用Fe2(SO4)3-H2SO4-O2體系從含銅難處理金精礦中浸出銅

蔡創(chuàng)開

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建上杭 364200)

含銅金礦石難于處理。礦石中含有銅，在氰化浸金過程中會消耗大量氰化鈉[1-4]，因此，在回收金之前需預(yù)處理脫銅。含銅較低的氧化礦可以借助酸浸或氨浸脫銅；但含銅較高的原生硫化銅礦石，采用常規(guī)浸出工藝效果不好，通常需采用焙燒—酸浸、生物氧化、加壓氧化等工藝進(jìn)行預(yù)氧化浸銅[5-10]。但這些工藝或需在高溫、高壓下進(jìn)行，或處理時間長，或投資及運行成本較高，都不利于中小型企業(yè)應(yīng)用。因此，開發(fā)一種可在常壓條件下采用的濕法工藝具有現(xiàn)實意義。

為了減少雜質(zhì)引入，在前期研究基礎(chǔ)上，根據(jù)礦石特點，試驗選擇硫酸鐵+充氧氧化方案，從某含銅金精礦中浸出銅。

1 試驗部分

1.1 試驗原料與試劑

試驗原料為某難處理金精礦，元素分析結(jié)果見表1，主要礦物分析結(jié)果見表2，銅物相分析結(jié)果見表3。精礦中，銅含量較高。

濃硫酸、硫酸鐵，均為分析純；氧氣，純度>99%。

表1 含銅金精礦的多元素分析結(jié)果 %

表2 含銅金精礦的主要礦物分析結(jié)果

1.2 試驗原理與方法

三價鐵鹽浸出原生硫化銅礦物被認(rèn)為是有效的，其基本原理是利用Fe3+與黃銅礦之間的電極反應(yīng)，使黃銅礦發(fā)生氧化而分解出銅離子。黃銅礦是一種半導(dǎo)體，在氧化溶液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，反應(yīng)式如下：

陽極半電池反應(yīng)，

陰極半電池反應(yīng)，

為了控制氧化還原電位及降低鐵鹽消耗，反應(yīng)過程中需添加氧化劑或催化劑，將Fe2+再氧化為Fe3+。加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)(UBC)基于該原理研發(fā)出Galvanox技術(shù)，通過加入催化劑，在常壓、中溫條件下可以迅速將Fe2+氧化，不需加壓氧化，也不需超細(xì)磨處理，短時間內(nèi)可有效選擇性分解黃銅礦[11-12]。

取精礦樣品200 g，用XMBφ200 mm×240 mm型棒磨機磨至所需粒度后，置入自制鈦桶中，加入硫酸和硫酸鐵，再用清水調(diào)液固體積質(zhì)量比為6/1，水浴保溫80 ℃，通過自制“丫”形鈦管為礦漿連續(xù)充入氧氣，在XJT型攪拌機中攪拌(線速度4.1 m/s)浸出一定時間，反應(yīng)結(jié)束后過濾，渣、液分別送分析，并計算銅浸出率。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 礦石粒度對銅浸出率的影響

試驗條件：硫酸初始質(zhì)量濃度50 g/L，F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度15 g/L，充氧氣攪拌12 h。礦石粒度對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 礦石粒度對銅浸出率的影響

由圖1看出，銅浸出率隨礦石粒度減小而升高：礦石粒度為-38 μm占97.2%時，銅浸出率為65.3%；再繼續(xù)磨礦，銅浸出率變化不大?？紤]到磨礦后期效率低下，成本增加，確定礦石粒度為-38 μm占97.2%。

2.2 反應(yīng)時間對銅浸出率的影響

試驗條件：礦石粒度為-38 μm占97.2%，硫酸初始質(zhì)量濃度50 g/L，F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度15 g/L，充氧氣攪拌。反應(yīng)時間對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 反應(yīng)時間對銅浸出率的影響

由圖2看出：反應(yīng)時間從2 h延長至18 h，銅浸出率從28.43%提高到78.27%；充氧條件的銅浸出率比不充氧條件下的要高，說明充氧對提高銅浸出率有明顯促進(jìn)作用。

2.3 硫酸初始質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

試驗條件：礦石粒度為-38 μm占97.2%，F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度15 g/L，充氧氣攪拌反應(yīng)16 h。硫酸初始質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 硫酸初始質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

由圖3看出：銅浸出率和體系中殘酸質(zhì)量濃度均隨硫酸初始質(zhì)量濃度升高而提高；硫酸初始質(zhì)量濃度為100 g/L時，銅浸出率達(dá)98%，殘酸質(zhì)量濃度為18.81 g/L；硫酸質(zhì)量濃度繼續(xù)升高，銅浸出率變化不大，殘酸質(zhì)量濃度提高幅度較大?？紤]到殘酸過多會增大后期銅回收成本，因此，確定硫酸初始質(zhì)量濃度為100 g/L為宜。

2.4 Fe3+質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

試驗條件：礦石粒度-38 μm占97.2%，硫酸初始質(zhì)量濃度100 g/L，充氧氣攪拌反應(yīng)16 h。Fe3+質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 Fe3+質(zhì)量濃度對銅浸出率的影響

由圖4看出：隨Fe3+質(zhì)量濃度升高，銅浸出率提高；Fe3+質(zhì)量濃度為10 g/L時，銅浸出率最大，為97.8%，之后趨于平穩(wěn)。因此，選擇Fe3+質(zhì)量濃度為10 g/L。

2.5 綜合條件試驗

根據(jù)條件試驗結(jié)果，確定最優(yōu)試驗條件為：礦石粒度為-38 μm占97.2%，硫酸初始質(zhì)量濃度100 g/L，F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度為10 g/L，礦漿保溫80 ℃， 充氧氣攪拌反應(yīng)16 h。在此條件下進(jìn)行3組平行試驗，結(jié)果見表4。

表4 綜合條件試驗結(jié)果

由表4看出：銅平均浸出率97.82%，渣中銅平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.49%；渣產(chǎn)率較小，渣中金得到一定程度富集，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)51.24 g/t。值得注意的是，渣中S0質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～23%，可能會對下一步濕法回收金有一定影響，需要進(jìn)一步考察。

3 結(jié)論

用Fe2(SO4)3-H2SO4-O2體系從某含銅難處理金精礦中浸出銅效果較好，適宜條件下，銅浸出率達(dá)97.82%，浸出渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0.5%以內(nèi)，金得到富集。該工藝為全濕法流程，簡便易行，銅、金得到有效分離，可為同類礦石處理提供參考。工藝中浸出液循環(huán)回用有待進(jìn)一步研究，以降低處理成本。