系，不僅能夠改善浸出效果，
而且可實現(xiàn)節(jié)能，避免廢氣外排造成的環(huán)境污染。
1攪拌浸出工藝及參數(shù)
羊拉銅礦氧化礦含絹云母、高嶺土等黏土類
礦物，占25％，并有44．14％易泥化的褐鐵礦存
在，因而礦石含泥量大，滲透性差。對該氧化礦石
分級，1 mm以上礦石進入堆浸系統(tǒng)，而1 mm以
下泥質(zhì)礦進一步分級，其中0．074 mm以上粉礦
占81．85％，0．074 mm一下泥礦占18．15％。
為了對比溫度對浸出效果的影響，在室內(nèi)進
行了不同溫度下的攪拌浸出試驗。試驗條件：液
固體積質(zhì)量比為4：1，酸度50 g／L，攪拌時間2
h，試驗結(jié)果如圖1所示。
圖1 溫度對銅浸出率、酸耗的影響
e
三
雜
鍘
娘
訾
圖1表明：隨反應(yīng)溫度升高，銅浸出率持續(xù)升
高，同時，酸耗也逐漸增大；溫度升高到50℃以
后，銅浸出率升高幅度加大，而酸耗增幅減小。可
見，只要條件允許，盡可能提高反應(yīng)溫度可改善浸
出效果。從控制難度方面考慮，溫度控制在60℃
比較合適，因為羊拉銅礦地處高山高寒地區(qū)，海拔
在2 700 In左右，水的沸點為90～91℃，在冬季
維持?jǐn)嚢铚囟仍?0℃以上難度較大。
2硫酸廠廢蒸汽加熱浸出
羊拉銅礦地處偏遠(yuǎn)，所有的原材料需要從大
理采購，運輸比較困難。為了降低硫酸運輸成本，
并充分利用選礦車間產(chǎn)出的硫精礦，建設(shè)了配套
硫酸廠，年生產(chǎn)能力10萬t。硫酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)
收稿日期：2010—09—15
基金項目：國家自然科學(xué)基金(50774011)；新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃(NECT-07—0070)；國家自然科學(xué)重點基金(50934002)；云南省
科技強省計劃(2007AD001)。
作者簡介：王洪江(1966一)，男，河南=三門峽人，博士，教授，主要從事金屬礦特殊開采與安全高效開采技術(shù)研究。
萬方數(shù)據(jù)
· 118 · 濕法冶金2011年6月
生大量蒸汽余熱。按生產(chǎn)1 t硫酸產(chǎn)出0．945 t
蒸汽嗍估算，硫酸廠可生產(chǎn)9．45萬t蒸汽。其
中，高溫蒸汽在硫酸廠內(nèi)得到循環(huán)利用，中溫蒸汽
可用于攪拌浸出，低溫余熱目前還沒有利用。
4個攪拌桶內(nèi)徑均為4 m，采用并聯(lián)方式間
斷攪拌浸出，即投料一加熱～浸出一放料循環(huán)。
蒸汽管道直徑100 mm，伸人液面下2．0 m。蒸汽
通過鋼管強制對流給熱，泥質(zhì)礦漿使蒸汽冷卻。
對流給熱準(zhǔn)數(shù)方程為：
Nu，一o．023Re)"8Pro一， (1)
其中的雷諾數(shù)按下式計算：
Res=Gd／3 600F口； (2)
給熱系數(shù)按下式計算：
a一告．N“，； (3)
a一萬‘ “，5 06’
蒸汽冷卻后的溫度按下式計算：
tttf一￡’，一(￡7，一￡。)exp(一a，Lfrr，d)； (4)
蒸汽給熱總量為：
Q—a7rdL(￡。一t”r)， (5)
式中：N，——對流給熱準(zhǔn)數(shù)；Re，——蒸汽的雷諾
數(shù)；Pr——蒸汽物普特朗常數(shù)；G一蒸汽流量，
kg／h；d——管徑，ml F——管道斷面面積，m2；
a——傳熱系數(shù)，W／(m2·℃)；口——黏性系數(shù)，
Pa·s；A——導(dǎo)熱系數(shù)，W／(m·℃)；L——管子
長度，m；Cp——比熱，J／(kg·℃)；t,o——管壁溫
度，℃；t7，——蒸汽入口溫度，℃；∥，——蒸汽出
口溫度，℃；Q——給熱量，W。
蒸汽管道長度有700 m，盡管采用石棉保溫
措施，但蒸汽的入口溫度仍比原始溫度低，為400
℃。目前的蒸汽用量為2．386 t／h，假設(shè)蒸汽的出
口溫度為105℃，則定性溫度為252．5℃。
蒸汽管壁溫度恒溫60℃。經(jīng)計算，雷諾數(shù)
(Re)=4．6×105，屬于紊流狀態(tài)。對流給熱準(zhǔn)數(shù)
(Nur)=781．7，傳熱系數(shù)(a)=285．3，管壁蒸汽
出口溫度103℃，計算值與假設(shè)值相差較小，僅
2％。蒸汽傳給礦漿的熱量為52．8 kW?；厥盏?
