铜湿法工业包括浸取-萃取反萃-电积三部分,构成三个循环,萃取是承上启下的关键部分,如上所述,正是由于萃取技术的发展,才开创了现代铜湿法冶金的新局面。浸取时,酸与铜矿石反应使铜溶解进入溶液,萃取过程中铜离子和萃取剂的质子交换,进入有机相,质子进入水溶液,萃余液酸度重新提高。萃余液返回浸取。有机相中负荷的铜用电积残液反萃,得到富电解液,电解液的酸度下降,而使萃取剂恢复酸的形态,返回萃取。电积过程中,铜在阴极析出,阳极析出氧气并产生等摩尔的硫酸。所以,从化学反应上看,整个过程贯穿着铜离子和质子的交换和取代,两者逆向运动。电积时产生的质子消耗于矿石,矿石中浸出的铜为最终产品。
现代湿法提铜主要是从低品位矿,如氧化矿、剥离的表外矿、浮选尾矿、难选硫化矿甚至废弃的矿山中回收铜,而这些物料正是火法难以利用的原料。因此,湿法与火法成为发展铜工业相辅相成的两种技术,使矿物资源得到充分利用。
早期浸取-萃取-电积法的产品质量存在夹带有机物,铅含量高等问题,因此,被认为不适宜用作电工材料。经过二十多年的改进,现在的产品质量已与火法不相上下。有的湿法厂的产品纯度高达99.999%,高于火法产品的质量。湿法产品一般不含砷、锑、铋。由于阳极材料的改进,阴极铜的含铅量已显著降低。现在湿法炼铜厂的产品已完全可以满足制造电工材料的各种要求。
萃取技术给铜的湿法冶金带来了革命性的变化,创建了现代湿法铜冶金工业。自20世纪70年代开始发展以来,至今已成为一个独立的工业体系,每年产铜达百余万t,在世纪之交达250万t,占铜年总产量的15%,占由矿直接生产的铜的17%。其发展速度远高于整体铜工业的发展速度,如下图所示。曲线1表示火法熔炼-电解生产的铜量逐年变化。曲线2代表用萃取-电积法生产的铜产量,从20世纪70-80年代中经历了一个平稳的发展时期,而后开始了快速发展的阶段,特别是近年许多大矿厂相继投产,更将增长速度推向了一个新高潮。在同时期内其他炼铜方法的产量几无增长,世界上铜产量的增加大都来自湿法炼铜的发展。
中国的铜湿法冶金的研究,包括实验室和扩大试验都起步不晚。但是,工业界始终未能真正认识到这项技术的价值,发展一直比较慢,第一家生产厂于1983年投产。虽然近年一些地方的小矿山接收了湿法炼铜技术,但生产规模都很小,除德兴矿湿法提铜规模较大外,其余多为年产几百吨阴极铜的水平,尚无一家能列入前述55家的行列。已投产和在建厂的生产能力近万吨。随着可持续发展国策的推进,人们对充分利用各种资源的意识将逐渐提高,我国铜湿法冶金的发展前景是十分广阔的。