氧化銅礦硫酸攪拌浸出試驗(yàn)研究

蘭瑋鋒

（江西江鎢鈷業(yè)有限公司，江西 贛州 341000）

酸浸工藝是氧化銅礦石處理的主要工藝，適合處理以酸性脈石為主的礦石，常用于從低品位、表外礦、殘礦中提取銅。浸出劑一般選用硫酸，不宜處理含高鈣鎂碳酸鹽的礦石。酸浸工藝主要包括堆浸、池浸、原地浸和攪拌浸出。其中堆浸法由于操作簡(jiǎn)單、投資省、見效快而得到廣泛的應(yīng)用。堆浸法常用于處理低品位氧化銅礦以及剝離的表外礦石，通過噴淋或滴淋的工藝進(jìn)行浸出。針對(duì)含泥高的氧化銅礦，人們可通過制?；蚍旨?jí)堆浸增加滲透性，提高銅浸出率，縮短堆浸周期。地下浸出是針對(duì)品位低、不易開采或工程地質(zhì)條件復(fù)雜的礦石直接浸出的一種方法，相比常規(guī)技術(shù)開采更具有經(jīng)濟(jì)性。氨浸工藝可用來處理高堿性脈石的氧化銅礦，氨浸液對(duì)銅和脈石組分具有較高的選擇性，浸出液中雜質(zhì)含量較低[1-4]。

工業(yè)生產(chǎn)中通常采用硫酸浸出-萃取-電積工藝處理高品位氧化銅礦。本文主要介紹了該氧化銅礦硫酸攪拌浸出試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)原料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

本次試驗(yàn)原料選用的是高品位氧化銅礦，其主要化學(xué)成分和銅的物相分析分別如表1、圖1所示。

表1 氧化銅礦主要化學(xué)成分

通過物相分析結(jié)果，筆者發(fā)現(xiàn)，該氧化銅礦中的銅主要以孔雀石、藍(lán)銅礦兩種形式存在，共占其礦石總銅量的93%；其次是以硫酸銅形式存在，此外還有少量銅與鐵或硅相結(jié)合。

1.2 試驗(yàn)方法

硫酸攪拌浸出試驗(yàn)：首先按一定液固比將礦樣與水在燒杯（2 L）中混合漿化，升溫到一定浸出溫度后，根據(jù)硫酸用量將硫酸緩慢加入燒杯中，浸出過程保持?jǐn)嚢?，并使用pH計(jì)監(jiān)測(cè)礦漿pH值變化，關(guān)注溫度變化。試驗(yàn)考察浸出溫度、浸出時(shí)間、硫酸用量及礦石粒度等因素對(duì)氧化銅礦攪拌酸浸出效果的影響。

圖1 氧化銅礦中銅的物相分析結(jié)果

1.3 試驗(yàn)基本原理

該氧化銅礦中的銅主要以碳酸鹽礦物形態(tài)存在，包括孔雀石（Cu2CO3（OH）2）、藍(lán)銅礦（Cu3（CO3）2（OH）2）。氧化銅礦硫酸浸出的主要反應(yīng)如下：

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 浸出溫度及硫酸用量對(duì)氧化銅礦浸出的影響

浸出硫酸用量及浸出溫度條件試驗(yàn)考察了不同溫度下，硫酸用量在100～150 kg/t礦變化時(shí)對(duì)氧化銅礦樣浸出效果的影響，并根據(jù)初始硫酸添加量和浸出終點(diǎn)溶液酸度測(cè)算實(shí)際酸耗。

試驗(yàn)條件：浸出時(shí)間2 h，浸出液固比4，攪拌速度300 r/min，礦石粒度小于200 μm占比80%（P80200 μm）。圖2反映硫酸用量和反應(yīng)溫度對(duì)浸出效果影響。

如圖2所示，在室溫條件下，隨著硫酸用量的增加，從100 kg/t礦至140 kg/t礦，浸出終點(diǎn)酸度升高，但終點(diǎn)Cu浸出率增幅較小，Cu平均浸出率約為91.5%。

在浸出溫度60℃的條件下，增加硫酸用量從110 kg/t礦至150 kg/t礦，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Cu終點(diǎn)浸出率稍有提高，平均浸出率約為92%。

