張興旺

摘要：通過化學(xué)選礦的方法研究了氧化銅礦形態(tài)學(xué)特征對銅浸出率的影響.以硫酸為浸出劑對某氧化銅礦的兩種礦樣進行酸浸試驗.分別研究浸出劑用量、浸出時間以及料層厚度等影響因素.同時，采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察原礦和尾礦中銅的形態(tài)學(xué)特征，即A礦樣中銅礦物以薄膜的形式覆蓋在脈石礦物表面；B礦樣中銅礦物呈顆粒狀與脈石礦物共生.酸浸試驗結(jié)果表明：在相同的條件下，A礦樣的銅浸出率要遠高于B礦樣.這是因為A礦樣中銅礦物具有更大的比表面積，與硫酸的接觸面大，反應(yīng)更加充分。

關(guān)鍵詞：氧化銅礦；浸出；酸浸；形態(tài)學(xué)特征

隨著科技的發(fā)展，全球?qū)τ阢~的需求越來越大.除了傳統(tǒng)的物理選礦方法外，濕法選別技術(shù)也被廣泛應(yīng)用在銅礦的選別過程中.例如硫酸浸出銅、生物細菌浸出銅、氨浸出以及鹵化鹽類浸出銅技術(shù)等1970年左右，世界上已有部分選礦廠采用細菌浸出處理氧化銅礦或硫化銅礦這一工藝.1980年，智利的Minera Pudahuel礦業(yè)公司建成了第1個規(guī)?；锒呀S處理低品位銅礦，年產(chǎn)銅15000t.2002年，中國紫金礦業(yè)公司投產(chǎn)建成硫化銅生物堆浸廠，到2008年，公司年產(chǎn)銅10000t，由于濕法選別銅礦具有成本低、操作簡單和施工時間短等特點，已被證明是處理低品位銅礦的有效工藝，目前在國外礦山中被廣泛采用.

現(xiàn)在關(guān)于銅礦酸浸的試驗研究較多，主要集中在浸出劑用量及種類、原礦品位、成分及粒度和浸出時間等方面，本文旨在通過掃描電子顯微鏡（SEM）等設(shè)備從原礦微觀結(jié)構(gòu)方面人手，揭示礦物形態(tài)特征對銅礦浸出結(jié)果的影響.

1礦石性質(zhì)

試驗用原礦有A和B兩種礦樣，取自墨西哥不同礦山.A、B礦樣外觀呈淺綠色，有用礦物均以孔雀石、硅孔雀石為主，其次為閃鋅礦、黃鐵礦及褐鐵礦等.主要脈石礦物均為石英、長石以及方解石等.礦樣經(jīng)過實驗室的顎式破碎機和圓錐破碎機破碎到1mm以下，進行不同試驗.

礦石的化學(xué)成分如表1所示.A、B兩種礦樣中的有用元素為銅、金、銀.其中A礦樣中銅品位為2.16%，含銀9g·t^-1；B礦樣銅品位為1.4%，略低于A礦樣.但金銀含量均高于A礦樣，分別為4 g·t^-1和15 g·t^-1，銅的物相分析結(jié)果見表2，A、B礦樣中氧化銅中的銅占總銅的質(zhì)量分數(shù)分別為89.54%和91.33%，屬于典型的氧化銅礦.

2試驗方法

試驗分為攪拌浸出和柱浸兩種工藝.

2.1攪拌浸出試驗

將1kg原礦與550ml水混合后送人球磨機磨礦至200目以下占56%.然后將礦漿移人體積為2000ml的圓筒形容器內(nèi).該容器高18cm，內(nèi)徑14.5cm.以硫酸為浸出劑，試驗在常溫常壓下進行，攪拌速度為500r/min，浸出時間為4h，試驗所得尾渣烘干稱重，并與經(jīng)過濾稀釋的礦漿分別化驗銅含量。

2.2柱浸試驗

試驗所用容器高1.5m，內(nèi)徑10cm，底部帶有過濾裝置，為一圓柱形結(jié)構(gòu).將尺寸1mm以下的原礦用水浸泡潤濕后瀝干倒入容器內(nèi)，料層厚度為90cm.添加體積分數(shù)為2.5%的稀硫酸溶液直至淹沒料層的頂部，24h后從底部放出所有濾液，計量并化驗銅含量.再添加稀硫酸溶液直至淹沒料層的頂部，再過24h取出濾液計量化驗.重復(fù)此步驟直到最終的濾液中銅含量<0.25g·L^-1為止.試驗在常溫常壓下進行。

2.3微觀組織觀察

將A、B礦樣的原礦及浸出后的尾礦分別取樣，使用SEM及能量色散X射線光譜儀（EDX）觀察樣品中銅礦物的形態(tài)特征及構(gòu)造特點，以便于查明影響浸出試驗的因素

3試驗結(jié)果與討論

3.1礦物結(jié)構(gòu)特征分析

SEM及EDX觀察A、B礦樣結(jié)果見圖1和圖2.從圖1中可以看出，A礦樣中的含銅礦物主要以薄膜的形式賦存在脈石礦物的表面，薄膜厚度<1μm，稱為薄膜狀構(gòu)造.A礦樣中的氧化銅主要以該種形式與脈石礦物共存.當A礦樣經(jīng)過破碎或磨礦后，產(chǎn)生粒度更小的薄膜狀顆粒，很難實現(xiàn)含銅礦物與脈石的完全分離.

