剛果（布）氧化銅礦回收銅生產(chǎn)實(shí)踐

陳廣華

摘要：剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司針對(duì)BK 礦區(qū)氧化銅礦石性質(zhì)，采用常壓酸性浸出—濃密機(jī)液固分離—溶劑萃取—電積工藝生產(chǎn)陰極銅，獲得了良好的生產(chǎn)指標(biāo)。介紹了BK 礦區(qū)氧化銅礦回收銅生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)了生產(chǎn)過(guò)程中采取的優(yōu)化與改進(jìn)措施，為氧化銅礦石處理工藝選擇及工藝參數(shù)優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：氧化銅礦;碎磨;酸浸;洗滌;萃取;電積

中圖分類(lèi)號(hào)：TD952 TF811文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2020）03-0066-04doi：10.11792/hj20200314

剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司銅鉛鋅多金屬礦位于剛果共和國(guó)（剛果（布））第一港口城市黑角市以東 250 km，首都布拉才維爾市以西200 km的尼阿里（Niari）省。該金礦由2個(gè)礦區(qū)組成：博科松湖礦區(qū)（BK 礦區(qū)），主要為孔雀石形式的氧化銅礦，BK礦區(qū)保有銅礦石總資源量134.7萬(wàn)t，銅品位5.10 %，銅金屬量6.9萬(wàn)t;雅閣庫(kù)班澤礦區(qū)（YK 礦區(qū)），主要為鉛鋅銅多金屬氧化礦，YK 礦區(qū)可利用高銅礦資源量170.2萬(wàn)t，銅品位4.56 %，銅金屬量8.2萬(wàn)t。該金礦分2期建設(shè)，其中一期工程為回收BK礦區(qū)氧化銅礦，工藝為原礦經(jīng)破碎、磨礦制漿后，采用常壓酸性浸出—濃密機(jī)液固分離—溶劑萃取—電積工藝生產(chǎn)陰極銅，年產(chǎn)電解陰極銅約20 000 t。本文主要介紹了一期工程建設(shè)回收BK礦區(qū)氧化銅礦生產(chǎn)實(shí)踐，為銅礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用提供借鑒。

1 礦石性質(zhì)

BK礦區(qū)礦石中銅礦物主要為孔雀石及藍(lán)銅礦，還有少量赤銅礦、黑銅礦及自然銅;鋅礦物主要為菱鋅礦，其次為異極礦;鉛礦物主要為白鉛礦，其次為鉛硬錳礦、砷菱鉛礬;其他金屬礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦，其次為硬錳礦、金紅石，偶見(jiàn)黃鐵礦等。脈石礦物主要為石英、高嶺石，其次為白云母、長(zhǎng)石、白云石、方解石、黃鉀鐵礬等。礦石中銅主要以碳酸銅形式存在，銅分布率為83.13 %;其次以鐵、錳結(jié)合銅形式存在，銅分布率為9.02 %。礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，礦石礦物組成分析結(jié)果見(jiàn)表2，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表3[1]。

2 選冶生產(chǎn)工藝

選礦工藝采用半自磨+濃縮工藝，磨礦細(xì)度-106 μm占75 %～80 %，濃縮產(chǎn)出的礦漿濃度為45 %。濕法銅冶煉工藝為：酸性浸出—濃密分離—高銅溶液精濾及銅萃取—銅電積產(chǎn)出陰極銅;濃密機(jī)底流CCD逆流洗滌—低銅溶液精濾及銅萃取—銅電積;尾渣中和等。氧化銅礦漿經(jīng)硫酸浸出后，送濃密機(jī)進(jìn)行液固分離，濃密機(jī)底流礦漿送CCD逆流洗滌，溢流經(jīng)高銅溶液精濾后進(jìn)行高銅萃取;CCD底流經(jīng)尾渣中和處理后送尾礦庫(kù)，CCD溢流經(jīng)低銅溶液精濾后進(jìn)行低銅萃取。高銅萃余液返回浸出作業(yè)，低銅萃余液經(jīng)中和后作為洗水返回CCD作業(yè);負(fù)載有機(jī)相進(jìn)行反萃，反萃后有機(jī)相返回銅萃取作業(yè)，反萃后富銅液經(jīng)雙介質(zhì)除油凈化，凈化后的富銅電解液送電積工序制備陰極銅，電積貧液作為反萃液返回反萃作業(yè)。尾礦庫(kù)回水經(jīng)沉淀凈化后返回選礦工序和石灰乳制備工序。銅回收工藝流程見(jiàn)圖1。

2.1 酸性浸出

酸性浸出終點(diǎn)pH值為1.80±，反應(yīng)時(shí)間為2 h，反應(yīng)溫度為常溫。酸性浸出過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：

