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1、用湿法提取工艺处理城门山铜矿难选矿石的建议南昌有色冶金设计研究院 王莉萌 施维一摘 要 针对城门山低品位矿及难选矿, 采用传统冶炼工艺, 投资大, 回收率低、生产成本高 , 难以获得理想的指标。本文采用浸出萃取电积的湿法冶金工艺对城门山的矿石进行处理, 方可经济有效的回收其中的铜资源。关键词 湿法冶金 堆浸矿量 工艺流程1 概述今年 3月 ,江西铜业公司委托我院编制城门山 铜硫矿大规模开发的可行性研究报告。如何将开采过程中产出的为数可观的难选矿( 氧化矿、 10#铜矿体、 部分混合矿) 及表外矿加以利用 ,采用湿法冶金技术回收其中的铜 , 将是该报告的重要内容之一 。 鉴于目前可行性研究报告编
2、制工作尚处于刚开工阶段,因此现暂按 1992年采选能力为 12000t/d 的可行性研究报告为依据 ,对城门山铜矿难选矿石及低品 位矿石的回收利用工艺方案作初步设想, 供编制矿山开发可行性研究报告及今后矿山建设参考 。2 可供湿法冶金的资源2. 1 堆浸矿量 2. 1. 1 氧化矿。矿区氧化矿矿石量占全区铜矿石量7. 2 %,铜金属量占全区 8. 9%,( 露采境界内 B +C 级铜矿石占 11. 2%, 铜金属量占 14. 1% ) ; 平均铜 品位 0. 93%, 全区平均氧化率 37%。经多次选矿试验,指标均不理想,属难选矿。2. 1. 2 10#铜矿体。10#铜矿体为含铜斑岩矿石 ,混
3、合矿石占本矿体储量 83%,其地质储量 1739. 9 万 t ,铜金属量 119490t , 品位 0. 68%。由于赋存部位较高,泥化严重 ,选矿回收率较低 , 全国储委审查时被降为表外矿。 2. 1 . 3 混合矿 。混合矿矿石量占全区储量 29. 4%,铜金属量占全区 33. 2%,其平均氧化率为 19 %。因此对部分易氧化且含泥量大的混合矿也可考虑用于堆浸 。 2. 1 . 4 低品位表外矿。矿区低品位表外矿, 其 B +C + D 级矿石量 3133 万 t , 铜金属 80400t ,平均铜品位 0. 26%, 大部分为矿体上部的氧化、 混合矿石。 境界内可供浸出的氧化矿、10#
4、铜矿体 , 按 B +C 级和 B + C+D级矿量计算的矿石量见表 1。表 1 可供浸出的矿石量( B+C级和 B+C+D 级矿量)矿石类型B+C 级矿石量 ( 万 t)含铜品位 (%)金属量 ( 万 t)氧化矿 10#铜矿 合 计1120 1351 24710. 99 0. 68 0. 8211. 1 9. 2 20. 3矿石类型B+C+D 级矿石量 ( 万 t)含铜品位 (%)金属量 ( 万 t)氧化矿 10#铜矿 合 计1710 1740 34500. 93 0. 68 0. 8115. 84 11. 95 27. 792. 2 矿石性质2. 2. 1 氧化矿。主要矿物有 : 孔雀石
5、、 蓝铜矿、自然铜 、 褐铁矿 、 赤铁矿、硬锰矿 、赤铜矿 、 黑铜矿、胆矾、水胆矾等; 脉石主要有 : 石英 、 长石、 高岭土 。 2. 2. 2 10#铜矿体。主要矿物有黄铜矿、黄铁矿、 褐铁矿、 次要矿物有辉铜矿、蓝辉铜矿、闪锌矿及少量的铜蓝 、 斑铜矿、 孔雀石等; 主要脉石有石英、 高岭石 及少量长石 、 石榴子石等。2. 2. 3 混合矿。根据物质组份研究成果表明: 其中以次生硫化物辉铜矿为主, 并见有碳酸盐胆矾、纤铁矿 、 水绿矾 ,另外还有黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿 、 辉铜 矿 、 黝铜矿、孔雀石等。根据城门山铜矿石堆浸试验报告中的柱浸试验样 ,及10#铜矿体矿石可选性试验中