圖2 浸出溫度和硫酸用量對(duì)氧化銅礦浸出的影響

通過時(shí)間取樣分析，本文發(fā)現(xiàn)在常溫和加熱（60℃、80℃）條件下，終點(diǎn)Cu浸出率變化略小。但是，隨著溫度的升高，Cu的浸出速度明顯加快，表明加熱能夠提升浸出效率，在加熱條件下浸出15 min后Cu浸出率達(dá)到85%，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至1 h，銅浸出率達(dá)到90%，繼續(xù)延長(zhǎng)浸出時(shí)間Cu浸出率緩慢增加。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，該氧化銅礦中銅的浸出速度較快，提高浸出溫度和硫酸用量，氧化銅礦Cu浸出率有所提高，但是增幅較小。浸出溫度升高，酸耗相應(yīng)增大。因此，推薦常溫下浸出，硫酸用量100 kg/t礦，浸出時(shí)間2 h，此時(shí)Cu浸出率約為91%，浸出液含Cu 10 g/L，終點(diǎn)pH值1.7，浸出渣含Cu 0.5%。

2.2 磨礦粒度條件試驗(yàn)

氧化銅礦經(jīng)鄂式破碎后，在棒磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨后得到P80200 μm、P80150 μm、P80105 μm和P8074 μm四種粒度的氧化銅礦樣，分別進(jìn)行常溫?cái)嚢杞觥?/p>

試驗(yàn)條件：常溫，浸出時(shí)間2 h，浸出液固比4，硫酸用量100 kg/t礦，攪拌速度300 r/min。礦石粒度對(duì)浸出的影響如圖3所示。

磨礦粒度條件試驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫和硫酸用量100 kg/t礦的條件下，礦石粒度越小，浸出反應(yīng)速度越高，浸出終點(diǎn)酸度值低，總耗酸量增加。但本文發(fā)現(xiàn)浸出時(shí)間到達(dá)2 h時(shí)，不同礦石粒度原料的銅最終浸出率基本一致，表明此時(shí)礦石粒度對(duì)銅的浸出率影響較小?？紤]到磨礦能耗較高，筆者推薦該氧化銅礦硫酸攪拌浸出的礦石粒度為小于200 μm的顆粒占比80%。

圖3 磨礦粒度對(duì)氧化銅礦浸出的影響

2.3 浸出渣物相分析

氧化銅礦在推薦條件試驗(yàn)下進(jìn)行酸浸試驗(yàn)，過濾得到浸出渣并對(duì)其進(jìn)行物相分析，如圖4所示。結(jié)果表明，浸出渣中銅成分主要為鐵礦物和硫化銅，其次為孔雀石和藍(lán)銅礦，此外還有少量的銅分布在硅酸鹽中。

圖4 氧化銅礦浸出渣中銅的物相分析

3 結(jié)論

物相分析結(jié)果表明，該氧化銅礦中銅主要以孔雀石、藍(lán)銅礦形式存在，共占礦石中總銅量的93%；其次以硫酸銅存在，此外還有少量銅與鐵或硅相結(jié)合。氧化銅礦硫酸攪拌浸出試驗(yàn)條件優(yōu)化為：反應(yīng)溫度常溫、硫酸用量100 kg/t礦、浸出時(shí)間2 h、浸出液固比4、礦石粒度小于200 μm占比80%。

在推薦的浸出條件下，Cu浸出率在91%以上，浸出液含Cu 10 g/L，終點(diǎn)pH值1.7，雜質(zhì)含量低，滿足后續(xù)萃取工藝條件。浸出渣物相分析結(jié)果表明，銅主要分布在鐵礦物和硫化銅中，其次分布在孔雀石和藍(lán)銅礦中，此外還有少量的銅分布在硅酸鹽中。

1 王 瑋.氧化銅礦硫酸攪拌浸出工藝研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2016，34（12）：23-25.

2 張景繪.復(fù)雜難處理氧化銅礦制備高純電積銅的新工藝及理論研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2013.

3 宋志鵬，胡國(guó)榮，彭忠東，等.碳酸銨溶液浸出非洲氧化銅礦的研究[J].礦冶工程，2008，（3）：84-87.

4 王雙才，李元坤，史光大，等.氧化銅礦的處理工藝及其研究進(jìn)展[J].礦產(chǎn)綜合利用，2006，（2）：37-39.