氧化銅礦堆浸工程設(shè)計實踐

池文榮

（中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038）

將礦石或者廢石輸送至一個永久或非永久的防滲地面筑堆，并且通過澆灌浸出液，將礦石中的有價金屬提取出來的過程稱之為堆浸。堆浸可以從低品位資源回收有價金屬，并且不需要復(fù)雜的設(shè)備，具有投資少、回收率高、成本低等特點。

目前，隨著高品位銅資源廣泛開采，高品位銅資源不斷枯竭。一些原有選冶方法難以處理的低品位銅礦石、含銅廢礦石、難選氧化礦、漏采礦坑的邊坡礦、坑采巷道內(nèi)的礦柱及殘留礦、選礦尾礦等含銅物料成了濕法煉銅的主要原料[1]。采用堆浸技術(shù)，不受地理位置和氣候條件的限制[2]，可以以較低的成本、較高的回收率回收其中的銅。所以，堆浸是低品位氧化銅礦最重要的浸取方法[3]。

本文基于某堆浸工程設(shè)計實踐的基礎(chǔ)上，對該堆浸工程設(shè)計中的若干工藝參數(shù)、設(shè)備選型等進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

1 原料

某項目年處理低品位氧化銅礦2000000t，礦石平均含銅0.55%。由于礦石中銅品位較低，采用傳統(tǒng)的攪拌浸出工藝，生產(chǎn)成本高，所以該項目采用堆浸工藝回收礦石中的銅。項目設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)陰極銅約7500t。堆浸的低品位礦石主要化學(xué)組分見表1。

表1 低品位礦石主要化學(xué)組分(%)

2 工藝方案

低品位礦石從礦坑中，通過汽車運(yùn)輸，輸送到移動破碎站，在破碎站中破碎成粒度為50～100mm的顆粒后，通過破碎站的移動布料器筑堆。堆場的噴淋液為補(bǔ)充一定量硫酸的生產(chǎn)水、雨水和尾礦回水。噴淋液通過輸送泵按照一定噴淋強(qiáng)度、噴淋周期，噴淋至堆場各單元表面。噴淋液中的酸與礦石中銅的氧化物反應(yīng)，生成硫酸銅，進(jìn)入到噴淋液中。噴淋液沿著礦石，滲透、匯集到底部的砂層的集液管，匯流至四周的集液溝，經(jīng)集液溝流入堆浸各個溶液池。堆浸溶液池分為中間液池和合格液池，當(dāng)銅濃度達(dá)到要求時，流入合格液池，經(jīng)泵送至萃取車間回收銅。中間液池用于貯存濃度不合格的噴淋液以及返回的尾渣回水、生產(chǎn)水或者雨水。中間液經(jīng)補(bǔ)酸后用作噴淋液。當(dāng)雨季暴雨時，停止噴淋，雨水流入防洪池，補(bǔ)充到中間液池，作為噴淋液。

堆浸工藝采用的工藝流程框圖見圖1。

圖1 堆浸工藝流程框圖

2.1 堆浸原理

低品位礦石在噴淋過程中，噴淋液中的硫酸與礦石中銅的氧化物反應(yīng)，生成硫酸銅溶液。在此期間，硫酸還會與其他一些組分反應(yīng)，浸出過程主要反應(yīng)方程式如下：

為了減硫酸的損耗，同時加快浸出的反應(yīng)速度，需要控制堆浸的噴淋液一些參數(shù)，噴淋液的主要設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 噴淋液的主要設(shè)計參數(shù)

2.2 堆場防滲

堆場防滲主要作用是收集噴淋液，避免噴淋液泄漏，污染環(huán)境。

堆場防滲施工時，先對坡地進(jìn)行清理，清除表面的植被和腐殖層。按照縱向1.5%坡度，橫向1.5%坡度，平整出約210000m2的場地。堆場防滲層自下而上由六部分組成：首先在場地上鋪上細(xì)粒廢石約100mm，用壓路機(jī)壓實，再鋪一層300mm左右的粘土。壓實后，黏土層上方鋪一層400g/m2無紡布土工布層，再鋪一層1.5mm的HDPE膜。最后，在HDPE膜上方鋪一層200mm的砂層和一層500mm厚的大塊（80mm～120mm）礦石。

