专利名称：铜矿的悬浮电解技术的制作方法
技术领域：
本发明是关于由铜矿或铜精矿，特别是铜的硫化矿经过悬浮电解制备金属铜的方法。
悬浮电解技术属于电化学湿法冶炼方法，自七十年代初提出后，很快被应用于铜矿冶炼的方法研究中。将铜矿粉(一般是硫化铜矿粉)悬浮于电解液，在电解槽中电解，阴极析出金属铜，是悬浮电解制铜的基本方法。美国专利3，673，061提出铜的硫化矿在电解槽中的阳极氧化，矿中的铜、铁进入溶液，为了处理溶解的铁，必须生产电解铁，其数量与铜相近。由于电解铁成本昂贵，市场有限，同时该工艺电流效率低，需要高阳极电流密度，阳极消耗大，电耗高。另外，该专利还提出采用碱金属或碱土金属做为电解液，这又为排放电解液处理带来困难。另一篇美国专利4，107，009提出通过控制电解液较高的PH(2.0～2.5)，使溶解的铁在电解槽内生成三氧化二铁，以简化工艺。但较高的PH导致了阳极电位高，槽电压高，据测，电解液PH在2.43时，阳极电位达到了1075mv(以饱和甘汞电极为基准，以下同)，而电解液PH在0.72时，阳极电位仅为420mv;此外，该专利提出的工艺条件苛刻，适应性差，操作困难。澳大利亚专利502388提出了相似的工艺，由于阳极电位高，必须采用尽可能低的阳极电流(50A/m2)，至使生产强度低，投入高，不经济。
为克服上述方法的缺点，本发明提出一条电解液预浸矿粉，高酸度下悬浮电解制备金属铜的方法。
本发明采用铜的硫化矿(一般也称为黄铜矿)为铜源，首先将铜矿粉碎，用电解槽排出的电解液预浸矿粉，预浸后矿浆进入电解槽电解，金属铜在阴极析出。同时将同矿中的硫形成单质硫回收，铜矿中的铁溶解于电解液后，也可进行回收利用。
黄铜矿(CuFeS2)是最普通的含铜矿物，也是最难溶解的矿物之一。将铜矿粉碎至过130目筛，然后用电解槽排出的电解液处理(预浸)，使其中的钙、镁等物质先溶出，同时也使电解液中部分盐酸和三价铁得到利用
预浸温度以不低于70℃为宜，最好在80～100℃。同时要不断搅拌，预浸时间不少于60分钟。
预浸后的矿浆进入电解槽。电解槽用隔膜将其分为阳极室和阴极室。以石墨为阳极，控制阳极电流密度DA1～5A/dm2，电流浓度CA2～10A/l。矿粉在阳极室溶解，生成CuCl，FeCl2和S。Cu扩到阴极室，在阴极析出铜粉。阴极采用石墨或者铜采料，控制阴极电流密度1～10A/dm2电解液的酸度和组成是影响电流、电压、电耗的重要因素。本发明适宜的电解液组成为Fe2+10～200g/l，Cu1～50g/l。本发明的电解要保持在高酸度下进行，本发明要求电解液的酸度在5～200gHCl/l。本发明的电解温度要在70℃以上，最好在80～105℃范围内。电解液中悬浮矿粉的浓度要在20～400g/l范围内。整个电解过程要不断搅拌。
由于铜矿中的铁溶解于电解中，因此需要定期排放部分电解液，才能保持电解稳定时行。当电解液中的铁含量超过本发明要求的范围时，就需要排放出部分电解液，同时补充部分水和盐酸，使电解液的组成和酸度保持在要球的范围内。由于本发明所选的电解液组成只含有铜矿溶解物，无需添加碱金属或者碱土金属化合物，所以排放出的电解液特别适宜回收利用，作为制备含铁化合物制品的原料。
充分实施本发明，铜矿粉经过预浸处理，可降低酸耗，降低电解负荷，在高酸度条件下可保持较低的阳极电位和槽电压，较少的电能消耗(以得到1克电解铜所消耗的功率计)。本发明特别适宜于铜的硫化矿或其精矿;对品位低、规模小的队金属矿也适用。同时本发明为同铜矿中铁的回收利用开辟了经济合理的途径。
实例1石墨为阳极，石墨为阴极，合成纤维做隔膜，将电解槽分为阳极室和阴极室，DA＝1.7A/dm2，DK＝1.7A/dm2，矿粉投量200g/l，电解液组成为铁(Fe2++Fe3+)＝120g/l，铜(Cu++Cu2+)＝35g/l HCl＝40g/l，电解在搅拌下进行，电解温度85℃，电解液酸度PH 阳极电位mv 槽电压mv2.43 1075 15200.72 420 850实例2排出电解液，投入矿粉在搅拌下进行预浸，预浸温度90℃，预浸时间60分钟，预浸后参照实例1的条件1电解。
电解液酸度 电解液体积 矿粉投入量 预浸后酸度 溶出铜HCl g/l l g HCl g/l g17.4 3 600 6.5 14.612.5 3 600 6.5 12.3实例3600g矿粉加31电解液，电解液酸度60g/l，100℃下电解，其它条件同实例1矿中含铜量 148.6g尾矿含铜量 4.4g铜浸出率 97%电量消耗 1.11Ah/gCu平均槽电压 0.84v电解消耗 0.93KW/KgCu
实例4排放电解液蒸发结晶制备二氯化铁，母液返回电解系统，二氯化铁溶解通氯气制备商品液体三氯化铁。
电解液浓度Fe2+225g/l，通氯温度室温，产品质量
权利要求
1.一种铜矿悬浮电解制备金属的方法，是将铜矿粉碎至过180目，用电解槽排出的电解液预浸，预浸后的矿浆进入电解槽，电解槽用隔膜将其分为阳极室和阴极室，以石墨为阳极，控制阳极电流密度1～5A/dm2，以石墨或者铜材料为阴极，控制阴极电流密度1～10A/dm2，控制电解温度80～105℃，在不断搅拌下进行悬浮电解，溶于电解液中的铁通过定期排放部分电解液而排出电解体系，同时补加部分水和盐酸，以使电解液的组成保持在Fe10～200g/l，Cu10～50g/l，酸度HCl5～200g/l。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征是矿粉预浸要在70℃以上进行，在不断搅拌下预浸不少于60分钟。
全文摘要
本发明是关于铜矿经悬浮电解制备金属铜的方法。本发明先将铜矿粉用电解液预浸，然后置入电解槽中，以石墨为阳极，以石墨或者铜材料为阴极，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，保持电解液的高酸度，在不断搅拌下进行悬浮电解，并定期排放一定量的电解液，将铁排出电解体系，维持电解的稳定进行。
文档编号C25C1/12GK1104265SQ9311282
公开日1995年6月28日 申请日期1993年12月24日 优先权日1993年12月24日
发明者何清汾 申请人:化学工业部天津化工研究院