第三章矿物的浸出
第三章 矿物的浸出
第三章矿物的浸出 1铀的浸出 11酸法浸出铀的化学过程 12碱法浸出 2铜的浸出 21铜的主要化合物 2.2铜的价态 23铜的氧化物 24铜的硫化物 2.5铜盐 3金、银的浸出
第三章 矿物的浸出 v 1 铀的浸出 v 1.1 酸法浸出铀的化学过程 v 1.2 碱法浸出 v 2 铜的浸出 v 2.1 铜的主要化合物 v 2.2 铜的价态 v 2.3 铜的氧化物 v 2.4 铜的硫化物 v 2.5 铜盐 v 3 金、银的浸出
1铀的浸出 按溶浸液的性质分为酸法浸出和碱法浸岀两种。前者适 用于硅酸盐类的矿石,常用的溶浸液为硫酸;后者适用于 碳酸盐类矿石,常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合 溶液。按浸出工艺和方法如第一章所述分为原地浸出,就 地破碎浸出,堆浸和联合浸出等。在工业生产中采用哪种 方法,当然要根据试验最终结果来确定,主要是考虑以下 几 1)矿石性质,如渗透性、块度、泥含量、硅酸盐含量、碳 酸盐含量、硫化物含量、有用组分在矿石中的分布特点, 矿石浸出性能等 2)浸矿剂价格要低,易于生产和获得 3)浸出液适合于后续工序处理。 )工艺溶液能循环使用和再生。 5)浸出率和生产率高。 6)对环境污染小,浸出结束后易恢复生态平衡
v 1 铀的浸出 按溶浸液的性质分为酸法浸出和碱法浸出两种。前者适 用于硅酸盐类的矿石，常用的溶浸液为硫酸；后者适用于 碳酸盐类矿石，常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合 溶液。按浸出工艺和方法如第一章所述分为原地浸出，就 地破碎浸出，堆浸和联合浸出等。 在工业生产中采用哪种 方法，当然要根据试验最终结果来确定，主要是考虑以下 几点： 1)矿石性质，如渗透性、块度、泥含量、硅酸盐含量、碳 酸盐含量、硫化物含量、有用组分在矿石中的分布特点， 矿石浸出性能等。 2)浸矿剂价格要低，易于生产和获得。 3)浸出液适合于后续工序处理。 4)工艺溶液能循环使用和再生。 5)浸出率和生产率高。 6)对环境污染小，浸出结束后易恢复生态平衡
1.1酸法浸出铀的化学过程 酸法浸出铀矿石,硫酸、硝酸、盐酸都可以作 为浸矿剂,但工业上绝大多数使用硫酸浸出铀矿石, 这是因为硫酸不仅有较强的浸出能力,与铀反应生成 稳定的硫酸铀酰络离子,而且价格低、运输方便、腐 蚀性较小、浸出液适合于后续工序处理等优点,所以 在工业上广泛应用。 用硫酸浸出铀矿石时,由于四价铀浸岀难,浸 出过程中需要先把四价铀氧化为六价铀,而铀矿石中 四价铀往往占有一定比例,所以在铀矿的浸出工艺中 往往需要加入氧化剂 矿物中的杂质如下:杂质反应见(3-5)至(3 14) 二氧化硅、铁氧化物、氧化铝、钙镁化合物 磷酸盐、钼、钒等
v 1.1 酸法浸出铀的化学过程 酸法浸出铀矿石，硫酸、硝酸、盐酸都可以作 为浸矿剂，但工业上绝大多数使用硫酸浸出铀矿石， 这是因为硫酸不仅有较强的浸出能力，与铀反应生成 稳定的硫酸铀酰络离子，而且价格低、运输方便、腐 蚀性较小、浸出液适合于后续工序处理等优点，所以 在工业上广泛应用。 用硫酸浸出铀矿石时，由于四价铀浸出难，浸 出过程中需要先把四价铀氧化为六价铀，而铀矿石中 四价铀往往占有一定比例，所以在铀矿的浸出工艺中 往往需要加入氧化剂。 矿物中的杂质如下：杂质反应见（3-5）至（3- 14） 二氧化硅、铁氧化物、氧化铝、钙镁化合物、 磷酸盐、钼、钒等
1.2碱法浸出铀的化学过程 ,高用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶 能选择性地溶解矿石中的铀氧化物 碱法浸出是利用铀酰离子与碳酸根的强络合 作用,浸出过程中对铀有较好的选择性,杂质转入 浸出液中的较少。 1.2.1浸出过程铀的化学反应 见P26(2-31)至(2-35) 1.2.2浸出过程杂质的化学反应 见P31(3-15)至(3-19)
