离析过程比较复杂,虽然对铜的离析已经做了不少的试验研究工作,但对一些问题至今仍有不同的见解。多数认为氧化铜矿的离析过程大致分为三个阶段:
(1)食盐的分解阶段 离析过程中首先是食盐与矿石中的结晶水在700℃温度下生成氯化氢,其反应式如下:
4NaCl+Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O=Na 4 Al 2 O 3 ·2SiO 3 +4HCl↑
(2)氯化亚铜的挥发阶段 氯化氢与氧化铜矿物作用,产生可挥发性的氯化亚铜。氧化铜矿物的种类较多,为简明起见用简单的Cu 2 O作为代表,其反应式为:
6HCl+3Cu 2 O=2Cu 3 Cl 3 ↑+3H 2 O
(3)还原和离析作用阶段 氯化亚铜(Cu 3 Cl 3 )蒸气被氢(与炭粒吸附的氢)还原而生成离析铜并覆盖在炭粒上。其反应式为:
2Cu 3 Cl 3 +3H 2 =6Cu+6HCl↑
离析铜(Cu)用浮选法可以有效地加以回收。氯化亚铜还原所产生的氯化氢(再生的HCl)能继续和氧化铜矿物作用生成氯化亚铜,使上述反应周期循环发生。
影响离析过程的因素较多,其主要因素有:
(1)矿石性质 矿石粒度及矿石的物质组成都会影响离析过程,尤其是处理含钙质脉石时,特别是方解石、石灰石等,氧化钙的生成将妨害铜的离析。
(2)温度的影响 温度直接影响氯化反应速率。准确控制温度是进行离析过程的一个重要条件。离析温度的上限既决定于矿石性质和热交换条件,也决定于经济因素。若离析温度高,不仅浪费燃料,而且引起物料的烧结,出现“结窑皮”现象,若温度在离析温度以下,则会使离析效果变坏。
(3)停留时间 物料在离析窑(室)的停留时间取决于窑(室)的体积、物料的密度、物料的通过速度。总之物料在窑(室)内的停留时间应足以达到较高的回收率为好。
(4)还原条件 还原条件对离析过程的影响很大。适度的还原条件有利于氯化反应的进行。
(5)氯化剂用量 食盐本身对氯化反应没有影响。离析的引发反应是依靠食盐水解产生的氯化氢。而氯化反应速率与氯化氢压力成正比。食盐的加入量过少,则氯化氢的供应就不能满足起始氯化反应速率的需要。食盐的用量过大也是有害的,它会溶解氯化亚铜,降低离析回收率。
(6)水蒸气 水蒸气对氯化剂的分解及氯化氢的生成具有重要作用。试验证明矿石如果丧失了结晶水,则离析过程不能进行。