Cu2（OH）2CO3+2H2SO4

2CuSO4+3H2O+CO2↑。

2.2 濃密分離及CCD逆流洗滌

浸出后的礦漿經(jīng)泵送入濃密機(jī)進(jìn)行液固分離，濃密機(jī)底流經(jīng)泵送至CCD逆流洗滌工序，濃密機(jī)溢流為高銅溶液，高銅溶液自流至高銅溶液貯存池。CCD逆流洗滌工序中，底流依次從CCD1→CCD5經(jīng)泵送至尾渣中和工序。CCD5→CCD1的溢流為低銅溶液，低銅溶液自流至低銅溶液貯存池。

2.3 浸出液精濾

高、低銅溶液分別經(jīng)泵送至高銅溶液精濾工序、低銅溶液精濾工序。通過(guò)精濾將高銅溶液及低銅溶液中的含固量降低到10×10-6以下，然后再送至銅萃取工序。

2.4 萃取和電積

銅萃取采用2級(jí)低萃─1級(jí)高萃─1級(jí)洗滌─1級(jí)反萃串并聯(lián)萃取工藝流程，銅萃取劑采用Lix984與260號(hào)煤油（體積比為3∶7）。高、低銅萃余液經(jīng)澄清槽回收有機(jī)相后分別自流到高銅萃余液貯存池和低銅萃余液貯存池。負(fù)載有機(jī)相用含銅35 g/L、H2SO4 180 g/L的電積陽(yáng)極液反萃，反萃后液中銅質(zhì)量濃度50 g/L，經(jīng)澄清、除油后自流至電解液循環(huán)槽。

銅電積采用Pb-Ca-Sn合金作為陽(yáng)極，316L不銹鋼作為陰極。選取自動(dòng)剝銅機(jī)組剝銅，銅電積槽為樹(shù)脂混凝土材質(zhì)。銅電積過(guò)程中加入硫酸鈷和瓜爾膠。銅電積過(guò)程發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：

陽(yáng)極反應(yīng)：H2O-2e2H++1/2O2↑。

陰極反應(yīng)：Cu2++2eCu。

2.5 尾渣中和

尾渣中和工序采用石灰乳中和殘余的硫酸，中和時(shí)間4 h，pH=8～9，有害重金屬離子形成難溶的氫氧化物固體進(jìn)入尾渣，同時(shí)通入壓縮空氣氧化溶液中的錳離子并形成固體進(jìn)入尾渣。中和后的尾渣送至尾礦庫(kù)，尾礦庫(kù)回水返回選礦工序和石灰乳制備工序使用。

3 生產(chǎn)工藝優(yōu)化及改進(jìn)

在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)礦石的磨礦細(xì)度、浸出時(shí)間、浸出pH及精濾操作、萃取操作和電積操作等控制條件進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步降低生產(chǎn)物料消耗，提高銅浸出率、銅回收率及陰極銅質(zhì)量，從而有效保證生產(chǎn)穩(wěn)定高效運(yùn)行。

1）對(duì)采礦過(guò)程中夾雜的白云石（石灰石）進(jìn)行人工挑選，防止其進(jìn)入磨礦、浸出系統(tǒng)，造成不必要的物料消耗，噸礦耗酸由原來(lái)的116.1 kg降低到98.7 kg。原礦采取水洗篩分分級(jí)，使細(xì)粒級(jí)礦料直接進(jìn)入后續(xù)浸出系統(tǒng)，避免進(jìn)入磨機(jī)造成過(guò)磨;同時(shí)控制半自磨機(jī)操作條件，減少鋼球加入量，防止礦料過(guò)磨，鋼球消耗由0.80 kg/t降至0.28 kg/t。

2）利用BK礦區(qū)礦石性質(zhì)的差異，合理配礦，多次調(diào)整浸出終點(diǎn)pH，并獲得合理、經(jīng)濟(jì)、可行的pH控制指標(biāo)，確定終點(diǎn)pH值為2.3，對(duì)比設(shè)計(jì)pH值1.8提高了0.5，節(jié)約酸用量40 kg/t礦。同時(shí)為了保證浸出率，利用低銅萃余液中含有的10 g/L硫酸，在CCD逆流洗滌作業(yè)進(jìn)行一定的浸出反應(yīng)，優(yōu)化浸出效果，銅回收率比設(shè)計(jì)指標(biāo)提高1.7百分點(diǎn)。此外，取消原設(shè)計(jì)低銅萃余液石灰石乳中和工序和石灰石乳制備系統(tǒng)，節(jié)約石灰石用量48 t/d，年節(jié)約中和成本500萬(wàn)元以上。

