內(nèi)蒙古某地氧化銅礦石濕法提銅試驗研究

曹桂萍

（山西垣曲中條山有色公司技術(shù)中心，山西 運(yùn)城 044000）

1 前言

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對銅的需求越來越大。近年來，都在積極采用新工藝、新技術(shù)以有效開發(fā)利用資源。采用浸出→萃取→電積或浸出→鐵屑置換濕法冶金工藝直接從各種低品位或難選氧化銅礦中提取銅就是有效的技術(shù)手段之一。

本次試驗樣由于礦點分散，各礦體礦石性質(zhì)差異較大，有10個礦體，取10個點樣品。為了更詳細(xì)地了解各礦體礦石性質(zhì)及代表性，按圖1所示的流程進(jìn)行加工和配礦，加工配制5個試驗綜合樣，各礦點多元素分析樣，對5個試驗綜合樣依次進(jìn)行了銅物相分析、礦石性質(zhì)研究、搖瓶酸浸試驗、熟化池浸試驗、熟化柱浸試驗等。

圖1 礦樣加工及配制驗樣流程圖

2 采樣、配礦、制樣說明

首先用3 mm篩分別對每個樣進(jìn)行篩分，分成小于3 mm的粉礦樣10個，大于3 mm的塊礦樣10個。分別對10個粉礦樣和10個塊礦樣取化驗樣，進(jìn)行多元素分析。其次，根據(jù)10個礦體各占總礦床比例分別進(jìn)行粉礦和塊礦樣的配礦。第三，制取試驗樣及其化驗樣：搖瓶浸出樣（-200目大于80%的粉礦和塊礦）；槽浸粉礦樣；柱浸塊礦樣（-25 mm）；柱浸混合樣（-10 mm此礦樣代表整個礦床）。

表1 各礦樣多元素分析結(jié)果

3 礦石性質(zhì)

各礦樣（10個粉礦和10個塊礦）多元素分析見表1，試驗樣銅物相分析見表2。

據(jù)地質(zhì)資料介紹，該礦床屬鈣質(zhì)矽卡巖型氧化銅礦床，金屬礦物氧化程度較深。主要金屬礦物有褐鐵礦、孔雀石、硅孔雀石、黑銅礦及少量的硫化礦物，主要非金屬礦物有方解石、透輝石、石英。金屬礦物呈中細(xì)粒浸染狀、星點狀、薄膜狀、細(xì)脈狀賦存于脈石礦物中。各礦樣礦石性質(zhì)差異很大，礦石較軟，部分礦樣易泥化。

表2 試驗礦樣物相分析結(jié)果

原礦多元素分析結(jié)果表明：①該塊礦石中CaO、MgO含量很高，分別為11.49%～37.70%和0.294%～1.413%，塊礦綜合樣CaO 23.62%，MgO0.644%，造成酸浸提銅過程中耗酸很大。②該礦石中Fe含量高，為5.60%～11.59%，塊礦綜合樣Fe 8.80%，鐵主要以褐鐵礦形式存在，褐鐵礦易溶于稀硫酸，造成無為的酸耗，對酸浸提銅不利。

礦樣物相分析結(jié)果表明，該混合樣含銅不高，僅為0.570%，銅的氧化率卻較高，達(dá)90%以上，結(jié)合率也很高，估計常規(guī)酸浸，不易浸出，屬難處理氧化銅礦石。

4 試驗方案的確定

針對原礦特性，擬采用以下方案進(jìn)行試驗：搖瓶浸出、粉礦綜合樣熟化池浸、塊礦綜合樣柱浸試驗、粉塊礦綜合樣柱浸試驗。

5 搖瓶酸浸試驗

5.1 浸出原理

該礦樣中的銅主要為孔雀石(CuCO3.Cu(OH)2)、硅孔雀石(Cu-SiO3.2H2O)，黃銅礦含量很低。黃銅礦不與稀硫酸反應(yīng)，孔雀石(CuCO3.Cu(OH)2)、硅孔雀石(CuSiO3.2H2O)與稀硫酸的反應(yīng)見化學(xué)反應(yīng)方程式（1）、（2）。同時方解石(CaCO3)、白云石(CaCO3.MgCO3)、褐鐵礦 (Fe2O3.nH2O)也與稀硫酸反應(yīng)，見化學(xué)反應(yīng)方程式（3）、（4）、（5），這些副反應(yīng)無為地造成酸耗增大。

5.2 試驗條件及結(jié)果

搖瓶試驗在THZ－92B型臺式恒溫振蕩器中進(jìn)行，每瓶裝樣量50 g，粉礦綜合樣細(xì)度－200目占86.11%，塊礦綜合樣細(xì)度－200目占83.64%，將待浸礦樣裝入三角燒杯中，室溫浸出，液固比4∶1，用工業(yè)硫酸配制成稀硫酸浸出，起始酸度由探索性試驗確定，控制浸出液pH值1.5～2.0。通過搖瓶酸浸試驗確定浸出時間對浸出率及耗酸的影響。浸出條件及試驗結(jié)果見表3。

