第三章 礦物的浸出

1、第三章第三章 礦物的浸出礦物的浸出1 鈾的浸出鈾的浸出 1.1 1.1 酸法浸出鈾的化學(xué)過(guò)程酸法浸出鈾的化學(xué)過(guò)程 1.2 1.2 堿法浸出堿法浸出 2 銅的浸出銅的浸出 2.1 2.1 銅的主要化合物銅的主要化合物 2.2 2.2 銅的價(jià)態(tài)銅的價(jià)態(tài) 2.3 2.3 銅的氧化物銅的氧化物 2.4 2.4 銅的硫化物銅的硫化物 2.5 2.5 銅鹽銅鹽 3 金、銀的浸出金、銀的浸出1 1 鈾的浸出鈾的浸出 按溶浸液的性質(zhì)分為酸法浸出和堿法浸出兩種。前者適用于硅酸鹽類(lèi)的礦石，常用的溶浸液為硫酸；后者適用于碳酸鹽類(lèi)礦石，常用的溶浸液為碳酸氫鈉和碳酸鈉的混合溶液。按浸出工藝和方法如第一章所述分為原地浸出

2、、就地破碎浸出、堆浸和聯(lián)合浸出等。 在工業(yè)生產(chǎn)中采用哪種方法，當(dāng)然要根據(jù)試驗(yàn)最終結(jié)果來(lái)確定，主要是考慮以下幾點(diǎn)： 1)礦石性質(zhì)礦石性質(zhì)。如滲透性、塊度、泥含量、硅酸鹽含量、碳酸鹽含量、硫化物含量、有用組分在礦石中的分布特點(diǎn)，礦石浸出性能等。 2)浸礦劑價(jià)格。浸礦劑價(jià)格。低廉，易于生產(chǎn)和獲得。 3)浸出液成分。浸出液成分。浸出液適合于后續(xù)工序處理。 4)處理工藝。處理工藝。溶液能再生和循環(huán)使用。 5)浸出率和生產(chǎn)率高。浸出率和生產(chǎn)率高。 6)環(huán)境影響。環(huán)境影響。對(duì)環(huán)境污染小，浸出結(jié)束后易恢復(fù)生態(tài)平衡。1.1 1.1 酸法浸出鈾的化學(xué)過(guò)程酸法浸出鈾的化學(xué)過(guò)程 在鈾礦石酸法浸出工藝中，硫酸、硝酸、鹽

3、酸都可以作為浸礦劑，但工業(yè)上絕大多數(shù)使用硫酸浸出鈾礦石。這是因?yàn)榱蛩岵粌H有較強(qiáng)的浸出能力，與鈾反應(yīng)生成穩(wěn)定的硫酸鈾酰絡(luò)離子，而且價(jià)格低、運(yùn)輸方便、腐蝕性較小、浸出液適合于后續(xù)工序處理等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 用硫酸浸出鈾礦石時(shí)，由于四價(jià)鈾難以浸出，浸出過(guò)程中需要先把四價(jià)鈾氧化為六價(jià)鈾，而鈾礦石中四價(jià)鈾往往占有一定比例，所以在鈾礦的浸出工藝中往往需要加入氧化劑。 礦物中的雜質(zhì)主要有： 二氧化硅、鐵氧化物、氧化鋁、鈣鎂化合物、磷酸鹽、鉬、釩等。1.2 1.2 堿法浸出堿法浸出 常用的溶浸液為碳酸氫鈉和碳酸鈉的混合溶液，能選擇性地溶解礦石中的鈾氧化物。 堿法浸出是利用鈾酰離子與碳酸根的強(qiáng)絡(luò)合作

4、用，浸出過(guò)程中對(duì)鈾有較好的選擇性，進(jìn)入浸出液中的雜質(zhì)較少。 1.3 1.3 酸法浸出酸法浸出 酸法浸出可用硫酸、硝酸和鹽酸。鹽酸價(jià)格高，對(duì)設(shè)備、材料等腐蝕性很強(qiáng)，故一般不用；硝酸氧化性強(qiáng)，浸出四價(jià)鈾時(shí)不需另加氧化劑，對(duì)鈾溶解能力大，但價(jià)格較高，且稀硝酸對(duì)浸出設(shè)備和材料要求很?chē)?yán)，特別是在地浸中應(yīng)用，井孔內(nèi)設(shè)施一旦遭到腐蝕和破壞，維修和恢復(fù)十分困難，甚至引起鉆孔報(bào)廢，故一般很少使用。 硫酸則如前所述，是一種優(yōu)點(diǎn)較多的理想浸礦劑。濃硫酸可用碳素鋼容器轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)存，浸礦設(shè)備和材料可用不銹鋼、耐酸陶瓷和塑料等制造。前蘇聯(lián)主要用酸法，我國(guó)目前也以酸法為主。2 2 銅的浸出銅的浸出2.1 2.1 銅的主要化合