6、的试验样,试样化学多元素分析见表 2, 试样及矿区矿石铜物 相分析见表 3。24收稿日期: 2000-05-22作者简介: 王莉萌( 1962- ) , 女, 江西泰和人, 南昌有色冶金设计研究院高级工程师, 主要从事湿法冶金、铜矿选矿厂的设计与研究。铜 业 工 程 2000 2表 2 试样化学多元素分析元 素Cu(%)Fe(% )S(% )SiO2(%)MgO(% )CaO (%)Zn( %)Pb(%)7#褐铁矿 7#氧化矿 10#铜矿体0. 876 1. 1 0. 64827. 35 6. 65 3. 20. 68 1. 87 23. 5841. 74 58. 31 67. 610. 41
7、 0. 20 0. 310. 52 0. 80 0. 800. 21 0. 35 0. 010. 03 0. 08 0. 007表 3 试样及矿区矿石铜物相分析项 目铜品位( %)水溶铜游离氧化铜结合氧化铜原生硫化铜次生硫化铜含量 ( %)占有率 ( %)含量 (% )占有率 (% )含量 (%)占有率 (%)含量 (%)占有率 (%)含量 (%)占有率 ( %)7#褐铁矿原 矿0. 8760. 20223. 10. 65174. 30. 0171. 90. 0060. 7浸 渣0. 4870. 0390. 4200. 0160. 0037#氧化矿原 矿1. 010. 27727. 40. 4
8、2642. 20. 0262. 60. 28127. 8浸 渣0. 4520. 0680. 2600. 0240. 10010#铜矿体0. 6480. 0111. 700. 13620. 990. 0081. 230. 20731. 940. 28644. 14矿区氧化矿0. 772 1. 330. 14 0. 82317. 7 61. 80. 043 0. 265. 57 28. 7硫化铜 0. 278 0. 432 占有率 31. 4 55. 3矿区混合矿1. 00 1. 770. 11 0. 3110. 1 200. 0858. 5硫化铜 0. 668 1. 46 占有率 66. 8 8
9、9. 93 建设湿法冶金厂的必要性针对城门山低品位矿及难选矿, 采用传统的选 矿冶炼工艺, 难以获得理想的指标, 势必投资大 、回收率低、 生产成本高, 不能经济的实现提铜目的 。只有采用浸出萃取 电积的湿法冶金工艺进行处 理,方可经济有效的回收其中的铜资源 。根据城门山铜矿石堆浸试验报告 , 试验对铜 品位1 . 11%的氧化矿和含铜褐铁矿进行了摇瓶和柱浸试验。柱浸试验条件: 浸柱为 200 2000, 矿层高 1950mm, 装矿量 90. 4kg , 矿石粒度 -50mm , 浸 出液为3 % 2硫酸, 浸出方式为淋浸熟化淋浸,浸出液开放 , 淋浸流速 10l/d。从柱浸试验结果 表明,
10、 矿石经三个月的浸出, 含铜褐铁矿浸出率为40. 02%,一次循环浸出液铜平均浓度 0. 9g/L ; 含铜 氧化矿浸出率为 53. 38%,一次循环浸出液铜平均浓度 1. 16g/L 。如果采用 TL 法( 即: 制粒 预处理薄层堆浸法) 进行堆浸 ,浸出效果还可得到大大的 改善 。因此在城门山铜矿开发的同时建一座与矿山开 采规模相适应的大型湿法冶金厂 ,实现就地产铜是必要的。该工艺具有如下优点 : ( 1) 充分利用资源 ,增加矿山产值 。对低品位及难选矿弃之可惜 ,而今湿法炼铜技术可实现就地提铜目的,还可为矿山增加产值 ;( 2) 依傍大矿开发, 节省多项投资。利用大矿建设所需的交通运输
11、、供水、供电及其他公共设施, 可减少重复建设项目 ,从而节省以上方面的多项投资; ( 3) 减少三废污染, 保护人类环境。湿法炼铜工艺无选矿和冶炼, 在矿山就可产铜,因而无选矿药剂 和冶炼 SO2烟气等污染;( 4) 工艺简单成熟, 各种消耗低下。湿法炼铜工 艺主要是浸出、 萃取、 电积, 生产过程极为简单, 故原材料 、 能源消耗也低 。该工艺早已成为在低品位铜矿 、 废矿、尾矿石中回收铜的一个重要方法 ,经数十 年的迅猛发展,不断成熟,尤其是近年来TL 法、新型的铜萃取剂、 先进的混合澄清器 、 各种专用软件( 如 Zeneca 公司开发的 Minchem 计算机模型) 等等的出现 ,湿法
