祝仕清
(江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠,江西 貴溪 335424)
在濕法冶金浸出中,經常會需要從外界向浸出槽內通入壓縮風[1],主要有兩方面作用:一是強化攪拌,保證浸出槽內礦漿成分均勻;二是利用外界通入的氣體與礦漿進行化學反應,得到相應產物。
江西銅業集團有限公司貴溪冶煉廠采用常壓鼓風氧化浸出黑銅泥,浸出過程需要氧氣參與。在原浸出過程中黑銅泥浸出率較低,主要原因是壓縮風氧氣利用率較低,反應不充分。而影響壓縮風氧氣利用率的主要因素是壓縮風送風方案[2]。
在原黑銅泥浸出過程送風方案中,壓縮空氣通過管道從槽底送入,利用壓縮空氣中氧氣在浸出槽內對黑銅泥進行常規氧化,方案如圖1所示。
圖1 原送風方案
方案氣體分散效果差,有效停留時間短,導致氧氣溶解度小,黑銅泥氧化浸出效果差(浸出率僅在60%左右),有價元素銅浸出率低、渣率高,能源消耗量大[3-4]。因此對送風方案進行了優化研究。
為驗證送風方案對黑銅泥浸出效果的影響,用自吸式曝氣攪拌裝置開展試驗。試驗條件:反應時間16 h、反應溫度80℃、反應酸度110 g/L、初始銅濃度50 g/L、初始砷濃度55 g/L、液固比10,考察黑銅泥處理量與浸出渣率的關系。同時以原送風方案為對比,壓縮風壓強為0.5 MPa,結果如圖2所示。
圖2 自吸式曝氣攪拌與原送風方案效果對比
圖3 優化方案A、B、C
由圖2可知,采用自吸式爆氣攪拌裝置處理黑銅泥,在黑銅泥處理量較低時,浸出渣率低,效果較好,隨著黑銅泥處理量的上升,其浸出渣率顯著上升。與原方案對比表明,黑銅泥浸出過程壓縮風送風方案,對黑銅泥浸出率有較大影響。但由于爆氣攪拌裝置對設備的密封要求高,且單槽處理能力較小,故該方案在黑銅泥浸出反應體系中不適用[5]。
為提高黑銅泥浸出效果,本研究對原黑銅泥送風方案進行了逐步優化:(1)方案A,將原有槽面插管送風,改為槽底側面送風,并減小壓縮風管出口口徑,增大出口壓強;(2)方案B,在方案A的基礎上,調整出風口在浸出槽內的位置;(3)方案C,在方案B的基礎上,在壓縮風出口增加壓縮風分散器。
驗證試驗條件:控制反應時間16 h、反應溫度80℃、反應酸度110 g/L、初始銅濃度50 g/L、初始砷濃度55 g/L、液固比為10,壓縮風壓強為0.5 MPa,考察各送風方案在不同處理量時對黑銅泥浸出渣率的影響,結果如圖4所示。
圖4 各送風方案對黑銅泥浸出渣率的影響
從圖4試驗結果可以看出,采用優化后的方案C,在降低黑銅泥浸出渣率上有顯著效果。方案C,是使壓縮風通過一根直管在槽底側面開孔,通過法蘭活套與槽底橫向直管連接,將壓縮風送到浸出槽攪拌槳底部中心位置,再在攪拌槳底部利用槽底分散器進行均勻分散。
主要技術方案為:使用一DN40直管,在浸出槽槽底側面開孔,然后通過活套法蘭與一根端部封死的直管連接,插到攪拌槳底部中心位置,并在攪拌槳軸心線和底部直管中心線上開上下兩個Φ8 mm孔洞,在出風口中心線上方和下方各設置一塊擋板。中間四等分處設置四塊圓弧形分散板,起到固定作用。安裝時將此分散器固定在浸出槽攪拌軸下方,在氣體上升的過程通過攪拌軸的轉動實現壓縮風的再次分散,確保浸出槽內氣體分散均勻。
控制黑銅泥浸出條件:反應酸度110 g/L、反應溫度80℃、反應初始銅濃度50 g/L、初始砷濃度55 g/L、液固比10、壓縮風壓強為0.5 MPa,采用方案C送風,進行黑銅泥浸出工業試驗,結果見表1。
表1 黑銅泥浸出數據統計表
由表1可見,經5個批次的黑銅泥浸出工業試驗,共處理黑銅泥渣49.50 t,產出浸出渣3.42 t,銅浸出率達97.84%,浸出渣率6.91%。
浸出過程產出的黑銅泥浸出渣平均成分見表2。
表2 產出的黑銅泥浸出渣平均成分 %
優化后的方案C,在黑銅泥常規氧化浸出過程中,黑銅泥浸出渣率可由41.5%以上下降至7.88%以下,銅浸出率提升至96%以上,效果顯著。本方案適用于常規濕法冶金生產領域,他具有結構簡單、氣體分散效果好、適用范圍廣等特點,本方案已獲得國家實用新型專利授權,具有一定的推廣應用價值。