重要氯化湿法冶金流程--英泰克流程

    浸取
    为了提高浸取率采用了4级逆流浸取，每级由若干个浸取槽组成。浸取的总停留时间为12ho流程如下图所示^［1,2」，矿浆从第1级加人，第3级的矿浆过滤后，从渣中回收硫，而后再进入第4级与加人的新浸取剂反应4小时浸金。从第4级产生的滤液经活性炭吸附回收金后，再到第3级浸取铜。浸取温度80~value="85" UnitName="℃">85℃，主要由反应热维持。第2、3级通空气氧化，使铁生成Fe00H，硫生成单质硫，浸渣易于过滤。中试原料为含铜42.5%的铜精矿（其中黄铜矿占40%），铜的浸取率平均为99.3%，总回收率98.1%。

    还原及除杂
    从第一级出来的富铜浸取液流经一填装铜粒的柱子，将铜（II）还原为铜（I）。然后，加石灰粉中和至pH =5.3除杂，此时除银和汞之外的重金属离子几乎都沉淀，滤渣用于回收有价金属。银用汞齐化的铝片置换所得铜粉再置换银的方法回收，可使银浓度降至1.5mg/L.生成的Cu-Hg-Ag另行处理，回收银、铜后，汞返回使用。有的铜矿往往含汞，用铜汞齐法回收银，可同时回收汞，比火法从气相中回收要简单一些。最终铜产品中汞小于4x10^-9，渣中小于1x10^-7。银的回收率接近100%。
    电积
    浸取液冷却至value="30" UnitName="℃">30℃，进入-特别设计的电解槽，阴极是由两片冲压成小凸帽的铜片合在一起，用硫化橡胶填充其间固化而成的板，表面上仅露出间距lvalue="0" UnitName="mm">0mm，直径value="2" UnitName="mm">2mm的许多小铜面，铜电积发生在这些小区域上。每块电极尺寸为value="1.5" UnitName="m">1.5m x value="1.25" UnitName="m">1.25m。槽中有一刮扫器每20min从表面上刮除一次生成的铜粉。阳极由涂刷了钌-铱氧化物的钦网压制复合在铜芯钦面的导电棒上。整体电解槽包括18块阴极及17块装在隔膜袋里的阳极。隔膜以氯碱工业用的杜邦Nafion离子交换隔膜为好，这是聚氟化物上接有梭基和磺酸基的高分子材料，价格昂贵。后来自己开发了一种以玻璃布为基材的多孔膜，固定在玻璃钢框架上，价格低廉，且在电解液中不变形。外室是玻璃钢锥底槽，便于收集铜粉。铜粉由槽底泵人洗涤-干燥系统。电解槽的电流效率为98.6％。
    产品铜粉
    在电极上生成的铜粉呈树枝状，产品质量达到伦敦金属交易所（LME）A级标准，纯度达到99.99%。铜粉可以直接用粉末冶金的方法制造铜产品，这方面很有发展前途，也可用球团成形机压成球出售。
    电极反应
    在阴极上Cu（I）被还原产生铜粉，铜浓度从value="80" UnitName="g">80g/L下降到value="30" UnitName="g">30g/L。贫阴极液通过膜进人阳极区，在这儿，Cu( I）被氧化成Cu( II）。正常情况下电流密度为value="1000" UnitName="a">1000A/m²，试验中，在value="1500" UnitName="a">1500A/m²时也能正常运行。由于还原的是一价铜，加上极高的电流密度，因此，阴极的单位面积产能为一般硫酸盐体系电积时的4倍。[next]

    上图是电解后阳极电位和电解液所储能量的关系。曲线1是电解液中含有value="28" UnitName="g">28g/L NaBr、value="280" UnitName="g">280g/L的NaCl时的情况，曲线的第一部分反映了下列反应：

                                   Br^-＋value="2" UnitName="C">2C1^- ₌₌₌₌ BrC1₂^-＋2e

生成的阳极液称为Halex（哈莱克斯）浸取剂。曲线2的电解液不含NaBr，电解时产生氯气，电位陡升。在其中加人NaBr后氯气停止析出，电位趋向曲线1。曲线3的电解液中加人了Cu( I）value="12" UnitName="g">12g/L,电位低的部分是亚铜的氧化过程。
    由于存在BrCl₂^-，使电位可达到600mV（对Ag/AgCl标准电极）。因此，除了氧化浸取黄铜矿和其他硫化铜矿外，也可以氧化闪锌矿、砷黄铁矿、镍黄铁矿等，但不能氧化黄铁矿和辉铝矿。因此，英泰克流程可以处理组成复杂、品位较低、目前技术提取不经济的矿石。由于该流程对矿物粒度的要求较低，不限精矿品位，因此可以降低用于浮选的费用。
    丰工业试验结果
    全流程吨铜电耗1650kW·h，如不包括溶液循环才1435kW·h。浸取时空气为氧化剂，不需富氧，硫仅氧化为单质硫，耗氧低。加之电积一价铜离子，使其能耗仅稍高于火法，比现有其他湿法流程都低。
    电积电流密度仍为value="1000" UnitName="a">1000A/m²，电积产生的树枝形铜粉经电炉熔化浇铸成锭出售，也可直接深度加工为成品。铜产品质量良好，达到伦敦金属交易市场（LME) A级标准。
    显然，英泰克流程工艺条件优于前面提到的克利尔等流程，浸取反应温度低、不需加压；不用萃取，不产生氯气，比寇帕雷克斯流程简单；比矿浆电解产品质量好，易操作；而且可以同时回收金银等贵金属。因此，它的研究进展近年十分受人关注。根据工业试验结果由一家名为H. G.工程公司的估算，按英泰克流程建设规模5万t/a厂投资约为7050万美元，即年吨铜生产能力1410美元；而火法为年吨铜生产能力投资为3500~4000美元。生产费用为吨铜264美元，而且可以使用复杂铜矿，品位要求不高，含铜15％甚至更低都能用作原料。
    许多独立的研究报告认为英泰克流程的投资和操作费用低于现有其他湿法流程，而且由于耗能、耗氧低，产生的渣稳定性好，不产生废气，对于环境的影响因子最低，是一个优秀的铜湿法冶金流程。
    参考文献：
    1.Everett，P R，Hydrometallurgy’94，Inter.Symp.11~15，july，1994，Cambridge，U.K.IMM，Chapman & Hall，913~922
    2.Everett，P R，et al.Copper Hydrometallurgy Forum，1998，Australia