堆場周圍做一道500mm高的擋水圍堰，圍堰表面需壓實并覆蓋HDPE膜，防止堆場周邊雨水進(jìn)入堆場，稀釋噴淋液。在堆場地下水上游方向，設(shè)置地下水監(jiān)測井一處，作為滲漏檢測的參比井。堆場地下水下游方向，設(shè)置地下水監(jiān)測井兩處，通過周期性監(jiān)測井中pH值，判斷防滲層是否破損。

在堆場100mm厚的細(xì)沙廢石層之間設(shè)置地下水收集管，管道材質(zhì)為HDPE，管道四周打孔，以便地下水返滲至防滲層時，可以及時排出堆場，避免破壞堆場防滲層。在1.5mm的HDPE膜上方設(shè)置排液管，管道材質(zhì)HDPE，管道四周開縫，以便噴淋液沿著這些縫隙進(jìn)入排液管，最后匯總到堆場集液溝，進(jìn)入堆場溶液池。

2.3 破碎筑堆

低品位礦石通過汽車運(yùn)輸至移動破碎站，并在破碎站中粒度破碎成50～100mm后，再通過破碎站的移動布料器筑堆。采用后退式筑堆方式，直至布滿每個堆浸單元。筑堆結(jié)束后，用推土機(jī)將表面的板結(jié)層推向四周。堆場在完成噴淋后，繼續(xù)往上堆礦，堆礦若干層后，視實際情況決定是否需要重新鋪膜筑底。

礦石破碎時，加入部分噴淋液，加快噴淋液中的酸和礦石反應(yīng)。

2.4 噴淋

本項目采用噴淋方式往低品位礦石布液。生產(chǎn)作業(yè)時，采用噴淋及休閑作業(yè)相結(jié)合的方式，早中期以多噴淋，少休閑為主，末期則以少噴淋多休閑為主，噴淋與休閑時間各半。堆場每層分為2個區(qū)共10個單元，筑完一區(qū)即可布管開始噴淋，噴淋液分兩路布置，2個區(qū)全部筑好后，采用交叉作業(yè)的方式噴淋。

堆浸場噴淋的主要設(shè)計參數(shù)見表3。

表3 噴淋的主要設(shè)計參數(shù)

3 堆場配置與設(shè)備選型

（1）堆浸場：堆浸場壽命按20年考慮設(shè)計；堆場的堆礦面積為210000m2；堆場總堆高40m～45m；依據(jù)當(dāng)?shù)氐匦?，堆場從北到南設(shè)置1.5%坡度；堆場共10個單元，每個單元長x寬為350x60m。

（2） 溶液池：堆浸場設(shè)計1個中間液池（12000m3），1個合格液池（5000m3），一個防洪池（43000m3）。

（3）噴淋泵組：中間液池噴淋泵組三臺，兩用一備，堆浸最大同時噴淋單元數(shù)為5個，每臺選擇流量600m3/h。

4 結(jié)語

采用堆浸工藝處理低品位銅礦石，操作簡單，成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較為明顯，該工藝在回收低品位銅資源方面，具有較大的發(fā)展?jié)摿?。但是，在生產(chǎn)過程中，需要在一些方面加強(qiáng)研究：

（1）低品位氧化銅礦堆浸由于礦石特性，容易產(chǎn)生泥化現(xiàn)象，導(dǎo)致噴淋液滲透效果差，銅回收率較低，需要進(jìn)一步對礦石特性進(jìn)行研究。

（2）低品位氧化銅礦堆浸在生產(chǎn)中，浸出率一般50%～70%，波動較大需要進(jìn)一步研究浸出機(jī)理。