矿浆电解的历史和国内外研究状况

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:332

传统有色属湿法冶金通常是由浸出、液固分离及溶液净化、电积三大工序组成,在矿物浸出时要消耗能量,电积过程也要消耗大量的电能,特别是电积过程阳极反应能耗高,阳极反应过程没有利用,造成整个工艺能耗高,过程复杂。将这三个工序合而为一,从矿浆中直接产出金属是提取冶金学家的共同愿望,也是提取冶金的重大突破。

最近几十年,湿法冶金各主要工序都发生了重大变化,如浸出工序,有加压浸出、氯盐浸出、细菌浸出及其他多种强化浸出等。溶液净化也发展迅速,如溶剂萃取、液膜分离、离子交换等等,每一个变革都大大促进了湿法冶金的发展,但在生产金属的电积工序却基本上没有变化。表1以常规电积为例,列出了铜电积过程的反应及电位。从表可以看出,铜电积过程阳极反应所需能量占总电耗的一半以上,这部分能量全部浪费,阳极气体析出超电压高,产出的O2放空。如果按湿法炼铜电耗2400kW·h∕t(Cu)计,则1200kW·h以上做的是无用功。电积过程一般槽压为3.3V左右,其中阳极电位为1.8V(包括气体析出超电位),阳极反应占总能耗的一半以上。其他金属如Ni、Co。也同样如此。

表1  常规铜电积反应及电位

金属硫化物在浸出时,要进行氧化反应,要完成氧化反应,必须施加能量或添加强氧化剂。因此,从湿法冶金的全局来看就存在一个非常不合理的现象,即浸出一般要外加能量,而电积却存在1∕2~2/3的能量浪费,如果能将电积过程中那一部分浪费的能量用于浸出,从湿法冶金的全局来看,是非常理想的。

矿浆电解(Slurry Electrolysis)是近20多年来发展的一种湿法冶金新技术,它将湿法冶金通常包含的浸出、溶液净化、电积三个工序合而为一,利用电积过程的阳极氧化反应来浸出矿石,其实质是用矿石的浸出反应来取代电积的阳极反应,使通常电积过程阳极反应大量耗能转变为金属的有效浸出。同时,槽电压降低,电解电能下降,整个流程大为简化。对传统电解或电积来说,这是一个重大的变革,不仅大大简化了流程,金属回收率高,而且能源得以充分利用,环境保护好,经济效益明显。

矿浆电解的历史不长,1971年美国塞埔路斯(Cyprus)冶金公司曾在实验室试验过在碱金属或碱金属氯化物电解液中加入硫化矿直接电解回收铅,也试验过处理的硫化矿,由于技术复杂,试验没有继续下去。1974年,澳大利亚Intec冶金公司的Everett取得了用矿浆电解法生产二氧化的专利权,随后澳大利亚的BHP公司(Broken Hill Proprietary Company)买下了该专利,并建成了用低品位锰矿作原料,通过矿浆电解直接生产电池用二氧化锰的中间试验厂。1977年,由Intec公司与Amdex勘探公司联合组成的澳大利亚Dexlec冶金公司开展了黄铜矿矿浆电解的研究,取得了硫化铜精矿矿浆电解的专利权。以Everett为首,发表了黄铜矿一步转化为铜、氧化和元素硫的Dextec矿浆电解法。

Dextec矿浆电解法经历了5L、100L、300L和9m3的电解槽试验,他们的主要目标是以矿浆电解来代替目前铜的火法熔炼,消除SO2对大气的污染,并认为能大大降低成本。80年代中期,他们在南非的Anglo American Corporation和瑞典Bodiden公可进行了Dextec矿浆电解处理黄铜矿的扩大试验。由于在矿浆中直接电解难度很大,在工艺和设备结构方面都遇到了很大困难,1992年他们放弃了黄铜矿的矿浆电解研究。

几乎与澳大利亚开始研究的同时,北京矿冶研究总院也开始了矿浆电解工艺的研究,研究范围涉及Cu、Pb、Zn、Mn、Bi、Au、Ag、Ni、Co等金属硫化物。经过20多年的应用研究及大量试验工作,目前已取得重大突破,在湖南柿竹园矿的处理中,第一次在世界上实现了矿浆电解新工艺的工业应用。

标签: 矿浆
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