3）采用2臺(tái)6 000 mm×4 500 mm德國(guó)塔克拉夫精濾器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和過(guò)濾成本，有效控制了溶液過(guò)濾效果，控制料液含固量在50×10-6以下，減少了萃取三相物的生成，保證萃取穩(wěn)定運(yùn)行。

4）在高萃澄清室中增加1道分液格柵，降低流速使布液更加均勻，液面更加穩(wěn)定。同時(shí)增加澄清室中有機(jī)相的厚度，延長(zhǎng)有機(jī)相在澄清室中的停留時(shí)間，減少萃取、洗滌和反萃各級(jí)相夾帶，減少由于夾帶造成雜質(zhì)元素向電積系統(tǒng)的傳遞，保證陰極銅質(zhì)量。按照要求進(jìn)行三相打撈，定期對(duì)打撈出的三相物用黏土活化處理?；罨蟮挠袡C(jī)相經(jīng)過(guò)濾后返回系統(tǒng)再利用，萃取指標(biāo)穩(wěn)中向好。

5）控制電解液中Fe與Mn質(zhì)量濃度比至少達(dá)到8∶1，由于礦石含錳高，所以需要定期在反萃段加入廢鐵來(lái)補(bǔ)充電積液中鐵離子質(zhì)量濃度，防止低價(jià)錳離子氧化為高價(jià)錳酸根對(duì)有機(jī)相造成不利影響。在銅電積作業(yè)中，根據(jù)析出情況向電解液中加入硫酸鈷，硫酸鈷質(zhì)量濃度在80～100 mg/L，可有效保護(hù)鉛陽(yáng)極不被腐蝕，降低陰極銅含鉛[2]，而加入瓜爾膠100～120 g/t銅，使陰極銅平整致密。在實(shí)際生產(chǎn)中，嚴(yán)格規(guī)范銅電解槽的操作，及時(shí)清理出現(xiàn)問(wèn)題的陽(yáng)極板，杜絕陰、陽(yáng)極板短路，降低電耗，提高電解效率。

6）銅電積采用的Pb-Ca-Sn陽(yáng)極板導(dǎo)電性、耐腐蝕性好，壽命長(zhǎng)，采用的陰極不銹鋼板垂直度好，可有效防止陰極變形給生產(chǎn)帶來(lái)的負(fù)面影響[3]。此外，不銹鋼陰極板損壞率低，利于自動(dòng)剝銅機(jī)組操作控制。

通過(guò)3年多的生產(chǎn)，工藝運(yùn)行比較平穩(wěn)，處理量和回收率均超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，其他技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到GB/T 467—2010 《陰極銅》A級(jí)銅標(biāo)準(zhǔn)。陰極銅主要元素分析結(jié)果見(jiàn)表4，其他工藝技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表5。

4 結(jié) 語(yǔ)

剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司采用常壓酸性浸出—濃密機(jī)液固分離—溶劑萃取—電積工藝處理氧化銅礦石，可實(shí)現(xiàn)銅的高效回收。其中，采用的萃取工藝流程短，污染小，適應(yīng)性強(qiáng);采用的Lix984銅萃取劑能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)的各種需求，并通過(guò)在萃取作業(yè)增加分液格柵，控制電解液鐵錳比等措施，有效減少相夾帶和三相物的生成。銅電積采用Pb-Ca-Sn陽(yáng)極板和不銹鋼陰極板，并加入適量添加劑瓜爾膠，可有效降低陰極銅雜質(zhì)含量，產(chǎn)出合格陰極銅，而自動(dòng)剝銅機(jī)組的應(yīng)用提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司.博科松湖（Boko Songho）和雅閣庫(kù)班澤（Yanga Koubenza）礦區(qū)銅鉛鋅多金屬礦開(kāi)發(fā)項(xiàng)目基本設(shè)計(jì)[R].北京：中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，2015.

[2] 朱茂蘭，涂弢，朱根松，等.銅電積技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].有色金屬（冶煉部分），2014（8）：9-13.

[3] 王帥，郭忠誠(chéng)，陳步明，等.錫含量對(duì)電積銅用Pb-Ca-Sn合金陽(yáng)極電化學(xué)性能的影響[J].材料保護(hù)，2014，47（8）：18-21.

Abstract：According to the property of copper oxide ores in BK District，the Congo Republic Pointe-Noire Soremi Co.，Ltd.uses atmospheric pressure acid leaching-thickener liquid-solid separation-solvent extraction-electrodeposition for the production of cathode copper process and obtains good production index.The paper introduced the production practice of copper recovery from copper oxide ores in BK District，summarized the optimization and renovation measures taken in the production process，and provided reference for the selection of copper oxide ore treatment process and the optimization of process parameters.

Keywords：copper oxide ore;crushing and grinding;acid leaching;rinsing;extraction;electrodeposition