胡 淼，李曉暉，張國華，何 力，計少石,丁建南

(1.江西省科學院，江西 南昌 330096；2.南昌資環(huán)生態(tài)科技有限公司，江西 南昌 330096)

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某高結(jié)合率土質(zhì)氧化銅礦石強化浸出試驗研究

胡 淼1,2，李曉暉1，張國華1，何 力1，計少石1,丁建南1,2

(1.江西省科學院，江西 南昌 330096；2.南昌資環(huán)生態(tài)科技有限公司，江西 南昌 330096)

對云南某黏土質(zhì)氧化銅礦進行了浸出試驗研究，試驗結(jié)合不同粒級礦石的可浸性能差異，對礦石進行分級強化浸出。+0.074mm添加強化浸出劑ED-1攪拌浸出，-0.074mm加溫80℃攪拌浸出。通過攪拌浸出條件試驗，確定最佳浸出參數(shù)，最佳條件下銅綜合浸出率81.93%，噸銅綜合酸耗13.86t，銅浸出率較現(xiàn)有常溫浸出工藝有了大幅提升。

土狀氧化銅礦;高結(jié)合率;強化攪拌浸出

土狀銅礦，礦石呈土狀，具有埋藏淺、原礦粒度細、礦脈平緩及利于露天開采等特點。礦石主要由孔雀石，褐鐵礦、白云石、硅孔雀石、赤銅礦，黑銅礦、黏土礦物以及硫化銅礦物組成[1-2]。目前，針對土狀銅礦的開發(fā)利用進行了較多的研究[3-4]，主要集中于濕法處理工藝，通過加入浸出劑將礦石中的銅礦物浸出，此類工藝能有效回收礦石中的銅礦物[5]，已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用。

試驗所取土狀銅礦，結(jié)合氧化銅礦占比41.32%，礦樣-0.074mm含量達40.96%。采用常溫酸浸工藝處理，銅浸出率低于50%，且浸出酸耗很高。在對礦石進行詳細的分析之后，綜合考慮礦石的粒度組成、堿性脈石礦物含量以及結(jié)合銅礦物在各粒級組分中的分布，決定采用強化酸浸工藝。礦石不經(jīng)磨礦直接分級后，對粗粒級礦石，添加自行配置的強化浸出劑ED-1進行常溫攪拌浸出，細粒級礦物進行加溫強化攪拌浸出。小型試驗結(jié)果表明，銅綜合浸出率81.93%，噸銅綜合酸耗13.86t。銅浸出率較現(xiàn)有常溫浸出工藝有了大幅提升，為礦石的進一步開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。

1 原礦性質(zhì)

礦體屬面型土狀銅礦，此類型銅礦具有埋藏淺、礦脈平緩及利于露天開采等特點。主要由孔雀石，褐鐵礦、硅孔雀石、赤銅礦，黑銅礦、黏土礦物以及硫化銅礦物組成。礦石呈土狀，原礦粒度細，-0.074mm粒級含量達到40.96%。物相分析中可以看出，該礦石為深度氧化銅礦石，氧化率到達95.62%，且氧化銅礦中結(jié)合氧化銅礦物含量偏高，此部分銅礦物多集中于細粒級礦物中，多包裹于脈石礦物中。銅礦礦物主要為，孔雀石和硅孔雀石。其中，硅孔雀石部分包裹于脈石中。堿性脈石礦物多分布于+3mm粒級中。

試驗礦樣中主要化學成分分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2，篩析數(shù)據(jù)見表3。

表1 原礦主要化學成分分析結(jié)果/%

表2 銅物相分析結(jié)果/%

表3 篩析結(jié)果

2 浸出方案

礦石性質(zhì)的詳細分析，顯示銅礦礦石性質(zhì)不同粒級呈現(xiàn)不均勻分布，+0.074mm粒級礦物，浸出過程中，易形成大量礦泥，大幅降低礦堆滲透性[6]，不適用制粒堆浸工藝處理。綜合考慮，此部分礦物采用常溫強化攪拌浸出作業(yè)，為提高結(jié)合銅礦物如赤銅礦的浸出，試驗使用了一種自行配置的礦漿調(diào)整劑ED-1，調(diào)整劑起到調(diào)整礦漿電位的作用；-0.074mm粒級礦物由于微細粒級含量高，且包裹嚴重的結(jié)合銅礦物含量較高，使用加溫強化浸出工藝處理此部分礦石。

浸出試驗采用250mL錐形瓶，置于SHZ型水浴恒溫搖床中振蕩，轉(zhuǎn)速恒定140rpm。每次礦樣20g，按一定液固比加入浸出劑硫酸溶液。條件試驗主要確定最佳浸出溫度、時間、液固比和酸濃度。

3 細粒級攪拌浸出試驗

細粒級礦物，結(jié)合銅礦物占比相對較高，礦漿泥化嚴重，銅礦物可能以包裹或類質(zhì)同象的形式存在于脈石礦物中，常溫浸出效果較差。因而考慮采用加溫浸出，以提高礦石浸出效果。