然而B礦樣中含銅礦物和脈石的賦存狀態(tài)與A礦樣完全不同.從圖2中可以看出，氧化銅和脈石以顆粒狀形式共生，或被包裹在脈石內(nèi)，或賦存在脈石縫隙間，氧化銅顆粒在三維空間中形成，而A礦樣中的氧化銅以二維的方式生長形成.經(jīng)過對比可知，A礦樣中氧化銅的比表面積大于B礦樣。

3.2浸出試驗

3.2.1攪拌浸出條件試驗

在攪拌浸出試驗中主要研究硫酸用量及浸出時間對于銅浸出率的影響。

3.2.1.1硫酸用量試驗

原礦經(jīng)磨礦后進行攪拌浸出試驗，浸出時間為60min，攪拌速度為500r/min.試驗結(jié)果見圖3，由圖3可知，A.B礦樣中銅浸出率隨著硫酸用量的增大而提高.當硫酸用量在0～92 kg·t^-1時，銅浸出率顯著提升.當硫酸用量>92kg·t^-1時，兩種礦樣的銅浸出率緩慢升高，直到硫酸用量達到300kg·t^-1時，A、B礦樣銅浸出率分別為95%和63%.可見，在添加相同用量的硫酸條件下，A礦樣銅的浸出率明顯高于B礦樣。

3.2.1.2浸出時間試驗

在硫酸用量為92kg·t^-1時，研究浸出時間對A、B礦樣銅浸出率的影響，試驗結(jié)果見圖4.從圖4中可以看出，A礦樣的銅浸出率隨著浸出時間的延長先迅速提高而后趨于穩(wěn)定.在浸出時間為60min時，銅浸出率達到95%；當時間延長至240min時，銅浸出率達到98%.對比之下，浸出時間為60min時，B礦樣銅浸出率僅為52%.隨著浸出時間的延長，銅浸出率逐漸提高到81%.可見，A礦樣的銅浸出效率高于B礦樣。

3.2.2柱浸條件試驗

3.2.2.1浸出時間試驗

為研究浸出時間對銅浸出率的影響，分別對A、B兩種礦樣進行柱浸試驗.試驗結(jié)果如圖5所示.結(jié)果表明：對于A礦樣，銅浸出率隨著浸出時間的延長而提高.在浸出時間為10 d時，銅浸出率達到最高，為98%.B礦樣銅浸出率亦隨著浸出時間的延長而提高，在浸出時間為14d時，達到最高，為78%.與圖4比較可以得出，無論攪拌浸出還是柱浸，A礦樣的銅浸出率均明顯高于B礦樣的銅浸出率。

3.2.2.2料層厚度試驗

為考察料層厚度對于柱浸試驗的影響，對A礦樣分別進行了料層厚度為90cm和60cm的柱浸試驗，試驗結(jié)果見圖6，由圖可知，在相同的浸出時間內(nèi)，料層厚度越薄，銅浸出率相對較高.但隨著浸出時間的延長，料層厚度對于銅浸出率的影響越來越小.當浸出時間為9d時，不同料層厚度所得浸出率相同，均為97%.這表明，料層厚度僅對銅的浸出速度有影響.

3.3浸出尾渣SEM組織

為進一步查明影響銅浸出率的影響因素，分別對A、B礦樣的柱浸試驗所得尾渣制樣后，用SEM觀察礦物結(jié)構(gòu).圖7和圖8分別為A、B礦樣尾渣的SEM圖像.圖7表明：在脈石礦物表面有酸浸后留下的洞狀或片斑狀的痕跡.這是因為A礦樣中氧化銅主要以薄膜的形式覆蓋在脈石礦物表面，偶爾有零星的粒狀氧化銅嵌在脈石中.薄膜狀的氧化銅被硫酸完全溶解后僅留下脈石礦物.而圖8中B礦樣脈石礦物表面留有坑狀或溝渠狀的痕跡.這是因為主要呈顆粒狀分布的氧化銅被硫酸溶解后，留下脈石礦物.這些坑狀痕跡尺寸為4～20μm，溝渠狀痕跡長度為20～50μm。

4結(jié)論

（1）A、B礦樣均屬于氧化銅礦類型.經(jīng)SEM觀察表明：A礦樣中含銅礦物主要以薄膜狀形式覆蓋在脈石礦物的表面；B礦樣中含銅礦物主要以顆粒狀形式分布在脈石礦物的表面、間隙或內(nèi)部.

（2）酸浸試驗表明，A礦樣的銅浸出率明顯高于B礦樣的銅浸出率.這是因為前者的含銅礦物主要以薄膜狀覆蓋在脈石礦物表面，其比表面積要大于后者.這就導(dǎo)致A礦樣中銅與硫酸的接觸面較大，從而能夠充分反應(yīng)溶解銅.

（3）在氧化銅礦酸浸工藝中，含銅礦物與脈石礦物的結(jié)構(gòu)特征、賦存狀態(tài)對銅浸出率有重要影響。