12、炼铜工艺更加可靠 。 总之 ,湿法炼铜以其生产过程简单、基建投资省 、 生产成本低、 劳动强度小 、 环境污染少 ,因而受到世界各国各主要产铜国的普遍重视, 并处在不断研 究改进和完善,同时由处理氧化矿、 难选矿 、 废石 、 尾矿 、 向处理硫化矿方面发展 。4 建设规模及产品方案4. 1 建设规模湿法冶金的原料组成 ,投产初期应以氧化矿和10#铜矿体矿石为主 ,辅以部分表外矿; 中期以氧化25 2000 2王莉萌 施维一 : 用湿法提取工艺处理城门山铜矿难选矿石的建议矿和表外矿为主 ; 后期由于氧化矿数量的减少 ,则除处理氧化矿和表外矿外, 需辅以部分难选的混合矿 。根据矿山地质资料、矿石
13、储量和总体建设规划 ,建议 湿法冶金工厂生产能力为年产阴极铜 12000t/a , 服务年限10 年以上。4. 2 产品方案产品方案为高纯阴极铜( 质量达到 GB/T1385 92 标准) ,年产量约为 12000t 。5 工艺流程方案城门山矿石含粉矿和粘土矿较多 , 并含部分原 生矿, 常规堆浸存在渗透性差 ,浸出率不高的问题 ,从试验( 见城门山铜矿石堆浸试验报告) 中发现 ,矿石上面严重积水, 渗透困难, 影响浸出反应的进行; 另外矿石中结合氧化铜含量较高( 见表 3) , - 50mm 的矿石经柱浸后 , 浸出率较低 , 7#褐铁矿和7#氧化矿分别仅为 35. 5%和 39. 0%。而
14、结合氧化铜特点之一就是氧化铜矿物( 通常有黑铜矿、赤铜 矿、 孔雀石等) , 以极细粒状被褐铁矿及氢氧化物、氧化硅等矿物紧密包裹 ,属难选易浸矿石 ,因此综合考虑采用矿石破碎制粒喷酸熟化预处理后薄层浸出( TL 法) ,以扩大矿石与浸液的反应面积 , 改善矿堆 的渗透性能 ,达到提高浸出率和加快浸出速度的目的,再加上细菌浸出 ,则结合氧化铜 、 原生铜、次生铜本身的浸出率将有较大的提高 。城门山矿石推荐采用破碎制粒加酸熟化预处理 薄层浸出永久堆场细菌浸出的工艺流程 。其湿法冶金厂工艺流程见图 1, 湿法冶金厂工艺设备 形象联系见图2。图 1 湿法冶金厂工艺流程图图 2 湿法冶金厂工艺设备形象联
15、系图26铜 业 工 程 2000 25. 1 破碎流程矿石经适当破碎制粒可使细小矿石粘附在较大矿石颗粒上 ,以提高矿石本身的可浸性及矿堆的渗 透性 ,避免发生液流不均 、 堵塞 、 沟流等不良现象, 从而加速浸出过程 , 缩短浸出周期, 提高金属回收率 ,降低试剂消耗和生产成本 。故矿石经破碎到 -6mm, 然后用水润湿和喷洒 98%浓硫酸,并添加粘结剂和表面活性剂, 经滚筒制粒机混合制粒, 用胶带机送至薄层堆场 ,由移动式胶带机和布料机筑堆。 5. 2 浸出流程润湿的矿石堆在可重复使用的高密度聚乙烯衬垫上, 堆场面积 100 50m , 共 12 个 , 分三组操作 ,堆矿熟化 、 喷淋浸出
16、 、 撤堆, 喷淋强度 15L/m2h。堆 场底部坡度6%, 并设有排液收集系统 。堆高为 3m 。粒团在该堆场堆放 24h 熟化后, 在其上铺设布液系统( 采用滴浸管) ,24d 为一循环( 筑堆 2d、 熟化1d、浸出19d、撤堆 2d) 。浸出液自流到浸出液池 , 浸出渣 用履带式斗轮挖掘机取料, 经胶带输送机和卡车运至永久堆场继续循环浸出 120d, 每层堆高 6m , 累计筑堆 ,用一部分萃余液及细菌液喷淋,另一部分萃余 液返回薄层堆场。永久堆场底部处理一定要严格 ,底部坡度 4% 6%,并铺设永久性高密度聚乙烯衬垫,每隔一定高度铺设导管 ,导入空气, 以便细菌的存活和改善下部矿石的渗透性 。堆场周围砌筑防洪 沟,用来排雨水 。在浸出液池及萃余液池之间设置一个中间溶液池 ,进行循环浸出以提高最终料液铜浓度 ,使富浸出液含铜达 2. 5g/L 左右,送萃取作业 。 5. 3 萃取流程萃取设备初步考虑采用