v1.2 碱法浸出铀的化学过程 常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶 液，能选择性地溶解矿石中的铀氧化物。 碱法浸出是利用铀酰离子与碳酸根的强络合 作用，浸出过程中对铀有较好的选择性，杂质转入 浸出液中的较少。 1.2.1 浸出过程铀的化学反应 见P26 （2-31）至（2-35） 1.2.2 浸出过程杂质的化学反应 见P31 （3-15）至（3-19）
碱法浸岀对铀的选择性好,浸出液中杂质浓度较酸法 低 酸法浸出可用硫酸、硝酸和盐酸。盐酸价格髙,对设 备、材料等腐蚀性很强,故一般不用,硝酸氧化性强,浸 出四价铀时不需另加氧化剂,对铀溶解能力大,但价格较 高,且稀硝酸对浸出设备和材料要求很严,特别是在地浸 中应用,井孔内设施一旦遭到腐蚀和破坏,维修和恢复十 分困难,甚至引起钻孔报废,故一般很少使用。硫酸则如 前所述,是一种优点较多的较为理想的浸矿剂。浓硫酸可 用碳素钢容器转运和储存,浸矿设备和材料可用不锈钢 耐酸陶瓷和塑料等制造。前苏联主要用酸法,我国目前也 以酸法为主
碱法浸出对铀的选择性好，浸出液中杂质浓度较酸法 低 酸法浸出可用硫酸、硝酸和盐酸。盐酸价格高，对设 备、材料等腐蚀性很强，故一般不用，硝酸氧化性强，浸 出四价铀时不需另加氧化剂，对铀溶解能力大，但价格较 高，且稀硝酸对浸出设备和材料要求很严，特别是在地浸 中应用，井孔内设施一旦遭到腐蚀和破坏，维修和恢复十 分困难，甚至引起钻孔报废，故一般很少使用。硫酸则如 前所述，是一种优点较多的较为理想的浸矿剂。浓硫酸可 用碳素钢容器转运和储存，浸矿设备和材料可用不锈钢、 耐酸陶瓷和塑料等制造。前苏联主要用酸法，我国目前也 以酸法为主
2铜的浸出 2.1铜的主要化合物 铜的化学活性比金高,它与硫、氧、卤素、硝酸、 热的浓硫酸起反应;但与铀相比,铜的化学活性就低, 人们一般把铜归结为化学活性低的元素。铀、金、铜 在化学活性方面的差异,与它们在自然界存在的矿物 形态是一致的。自然界的铀矿物都以化合物形式存在, 从未发现单质铀;而金则主要是以自然金的形态出现, 很少以化合物形式存在;铜主要是以化合物形式存在 只有少量的自然铜出露于矿石中 2.2铜的价态 铜存在一价和二价两种价态。一价铜在溶液中不 稳定,只有溶液中存在能与一价铜络合的离子(如CN, C1等)时,才是稳定的。C1+在溶液中会产生歧化反应, 但固态铜化合物中,一价铜可以稳定存在
v 2 铜的浸出 v 2.1 铜的主要化合物 铜的化学活性比金高，它与硫、氧、卤素、硝酸、 热的浓硫酸起反应；但与铀相比，铜的化学活性就低， 人们一般把铜归结为化学活性低的元素。铀、金、铜 在化学活性方面的差异，与它们在自然界存在的矿物 形态是一致的。自然界的铀矿物都以化合物形式存在， 从未发现单质铀；而金则主要是以自然金的形态出现， 很少以化合物形式存在；铜主要是以化合物形式存在， 只有少量的自然铜出露于矿石中。 v 2.2 铜的价态 铜存在一价和二价两种价态。一价铜在溶液中不 稳定，只有溶液中存在能与一价铜络合的离子(如CN -， C1 -等)时，才是稳定的。Cu+在溶液中会产生歧化反应， 但固态铜化合物中，一价铜可以稳定存在
2.3铜的氧化物 铜的氧化物有氧化铜(Cu0)和氧化亚铜(Cu2O) 天然矿物中也存在这两种物质,按它们所具有的颜色, 前者被称为黑铜矿,后者称赤铜矿 氧化铜(Cu0)不溶于水,易溶于稀的无机酸,生 成相应的铜盐 氧化铜是碱性氧化物,不与碱发生化学反应, 但由于铜能与氨形成稳定的铜氨络离子,因此,氧化 铜能溶解于氨水一碳酸铵溶液中 2.4铜的硫化物 自然界存在的铜的硫化物相当多,是人类获取 铜的主要原料 CuS不溶于水、稀硫酸、盐酸、硝酸中。它不溶于 无机酸(稀)中的这一特性,常被人们用来从其他金属 元素中分离和提纯铜