5、物銅的主要化合物 銅的化學(xué)活性比金高，它與硫、氧、鹵素、硝酸、熱的濃硫酸起反應(yīng)；但與鈾相比，銅的化學(xué)活性低，人們一般把銅歸結(jié)為化學(xué)活性低的元素。鈾、金、銅在化學(xué)活性方面的差異，與它們?cè)谧匀唤绱嬖诘牡V物形態(tài)是一致的。自界的鈾礦物都以化合物形式存在，從未發(fā)現(xiàn)單質(zhì)鈾；而金則主要是以自然金的形態(tài)出現(xiàn)，很少以化合物形式存在；銅主要是以化合物形式存在，只有少量的自然銅出露于礦石中。2.2 2.2 銅的價(jià)態(tài)銅的價(jià)態(tài) 銅存在一價(jià)和二價(jià)兩種價(jià)態(tài)。一價(jià)銅在溶液中不穩(wěn)定，只有溶液中存在能與一價(jià)銅絡(luò)合的離子(如CN-，C1-等)時(shí)，才是穩(wěn)定的。Cu+在溶液中會(huì)產(chǎn)生歧化反應(yīng)，但固態(tài)銅化合物中，一價(jià)銅可以穩(wěn)定存在 。2.

6、3 2.3 銅的氧化物銅的氧化物 銅的氧化物有氧化銅(CuO)和氧化亞銅(Cu2O)。天然礦物中也存在這兩種物質(zhì)，按它們所具有的顏色，前者被稱(chēng)為黑銅礦，后者稱(chēng)赤銅礦。 氧化銅(CuO)不溶于水，易溶于稀的無(wú)機(jī)酸，生成相應(yīng)的銅鹽。氧化銅是堿性氧化物，不與堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但由于銅能與氨形成穩(wěn)定的銅氨絡(luò)離子，因此，氧化銅能溶解于氨水碳酸銨溶液中。2.4 2.4 銅的硫化物銅的硫化物 自然界存在的銅的硫化物相當(dāng)多，是人類(lèi)獲取銅的主要原料。CuS不溶于水、稀硫酸、鹽酸、硝酸中。它不溶于無(wú)機(jī)酸(稀)中的這一特性，常被人們用來(lái)從其他金屬元素中分離和提純銅。2.5 2.5 銅鹽銅鹽 銅鹽的種類(lèi)繁多，在天然的銅

7、礦物中存在有碳酸鹽類(lèi)的孔雀石CuCO3Cu(OH)2。和藍(lán)銅礦2CuCO3Cu(OH)2，硅酸鹽類(lèi)的硅孔雀石CuSiO32H2O和透視石CuSiO3H20，硫酸鹽類(lèi)的膽礬和水膽礬CuSO45H20和CuSO43Cu(OH)2，此外還有氯銅礦CuCl23Cu(OH)2等。 與堆浸工藝有關(guān)的銅鹽，最重要的是硫酸銅，因?yàn)閺墓诺浇竦你~礦堆浸均采用硫酸作為溶浸劑，礦石中的銅均以硫酸銅的形式轉(zhuǎn)移到浸出液中，從浸出液中分離、提純，直至得到市售產(chǎn)品，都借助于硫酸銅的化學(xué)、物理性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，硫酸銅是除電解銅以外，市場(chǎng)上最多的銅產(chǎn)品。 硫酸銅易溶于水，其水溶液呈弱酸性；它的溶解度與溫度有關(guān)。 浸出液中的銅經(jīng)分離、提純和富集后，往往經(jīng)加熱蒸發(fā)，然后冷卻結(jié)晶出五水硫酸銅CuSO45H20，它在9399時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)镃uSO4.H20，而于150 時(shí)變?yōu)闊o(wú)水硫酸銅CuSO4。3 3 金、銀的浸出金、銀的浸出 金、銀礦石的浸出，普遍使用氰化物作浸礦劑，