姚 剛，謝 添，高幫飛，羅 軍，劉芳斌

（中鐵資源集團(tuán)有限公司，北京 100039）

銅和鈷作為國(guó)家重要的戰(zhàn)略金屬，國(guó)內(nèi)銅鈷礦產(chǎn)資源短缺，目前對(duì)外依存度分別達(dá)到90%和70%以上。剛果（金）銅鈷資源豐富，銅儲(chǔ)量和鈷儲(chǔ)量分別占全球2.7%和50%以上，由于當(dāng)?shù)乜碧介_發(fā)程度不高，銅資源仍有較大增儲(chǔ)潛力。2002年開始，隨著剛果（金）政局趨于穩(wěn)定和新礦業(yè)法實(shí)施，吸引了一些世界礦業(yè)巨頭來此投資，中國(guó)礦業(yè)企業(yè)也開始進(jìn)入剛果（金）礦業(yè)市場(chǎng)，鎖定銅鈷資源。2012年以來，一批中資礦業(yè)企業(yè)抓住市場(chǎng)變局逐步占據(jù)了剛果（金）銅鈷資源開發(fā)的主導(dǎo)地位，提高了國(guó)內(nèi)銅鈷資源保障能力[1]。

本文以剛果（金）某中資礦山冶煉企業(yè)為研究對(duì)象。該礦山為銅鈷伴生礦，礦石類型主要為氧化礦，其基本濕法冶煉工藝路線為采用堆浸與攪拌浸出聯(lián)合流程提取礦石中有價(jià)銅鈷，浸出液經(jīng)萃取-電積生產(chǎn)陰極銅[2]，萃余液送去生產(chǎn)氫氧化鈷。該礦山配套建設(shè)有硫磺制酸和液體二氧化硫工段，副產(chǎn)品蒸汽用于為反應(yīng)加熱。

1 銅鈷濕法冶煉工藝流程簡(jiǎn)介

該礦山濕法冶煉基本流程詳見圖1：銅鈷濕法冶煉基本工藝流程圖。

采出礦石通過二段開路破碎，得到礦石粒度-25mm。經(jīng)洗礦篩分后，-5mm礦漿送去分級(jí)作業(yè)，-25+5mm礦石根據(jù)銅品位高低情況可選擇通過汽車運(yùn)輸至堆浸場(chǎng)筑堆或通過皮帶輸送至球磨機(jī)。磨礦后礦漿送去水力旋流器分級(jí)，分級(jí)設(shè)備返砂返回球磨機(jī)再次磨礦，形成閉路磨礦流程。水力旋流器溢流為合格粒級(jí)礦漿，礦石粒度-0.074mm占比80%。

該合格礦漿濃度20%，為減少進(jìn)入攪拌浸出流程水量，保持濕法冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡，將合格礦漿送入原料濃密機(jī)濃縮，濃縮后底流送去壓濾工段進(jìn)一步脫水，最終濾餅含水量18%。

磨礦脫水后的濾餅通過皮帶送入6個(gè)酸浸槽內(nèi)進(jìn)行順流連續(xù)浸出，向酸浸槽內(nèi)加入濃硫酸和還原劑SO2。浸出后的礦漿泵送至濃密機(jī)濃縮，溢流即為高銅料液，底流經(jīng)過4級(jí)逆流洗滌得到的溢流即低銅料液，4級(jí)逆流洗滌后的底流泵送至尾礦庫(kù)。高、低銅料液經(jīng)多級(jí)沉降凈化后送入萃取。萃取工段設(shè)置5級(jí)，包括3級(jí)萃取、1級(jí)洗滌、1級(jí)反萃。反萃后得到的較高濃度硫酸銅溶液送去電積，電積采用直流電解法生產(chǎn)陰極銅。萃取后的萃余液，部分送去攪拌浸出車間，部分用于鈷生產(chǎn)。鈷生產(chǎn)工序主要包括除雜、一段沉鈷和二段沉鈷。一段沉鈷回收率控制在80%，可得到質(zhì)量較好產(chǎn)品。由于一段沉鈷得到的氫氧化鈷濕料水分含量高達(dá)60%左右，為降低運(yùn)輸成本，鈷濕料經(jīng)干燥后生產(chǎn)出最終氫氧化鈷產(chǎn)品。

2 銅、鈷損失分布和回收率影響因素

該礦山一般每月可生產(chǎn)陰極銅2000t，生產(chǎn)氫氧化鈷折合鈷金屬量150t?？紤]堆浸作業(yè)周期長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月，且當(dāng)?shù)孛磕暧幸话霑r(shí)間為旱季，一半時(shí)間為雨季，一般安排堆浸場(chǎng)在旱季開展噴淋浸出作業(yè)。本文僅分析攪浸生產(chǎn)線銅鈷損失分布情況，但對(duì)提高堆浸回收率進(jìn)行了探討。銅鈷損失分布情況詳見表1和表2。