v 2.3 铜的氧化物 铜的氧化物有氧化铜(CuO)和氧化亚铜(Cu2O)。 天然矿物中也存在这两种物质，按它们所具有的颜色， 前者被称为黑铜矿，后者称赤铜矿。 氧化铜(CuO)不溶于水，易溶于稀的无机酸，生 成相应的铜盐。 氧化铜是碱性氧化物，不与碱发生化学反应， 但由于铜能与氨形成稳定的铜氨络离子，因此，氧化 铜能溶解于氨水—碳酸铵溶液中。 v 2.4 铜的硫化物 自然界存在的铜的硫化物相当多，是人类获取 铜的主要原料。 CuS 不溶于水、稀硫酸、盐酸、硝酸中。它不溶于 无机酸(稀)中的这一特性，常被人们用来从其他金属 元素中分离和提纯铜
2.5铜盐 铜盐的种类繁多,在天然的铜矿物中存在有碳酸盐类的孔 雀石CuCO3·Cu(OH)2。和蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH2,硅酸盐类的 硅孔雀石CuSi03·2H20和透视石CuSi03·H20,硫酸盐类的胆矾 和水胆矾CuS04·5H20和CuSO4·3Cu(OH)2,此外还有氯铜矿 CuC123Cu(OH)2等 与堆浸工艺有关的铜盐,最重要的是硫酸铜,因为从古到 今的铜矿堆浸均采用硫酸作为溶浸剂,矿石中的铜均以硫酸铜 的形式转移到浸出液中,从浸出液中分离,提纯,直至得到市 售产品,都借助于硫酸铜的化学、物理性质来实现。此外,硫 酸铜是除电解铜以外,市场上最多的铜 硫酸铜易溶于水,其水溶液呈弱酸性;它的溶解度与温度 有关 浸出液中的铜经分离、提纯和富集后,往往经加热蒸发, 然后冷却结晶出五水硫酸铜CuS04·5H20,它在93-99℃时转 变为CuSO4H0,而于150℃时变为无水硫酸铜CuSO4
v 2.5 铜盐 铜盐的种类繁多，在天然的铜矿物中存在有碳酸盐类的孔 雀石CuCO3·Cu(OH)2。和蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2，硅酸盐类的 硅孔雀石CuSiO3·2H2O和透视石CuSiO3·H20，硫酸盐类的胆矾 和水胆矾CuSO4·5H20和CuSO4·3Cu(OH)2，此外还有氯铜矿 CuCl2·3Cu(OH)2等。 与堆浸工艺有关的铜盐，最重要的是硫酸铜，因为从古到 今的铜矿堆浸均采用硫酸作为溶浸剂，矿石中的铜均以硫酸铜 的形式转移到浸出液中，从浸出液中分离，提纯，直至得到市 售产品，都借助于硫酸铜的化学、物理性质来实现。此外，硫 酸铜是除电解铜以外，市场上最多的铜产品。 硫酸铜易溶于水，其水溶液呈弱酸性；它的溶解度与温度 有关。 浸出液中的铜经分离、提纯和富集后，往往经加热蒸发， 然后冷却结晶出五水硫酸铜CuSO4·5H20，它在93—99℃时转 变为CuSO4.H20，而于150 ℃时变为无水硫酸铜CuSO4
÷3金、银的浸出 金、银矿石的浸出,普遍使用氰化物作 浸矿剂,但氰化物剧毒,对环境污染一直 是人们关注的问题。国外寻找了新的浸取 金、银的浸矿剂,如碘及碘化物。碘对金 银有氧化作用和络合作用,低浓度时还有 消毒作用,但碘资源不丰富,不能大量应 用。现在仍在研究新的金银浸矿剂,目前 应用较广的还是氰化物
v 3 金、银的浸出 金、银矿石的浸出，普遍使用氰化物作 浸矿剂，但氰化物剧毒，对环境污染一直 是人们关注的问题。国外寻找了新的浸取 金、银的浸矿剂，如碘及碘化物。碘对金、 银有氧化作用和络合作用，低浓度时还有 消毒作用，但碘资源不丰富，不能大量应 用。现在仍在研究新的金银浸矿剂，目前 应用较广的还是氰化物