黑銅泥鼓風氧化浸出送風方案的優化

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］。

1 黑銅泥浸出送風方案現狀

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。

2 壓縮風送風方案優化試驗

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。

3 優化后生產實例

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 %

4 結 論

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。