表3 搖瓶酸浸條件及結(jié)果

5.3 試驗小結(jié)

從表3可以看出，隨著浸出時間的延長，銅的浸出率增加、耗酸增大。說明該礦易溶于酸，但耗酸很大。分析原因為：礦石中的銅主要以氧化銅為主，易溶于稀硫酸，所以銅的浸出率較高；但隨著浸出時間的延長，后期銅的浸出率增加較慢，原因是結(jié)合率很高，硅孔雀石中的銅比較難浸；礦石中含方解石、透輝石、褐鐵礦較高，耗酸很大。粉礦綜合樣最佳工藝條件為2＃試驗，塊礦綜合樣最佳工藝條件為8＃試驗。

6 熟化池浸試驗

小于3 mm粉礦綜合樣熟化池浸試驗在2 500 mL燒杯中進(jìn)行。

熟化條件：取小于3 mm粉礦綜合樣500 g，加水50 mL，加濃硫酸40 mL，混勻、熟化時間2 min，保溫浸出、凝固時間24 h。此過程中銅大部分變?yōu)榻Y(jié)晶硫酸銅，前期用清水就能將銅浸出。

浸出條件及結(jié)果：將熟化好的礦樣放入2 500 mL，前期加清水1 200 mL浸出，每天人工攪拌4～5次，中、后期pH值降低，補(bǔ)加入21 mL濃硫酸，維持pH值為1～2，共浸出20天，最終浸出液pH＝1.276，Cu=3.008 g/L，H2SO4=4.49 g/L，原礦銅品位 0.870%，浸渣銅品位0.121%，液計銅浸出率89.89%，固計銅浸出率86.09%，浸出過程耗酸：每噸原礦209 kg，較搖瓶試驗有所減少。

7 柱浸試驗

7.1 試驗說明

為進(jìn)一步摸清該礦的酸浸指標(biāo)，實驗人員模擬實際生產(chǎn)池浸工藝的技術(shù)條件進(jìn)行了柱浸試驗。柱浸試驗在Φ120×800 mm的有機(jī)玻璃浸出柱中進(jìn)行，控制浸出液pH值為1.5～2。共進(jìn)行兩組柱浸試驗。

7.2 試驗條件及結(jié)果

1#柱：塊礦綜合樣：粒度3～25 mm，直接酸浸試驗，裝入干礦量12 kg，裝礦高度為600 mm。每天噴液5 L，噴淋速度5 mL/min左右。噴淋16 h，空閑8 h，噴淋強(qiáng)度27～28 L/h·m2，共浸出20天。測定礦石飽和含水率為7.5%，1＃柱柱浸試驗其他條件及浸出結(jié)果見表4。

表4 1＃柱（綜合塊礦樣）直接酸浸條件及結(jié)果

表5 2＃柱（粉、塊礦綜合樣）先熟化后酸浸條件及結(jié)果

2#柱：粉、塊礦綜合樣：粒度小于10 mm，先濃硫酸熟化，后浸出試驗。熟化條件：取小于10 mm粉塊礦綜合樣12.73 kg，加水510 mL，加濃硫酸846 mL，混勻、熟化時間2 min，保溫浸出、凝固時間48 h。濃硫酸熟化處理后，氧化銅轉(zhuǎn)化為結(jié)晶硫酸銅，先用水浸、后用稀硫酸浸出。浸出條件：裝礦高度為780 mm，噴淋速度5.2 mL/min。噴淋 16h，空閑 8h，噴淋強(qiáng)度 27～28 L/h·m2。前期清水浸出，后期稀硫酸浸出，共浸出17天。測定礦石飽和含水率為10.5%，2＃柱柱浸試驗其他條件及浸出結(jié)果見表5。

7.3 試驗小結(jié)

從表4、表5可以看出，該礦石中的銅礦物易溶于稀硫酸，銅的浸出率較高，但耗酸較大。先硫酸熟化、后浸出工藝優(yōu)于直接酸浸工藝。采用先硫酸熟化、后浸出工藝，銅的浸出較快，浸出6天，銅的浸出率就達(dá)72.50%。浸出時間相對縮短，而且浸出率高出15%。

8 結(jié)束語

（1）由于粉礦比例大，滲透性差。入堆粒度小于10 mm，現(xiàn)場要控制堆高，不能小于1.5 m。

（2）熟化條件：礦石水分5%～10%，熟化時濃硫酸加入量應(yīng)為總耗酸量的70%～80%，拌酸及混勻時間2～5 min，保溫浸出、凝固時間30 h左右。

（3）浸出周期受入堆礦石粒度、筑堆高度、噴淋強(qiáng)度、礦泥含量、壓實度、酸度等諸多因素影響，設(shè)計時應(yīng)充分考慮這些因素的影響。

（4）休閑。定期休閑，能改善水、空氣界面的毛細(xì)管力，加速硫化礦氧化，改善浸出環(huán)境，使礦石中的部分硫化銅礦物得到浸出，保證較高的浸出率。

（5）浸出液pH控制在1.5～2.0之間為最佳。