3.1 浸出溫度和時間試驗

浸出過程中，浸出時間和浸出溫度對浸出過程有著極為重要的影響。提高浸出作業(yè)的反應(yīng)溫度可以加速銅礦物浸出，同時能夠促進赤銅礦等結(jié)合銅礦物的浸出[7-8]。為選取最佳浸出溫度和時間，對不同溫度條件下礦石浸出率隨時間變化進行試驗。試驗礦樣經(jīng)0.074mm篩分分級，浸出硫酸40g·L-1，液固比3∶1。試驗結(jié)果見圖1。

圖1 浸出溫度&時間與浸出指標的關(guān)系

圖1 中可以看出，礦石隨著時間的增長浸出率逐步升高，到達一定程度后，上升趨勢減緩。礦石浸出作業(yè)的前三個小時內(nèi)，浸出溫度提升至60℃，可大幅提高銅礦石浸出率，可見溫度的升高有助于加速銅礦物的浸出。在浸出溫度提升到80℃，浸出時間3h，礦石浸出率達92.13%。

3.2 液固比試驗

土狀礦石中存在較高含量的黏土礦物，此部分礦物在浸出過程中容易泥化，導(dǎo)致礦漿分散性變差。因此，浸出作業(yè)需要適宜的液固比，既能保證礦漿的分散性，也能兼顧浸出劑的用量。對礦石進行液固比條件試驗。試驗礦樣經(jīng)0.074mm篩分分級，浸出用硫酸40g·L-1，溫度80℃，浸出時間3h。試驗結(jié)果見圖2。

試驗結(jié)果如圖2所示，圖中可以看出，隨著液固比不斷提高，為達到同樣酸濃度的所需的浸出劑用量呈比例上升。在液固比達到3∶1左右，銅浸出率上升逐步放緩，浸出液銅離子濃度逐步降低，此時噸銅酸耗13.07t。由于液固比提高，礦漿濃度降低會導(dǎo)致相同體積的浸出劑所處理的礦石量降低。綜合考慮礦石浸出酸耗，取液固比2.5∶1。

3.3 初始酸度試驗

浸出過程中，浸出劑的濃度對礦石浸出有較大影響。提高浸出劑濃度，可有效提高礦石的浸出率，而過量的浸出劑與脈石礦物發(fā)生反應(yīng)，將導(dǎo)致浸出劑消耗量增大。試驗礦樣經(jīng)0.074mm篩分分級，液固比2.5∶1，溫度80℃，浸出時間3h。試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，礦石銅浸出率隨硫酸質(zhì)量濃度的增加而增加，在硫酸質(zhì)量濃度達到40g·L-1以后，銅浸出率達到90.52%，同時上升趨勢逐漸減弱，而酸耗逐步上升。故浸出硫酸質(zhì)量濃度40g·L-1，試驗結(jié)果最佳。

4 粗粒級常溫浸出試驗

+0.074mm粒級礦物，礦石自由氧化銅礦物含量較高，在酸溶液中浸出較為容易，因而采用常溫浸出工藝。考慮礦物中仍有一定含量的結(jié)合氧化銅礦物如赤銅礦等。此類礦物，浸出作業(yè)時，對礦漿電位(Eh)要求較高，在一定的礦漿電位(Eh)和pH才能溶浸。溫度為25℃時，Cu-H2O系統(tǒng)Eh-pH關(guān)系如圖4所示。

圖2 液固比與浸出指標的關(guān)系

圖3 硫酸用量與浸出指標的關(guān)系

圖4 Cu-H2O系統(tǒng) Eh-pH關(guān)系圖

由圖4可以看出，赤銅礦等次生礦物在礦漿Eh大于0.35，pH小于4以下才能溶浸。故試驗添加礦漿調(diào)整劑，調(diào)整礦漿電位，以強化浸出作業(yè)。為提高結(jié)合銅礦物如赤銅礦的浸出，試驗使用了一種自行研制的礦漿調(diào)整劑ED-1。

4.1 浸出時間試驗

浸出作業(yè)中，浸出時間對最終礦石銅浸出率有較大影響，對礦石進行浸出時間條件試驗。礦石經(jīng)過0.074mm篩分分級，取+0.074mm組分礦物進行試驗，浸出液硫酸質(zhì)量濃度50g·L-1，調(diào)整劑ED-1質(zhì)量濃度1g·L-1，液固比3∶1，溫度20℃。試驗結(jié)果見圖5。

浸出時間條件試驗結(jié)果見圖5，隨著浸出時間的增長，銅浸出率逐步提高。在時間達到8h后，銅浸出率逐步放緩。浸出時間8h銅浸出率73.18%。

4.2 液固比試驗

粗粒級礦物在浸出過程中，會出現(xiàn)部分泥化現(xiàn)象。此部分泥化礦物對礦漿分散性影響較大。浸出液硫酸質(zhì)量濃度40g·L-1，調(diào)整劑ED-1質(zhì)量濃度1g·L-1，液固比3∶1，溫度20℃，浸出時間8h。試驗結(jié)果如圖6所示。