熱量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤量可用下式計算n州：
B—Q／褫， (6) 式中：B——節(jié)煤量，kg／h；廣熱效率，取96％；
Q?！獦?biāo)準(zhǔn)煤低位發(fā)熱值，kJ／kg。當(dāng)Q。=
29 306 kJ／kg時，經(jīng)計算，每小時的節(jié)煤量為
6．756 kg，每年可節(jié)煤535 t。
3 工業(yè)試驗
浸出溫度控制在60℃，泥礦漿液固體積質(zhì)量
比按室內(nèi)試驗結(jié)果取4：1，浸出劑酸度為40
g／L，攪拌不同時間，試驗結(jié)果如圖2～4所示。
圖2 蒸汽加熱溫度變化規(guī)律
圖3 常溫與加溫攪拌浸出結(jié)果對比
圖4 加溫攪拌浸出中Cu*+質(zhì)量濃度與剩余酸度的關(guān)系
圖2表明，蒸汽加熱能得到很好的控溫效果。
加熱50 rain時礦漿溫度提高到60℃，之后，溫度
上升緩慢，最終控制在65℃以內(nèi)。因此，選擇60
℃是合適的，其加熱時間為50 min。
圖3，4表明：加溫條件下，Cu2+質(zhì)量濃度隨
浸出時間的延長而增大，剩余酸度則隨時間的延
長而下降；浸出60 min以前，酸度下降幅度較小，
90 min以后，Cu2+質(zhì)量濃度增長較緩慢。因此，
泥礦漿加溫浸出時間以60 min為宜。
一．1．曲一＼避鏈娛熏
¨他n¨9
8
7
60
萬方數(shù)據(jù)
第30卷第2期王洪江，等：氧化銅礦蒸汽余熱加溫攪拌酸浸試驗研究·119·
4 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)
近1 a的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)見表1。浸出時間由
常溫攪拌浸出的2 h縮短為1 h，系統(tǒng)處理能力提
高了1倍；銅浸出率提高了8．72％，年浸出金屬
量增加了96 t。雖然硫酸單耗由常溫攪拌浸出的
12．33 t／tCu提高到14．53 t／tCu，但利用的是自
行生產(chǎn)的酸，節(jié)省了運費，硫酸成本由原來的800
元／t下降到500元／t。初步設(shè)計中，硫酸費用為
9 864元／tCu，工業(yè)試驗中，硫酸費用下降了26％。
用于安裝蒸汽管道的費用約92萬元，而年節(jié)約用
煤成本約32．4萬元。
表1 余熱加溫攪拌浸出主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)
5 結(jié)語
1)利用硫酸廠的中溫余熱來加熱攪拌浸出泥
質(zhì)氧化礦是可行的。與常溫攪拌浸出相比，浸出
時間縮短一半，浸出率提高8．72％，多浸出金屬
量96 t／a，經(jīng)濟效益可觀。
2)對于濕法冶金體系而言，利用余熱是一項
重要的節(jié)能措施。蒸汽為攪拌浸出系統(tǒng)提供的熱
流量達(dá)52．8 kW，相當(dāng)于年節(jié)約煤炭535 t。同
時，還消除了蒸汽外排帶來的噪音等環(huán)境污染。
參考文獻(xiàn)：
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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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