表1 銅損失分布情況

表2 鈷損失分布情況

除雜 廢渣 18.57 7.8二段沉鈷 沉鈷廢液 0.24 0.1其他損失 揚(yáng)塵、跑冒滴漏 2.86 1.2

圖1 銅鈷濕法冶煉基本工藝流程

2.1 銅損失分布及影響因素

從表1中可以看出，該礦山銅金屬損失主要有浸渣損失、洗滌損失及鈷生產(chǎn)除雜工序的廢渣損失和氫氧化鈷產(chǎn)品中的銅金屬損失。攪拌浸出和逆流洗滌的銅金屬損失分別占總損失的71.67%和12.67%。鈷生產(chǎn)過程除雜和一段沉鈷工序的銅金屬損失占總損失的15%。因此，提高銅回收率的關(guān)鍵是提高攪拌浸出過程的銅浸出率，降低浸渣中銅含量，其次是減少鈷生產(chǎn)過程的銅損失，再次是提高逆流洗滌效果，降低銅損失。加強(qiáng)跑冒滴漏管理和陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量控制，也有助于提高回收率。

破碎、磨礦、脫水工序的銅金屬損失較低，主要為礦石卸料、運(yùn)輸、破碎過程中的揚(yáng)塵、跑冒滴漏、機(jī)械損失等。萃取工序的銅損失很低，主要是跑冒滴漏。電積工序的銅損失較低，主要為生產(chǎn)出的不合格廢銅。

浸渣銅損失原因主要是礦石氧化程度決定了浸出回收率上限，同時(shí)磨礦礦漿粒度、浸出礦漿濃度、礦石處理量、浸出pH等生產(chǎn)指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)也會(huì)造成浸出率降低。逆流洗滌的銅損失主要原因是洗滌比和洗滌級(jí)數(shù)不可能無限增加，洗滌過程必然會(huì)有一定銅損失，應(yīng)該盡量避免的損失是由于計(jì)量及在線監(jiān)測(cè)設(shè)備不準(zhǔn)，實(shí)際洗滌參數(shù)不盡合理造成洗滌效率下降。鈷生產(chǎn)過程中除雜和一段沉鈷工序形成銅損失的根本原因是萃余液含有一定濃度銅離子。

2.2 鈷損失分布及影響因素

從表2中可以看出，該礦山鈷金屬損失主要有浸渣損失、洗滌損失及鈷生產(chǎn)除雜工序的廢渣損失和二段沉鈷廢液的鈷金屬損失。其中攪拌浸出的鈷金屬損失占總損失的68.57%，鈷生產(chǎn)過程除雜的鈷金屬損失占總損失的18.57%，逆流洗滌的鈷金屬損失占總損失的9.76%。因此，提高鈷回收率的關(guān)鍵是提高攪拌浸出過程的鈷浸出率，降低浸渣中鈷含量，其次是減少鈷生產(chǎn)除雜工序廢渣的鈷損失，再次是提高逆流洗滌效果，降低鈷損失。加強(qiáng)跑冒滴漏管理，也有助于提高回收率。

破碎、磨礦、脫水、攪拌浸出、逆流洗滌、萃取工序的鈷損失原因和銅損失原因基本一致，主要區(qū)別在于鈷生產(chǎn)增加了除雜、一段沉鈷、二段沉鈷和干燥工序。除雜過程鈷損失原因主要是除雜時(shí)，少量鈷離子會(huì)沉淀進(jìn)入廢渣，若除雜的電位和pH控制不好，鈷損失會(huì)增加。二段沉鈷的鈷損失原因主要是反應(yīng)pH控制不當(dāng)。干燥過程鈷損失的主要原因是干燥收塵裝置損壞會(huì)造成氫氧化鈷粉塵漏料。

3 提高銅鈷回收率的措施

3.1 提升生產(chǎn)管理

（1）嚴(yán)格工藝指標(biāo)管理。生產(chǎn)實(shí)踐中要把回收率細(xì)化分解到每道工序，把每個(gè)指標(biāo)落實(shí)到分廠、車間、班組、個(gè)人。要嚴(yán)格執(zhí)行異常指標(biāo)管理及考核制度，將工藝運(yùn)行好壞納入月度工效考核，獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，提高員工積極性。

（3）強(qiáng)化工藝及操作培訓(xùn)，提升標(biāo)準(zhǔn)化操作水平和掌握異常處理辦法。

（4）做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)及檢修，保持設(shè)備良好運(yùn)行狀態(tài)，避免設(shè)備頻繁故障對(duì)工藝指標(biāo)造成較大影響。

（5）加強(qiáng)金屬平衡管理，保持投入產(chǎn)出基本平衡，通過對(duì)理論回收率和實(shí)際回收率對(duì)比分析，查找生產(chǎn)運(yùn)行中的問題，及時(shí)采取措施解決。

