哈萨克斯坦阔温拉德1万t_a湿法炼铜项目.pdf

d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 1 7 4 4 ．2 0 1 2 ．0 5 ．0 0 8 哈萨克斯坦阔温拉德1 万t ／a 湿法炼铜项目 豳蒋应平张磊 北京矿冶研究总院北京 1 0 0 1 6 0 摘要哈萨克斯坦阔温拉德1 万“a 湿法炼铜项目采用堆浸一萃取一电积工艺，在高寒地区从低品位 废石中回收金属铜。介绍该项目的背景及进程，分析项目的主要特点，阐述工艺流程、主要设备和 主要技术经济指标。 关键词冶金技术；铜；堆浸一萃取一电积；废石 中图分类号T F 8 11文献标识码A文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 1 2 0 5 0 0 4 3 - 0 3 2 0 1 1 年全球精炼铜的产量为1 9 ．8 3M t ，消费量达到 了2 0 ．0 7M t ⋯。随着铜矿石开采品位的逐年下降，难处 理矿石的增加，低品位铜矿的浸出萃取电积 L S X E W 技术越来越受到重视。2 0 世纪6 0 年代，堆浸一萃取一 电积工艺就开始应用，具有技术可靠，成本低和适合低 品位矿石等特点，到2 0 0 0 年，采用该工艺生产的铜产 量已达2 4 0 万t ，占世界铜产量的2 0 ％以上口1 ，2 0 0 3 年 湿法炼铜的产量已占世界矿铜产量的【3 】。堆浸萃 取一电积工艺基本流程如图1 所示。 l 项目概况 哈萨克斯坦阔温拉德1 万t ／a 湿法炼铜项目位于哈 萨克斯坦巴尔喀什市阔温拉德镇，投资方为中亚金属股 份有限公司 C A M L ，是一家英国矿业公司，其主要业 务是开发中亚地区以及蒙古国等地的矿产资源，业务范 围涉及铜、金、钼等矿产资源。该项目采用堆浸一萃取一 电积工艺从废铜矿石中提炼金属铜，设计规模为年产 1 万t 阴极铜。 阔温拉德露天铜矿自1 9 3 6 年开采以来，硫化矿采 塑堡堡 图1 堆浸一萃取一电积流程 收稿日期2 0 1 2 0 6 - 1 3 作者简介蒋应平 1 9 7 6 一 ，男，湖南新宁县人，工程师，主要 从事湿法冶金等方面的研究。 有色金属工程2 0 1 2 年第5 期4 3 万方数据 R 么企蠢工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R l N G 用传统浮选技术回收，氧化矿和低品位的硫化矿在矿区 直接堆存于已经废弃的铜矿坑的东面和西面。由于矿石 爆破后没有破碎直接入堆，矿石粒度分布范围较广 2 0 ％大于2 0 0m m ，6 0 ％介于l O - 2 0 0m m ，2 0 ％小于 1 0m m 。1 9 6 1 年以前矿石的抛废品位为0 ．5 ％，之后抛 废品位不断降低，1 9 8 9 年起直至2 0 0 5 年关闭一直保持 在0 ．2 0 ％。东面矿堆由大约2 4 8M t 氧化矿和混合废矿组 成，金属铜含量大约为2 7 ．6 万t 。西面矿堆由大约3 4 9 M t 硫化矿和混合废矿组成，金属铜含量大约为4 5 ．7 万t 。 铜金属储量超过7 0 0k t ，初步估算回收阴极铜3 3 万t 。 2 工艺流程及设计特点 项目所在地是典型的大陆性气候，夏季最高温度可 达4 5 ℃，冬季最低温度为零下4 5 “ 2 ，年平均气温5 ℃。 年平均降雨量少，大约1 5 0r n m 。虽然建厂前的试验厂在 冬季时喷淋系统和萃取电积并未发生管道冻裂影响生产 的现象，但为了保险起见，同时也是为了保证产品质量， 将萃取工序及电积工序都配置在厂房内。冬天可以保温， 夏天可以减少水的蒸发量。另外为保证萃取及电积正常 工作所需温度，在萃取和电积车间都配置了换热器，冬 季可以根据需要给浸出富液和电积富液加热。 2 ．1 堆浸工序 由于各个废矿堆铜的品位和废石的种类不同，为 了使浸出的平均铜量控制在年产l 万t 阴极铜的水平， 根据喷淋速率、矿堆浸出率等计算把矿堆分成2 0 多个 区域，一个区域浸出完成后再进行下一个区域的浸出， 单个区域循环浸出时间为1 8 0d 。堆场及集液渠如图2 所示。 ， 堆浸液 萃余液 通过直径为4 0 0m m 的H D P E 管 直接从厂房内用泵送到堆场，这样设计在冬天可最大限 度增加送到堆上的溶液温度。