試驗結(jié)果中可以看出，礦石銅浸出率，隨液固比升高緩慢升高，液固比3∶1左右，升高趨勢放緩，此條件下銅浸出率72.97%，噸銅酸耗16.45t。

4.3 初始酸度試驗

試驗取+0.074mm礦樣20g，置于250ml錐形瓶中，調(diào)整劑ED-1質(zhì)量濃度1g·L-1，液固比3∶1，浸出溫度20℃，浸出時間8h。條件試驗硫酸質(zhì)量濃度條件和試驗結(jié)果見圖7。

圖5 浸出時間與浸出率的關(guān)系

圖6 液固比與浸出指標的關(guān)系

圖7 硫酸質(zhì)量濃度與浸出指標的關(guān)系

試驗結(jié)果可以看出，隨著硫酸質(zhì)量濃度的升高，銅浸出率不斷升高。由于酸濃度的增加，導(dǎo)致堿性脈石礦物溶解，使浸出酸耗上升。浸出硫酸質(zhì)量濃度40g·L-1時，銅浸出率73.21%，噸銅酸耗16.39t。

4.4 浸出調(diào)整劑試驗

試驗取+0.074mm礦樣20g，置于250ml錐形瓶中，浸出硫酸質(zhì)量濃度40 g·L-1，液固比3∶1，浸出溫度20℃，浸出時間8h。條件試驗ED-1質(zhì)量濃度條件和試驗結(jié)果見圖8。

圖8 ED-1用量與銅浸出率的關(guān)系

試驗結(jié)果可以看出，隨著ED-1質(zhì)量濃度的升高，銅浸出率逐步升高。礦石中一定含量的還原態(tài)鐵礦物對調(diào)整劑產(chǎn)生一定的消耗。試驗結(jié)果可以看出調(diào)整劑ED-1質(zhì)量濃度2g·L-1時，銅浸出率75.52%，噸銅酸耗15.89t，較未添加ED-1銅浸出率提高了7.31%。

5 最佳條件試驗

試驗取+0.074mm粒級礦物20g，置于250ml錐形瓶中，液固比3∶1，浸出溫度20℃，浸出時間8h，硫酸濃度50g·L-1，調(diào)整劑ED-1質(zhì)量濃度2g·L-1。取-0.074mm粒級礦物20g，置于250ml錐形瓶中，液固比2.5∶1，浸出溫度80℃，硫酸濃度40g·L-1，浸出時間3h。試驗結(jié)果見表4。

表4 最佳條件試驗結(jié)果

由表4可以看出，對礦石進行分級分別處理試驗，銅綜合浸出率81.93%，噸銅綜合酸耗13.86t。

6 結(jié) 論

1)云南某土狀銅礦，采用分級強化浸出工藝處理，礦石分級后，粗粒級礦石使用ED-1進行常溫強化攪拌浸出，細粒級礦物加溫至80℃進行強化攪拌浸出，小型試驗結(jié)果表明，銅綜合浸出率81.93%，噸銅綜合酸耗13.86t。銅浸出率較現(xiàn)有常溫浸出工藝有了大幅提升，為礦石的進一步開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。

2)加溫酸浸可有效處理結(jié)合氧化銅礦含量較高的銅礦石。采用加溫攪拌浸出工藝能夠加速浸出作業(yè)速度，高效浸出結(jié)合銅礦物含量較高的礦物。-0.074mm粒級礦物，80℃加溫浸出，銅浸出率達到90.87%。

3)分級強化浸出工藝，使浸出作業(yè)條件更有針對性，避免了堿性脈石礦物在加溫浸出中對浸出劑過多的消耗。

4)ED-1質(zhì)量濃度2g·L-1時，+0.74mm粒級銅礦物浸出率提高了7.31%。強化浸出調(diào)整劑ED-1，能夠有效提高結(jié)合率氧化銅礦石的銅浸出率。

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Enhanced leaching experimental study on high combination rate clay oxide copper ore

HU Miao1,2,LI Xiao-hui1，ZHANG Guo-hua1,HE Li1，JI Shao-shi1,DING Jian-nan1,2
(1.Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096,China;2.Nanchang Resources Environmental and Ecological Technology Co.，Ltd.，Nanchang 330096,China)

Experimental leaching studies conducted on a clay oxide copper from Yunnan，combination of different size fractions of the ore may dip the performance difference of ore grading dealt with separately.+0.074mm at room temperature agitation leaching with ED-1，-0.074mm heated by 80℃ agitation leaching.By agitation leaching experiments to determine the optimum leaching parameters，consolidated copper leaching rate reached 81.93% under optimal conditions，tons of copper integrated acid consumption 13.86t，copper leaching rate has increased dramatically over the existing leaching process at room temperature.

clay oxide copper；high combination rate；enhanced agitation leaching

2014-09-03

TD923

A

1004-4051(2015)10-0160-04