（6）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，減少跑冒滴漏及機(jī)械損失等。各類溶液、礦漿反應(yīng)槽及泵周圍應(yīng)設(shè)置圍堰及事故池，確保及時(shí)回收，避免污染環(huán)境。鈷干燥收塵裝置定期檢修維護(hù)，及時(shí)更換損壞布袋，防止尾氣帶走鈷塵。用于運(yùn)輸氫氧化鈷的叉車離開干燥區(qū)域時(shí)應(yīng)專門清理減少夾帶損失。

（7）堆浸重點(diǎn)是嚴(yán)格控制筑堆礦石粒度，改善滲透性，提高回收率。要求送去筑堆的礦石粒度一般控制在-25+5mm，禁止或嚴(yán)格控制粉礦-1mm筑堆。由于堆浸過程滲透性會(huì)逐漸下降，堆面存水和溝流嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)及時(shí)翻耕堆面，改善滲透性。在舊堆基礎(chǔ)上加高筑堆時(shí)，應(yīng)在舊堆表面鋪設(shè)集液管，確保滲透性和浸出率[3]。

3.2 針對(duì)性開展技改和工藝優(yōu)化

（1）礦石原料堆存前要取樣分析，開展攪拌浸出試驗(yàn)，根據(jù)礦石性質(zhì)分類堆存，找出最優(yōu)工藝指標(biāo)指導(dǎo)生產(chǎn)。

（2）攪浸濃密和逆流洗滌工序在合理范圍內(nèi)應(yīng)盡量提高底流濃度，同時(shí)適當(dāng)增加洗滌比，改善洗滌效果，減少洗滌環(huán)節(jié)銅鈷損失。

（3）回收廢液中有價(jià)金屬。尾礦庫(kù)內(nèi)低濃度銅鈷溶液循環(huán)利用，可輸送至堆浸場(chǎng)噴淋作業(yè)，既蒸發(fā)水分，有利于保持系統(tǒng)水平衡，又可回收尾礦溶液中少量銅鈷，提高回收率。

（4）從源頭優(yōu)化，降低鈷生產(chǎn)過程中的銅損失。鈷生產(chǎn)時(shí)，含鈷萃余液中的銅進(jìn)入除雜廢渣和氫氧化鈷產(chǎn)品，鈷產(chǎn)品銷售時(shí)銅一般不計(jì)價(jià)而形成損失。因此，應(yīng)優(yōu)化生產(chǎn)方案，從整體上考慮攪拌浸出、萃取和沉鈷工序的聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)，攪拌浸出料液pH不宜過低，控制在2.0～2.2較佳，銅濃度不宜過高，控制在6.5g/L～7g/L較佳，并通過調(diào)節(jié)各萃取級(jí)進(jìn)料液量和回流量?jī)?yōu)化萃取工藝，把送去沉鈷的部分萃余液中銅濃度降到最低。

（5）增加沉銅工序，回收渣中銅。根據(jù)Fe2+、Mn2+等雜質(zhì)和Cu2+及Co2+的沉淀pH差異，可在除雜（Fe、Mn）工序后設(shè)置沉銅工序回收銅，沉銅渣返回?cái)嚢杞龌厥浙~。

（6）優(yōu)化除雜工藝，降低廢渣中鈷含量。現(xiàn)場(chǎng)已通過改進(jìn)布?xì)饧夹g(shù)，將原單根通氣管改造為環(huán)形布?xì)夤埽⒃O(shè)置大量細(xì)小氣孔，這樣氧化性氣體能以微小氣泡彌散在反應(yīng)溶液中，使鐵、錳等雜質(zhì)離子氧化程度更充分，降低雜質(zhì)離子沉淀pH，減少鈷離子沉淀進(jìn)入廢渣。

（7）開展堆浸還原浸出改造，提高鈷浸出率。堆場(chǎng)礦石含有的高價(jià)鈷難以直接通入二氧化硫進(jìn)行還原浸出，為此設(shè)計(jì)一套二氧化硫還原亞鐵浸出裝置，預(yù)先向噴淋主管路中通入二氧化硫?qū)娏芤褐械母邇r(jià)鐵離子還原為亞鐵離子，然后開展噴淋作業(yè)，堆浸鈷浸出率較以前提高了30%。

4 結(jié)語(yǔ)

提高銅鈷濕法冶煉回收率，關(guān)鍵是要在礦山現(xiàn)有工藝裝備水平條件下狠抓生產(chǎn)管理，確保銅鈷回收不減量。再者是要把科技創(chuàng)新放在重要位置，通過技術(shù)升級(jí)進(jìn)一步提高回收率。通過不斷提升生產(chǎn)管理和針對(duì)性開展工藝優(yōu)化技術(shù)改造，該礦山銅鈷回收率總體呈上升趨勢(shì)，目前銅回收率達(dá)到93%，鈷回收率達(dá)到78%以上，取得了良好效益。