在堆顶，萃余液通过直径 2 0 0m m 的H D P E 管分散送往划定的堆块。同时为最大 限度减少夏天蒸发和冬天冻结，采用直径1 6m m 的滴 淋管，通过小滴孔将萃余液均匀喷淋到堆上，喷淋速率 为3 ～5L ／m 2 ．h 。冬天可根据需要将滴淋管埋在废石堆里 或加盖保温材料来保温。 按设计指标，氧化矿浸出率为5 0 ％，混合矿的浸出 率为4 5 ％，硫化矿的浸出率为4 0 ％。 图2 堆场及集液渠 2 ．2 萃取工序 由于各矿堆大小及铜品位不同，浸出液体积和浓度 都会有比较大的波动。为此设计一个可弹性操作的萃取 系统以保证电积车间阴极铜的正常生产。萃取系统采用 3 个萃取槽、1 个反萃槽和1 个洗涤槽。对于溶液量少 而浓度高的溶液，萃取可以采用2 级萃取、l 级反萃、l 级洗涤。对中等浓度的溶液，第三个萃取槽加入进来作 为并联萃取槽，形成2 级萃取 l 级并联萃取、l 级反萃、 l 级洗涤．如果溶液量大而浓度低，所有萃取槽都开启， 形成3 级并联萃取、1 级反萃、l 级洗涤。 萃取段相比O ／A I ．1 ／1 ，浸出富液流量为4 0 0m 3 ／h 。 萃取温度冬季为1 ℃，夏天为1 5 ℃，混合时间3r a i n ， 澄清速率为3 ．2 5m 3 ／m 2 h 。选择L i x 9 8 4 N 作为铜萃取剂。 采用1 个澄清室配2 个混合室，萃取槽混合室尺寸 为2 ．8 m x 2 ．8 m x 3 ．4 m ，澄清室尺寸为2 0 m x1 3 m x1 ．2 m 。 图3 施工中的萃取电积车间 2 ．3 电积工序 由萃取工序送来的电积富液泵送到电积槽进行电积， 采用下进上出的循环方式。电流密度控制在2 6 0A ／h 1 2 ， 槽电压为2 ．0 ～2 ．4 V ，同极距9 0 m m ，槽温约4 5 ℃，阴 极析出铜周期约7 d 。 整个电积槽车间电积槽总共5 0 个，尺寸为 5m x1 ．2m x1 ．4m ，材质为树脂混凝土。阴极材质为 3 1 6 L ，尺寸为10 0 0n l r f l xl0 0 0 蚴X 3m m ，每槽数 量为5 l 块，阳极材质为P b ．c a - s n 合金，尺寸为9 6 0 n u n x 9 4 0 m mx6 r a n l ，每槽数量为5 2 块。 3 主要经济技术指标 萃取电积总回收率为9 9 ．5 ％。电积富液含铜4 5g ／L ， 电积贫液含铜3 5g ／L ，电流密度约2 6 0A ／m 2 ，电流效率 9 0 ％，阴极铜纯度为9 9 ．9 9 ％。萃取剂L i x 9 8 4 N 消耗约 5k g ／t - 铜，硫酸消耗约4 0 0k g ／t - 铜。 4 项目进程 2 0 世纪6 0 年代，U s t - K a m e n o g o r s k 的东方有色金 4 4 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 您一 ≮．j _ 1 万方数据 属科学研究院 V N I I t s v e t m e t 进行了大量小型柱浸试验。 1 9 7 0 年至1 9 9 2 年间又进行了现场试验，矿堆采用酸浸， 溶液采用铁置换法回收铜。随着苏联的解体该项工作中 止，2 0 0 2 年初哈萨克斯坦经济复苏后重新开始。2 0 0 8 年8 月C A M L 建设了一个小型的萃取电积厂，最初设 计铜生产能力为2 0 0k g ／d ，2 0 0 9 年5 月扩产至6 0 0k g ／d 。 2 0 0 9 年用硫化矿堆钻探取样的试样进行小型试验，表明 大量矿物发生了氧化，浸出率可达到5 0 ％以上。 2 0 0 9 年1 1 月，中亚金属股份有限公司就哈萨克斯 坦阔温拉德项目委托北京矿冶研究总院做可行性研究。 2 0 1 0 年3 月北京矿冶研究总院按合同要求圆满完成了该 项目的可行性研究，报告达到了银行级可研标准并得到 了业主好评，作为技术附件帮助业主成功融资，并使该 项目在英国伦敦成功上市。2 0 1 0 年7 1 0 月，中亚金属 股份有限公司又与北京矿冶研究总院签订了施工图设计 合同及设备采购合同。2 0 11 年4 月完成了施工图设计。 2 0 1 1 年l O 月，工艺厂房开始土建施工。2 0 1 2 年4 月1 7 日，该项目投产试车，一次投料成功，并于2 0 1 2 年4 月2 3 日产出首批阴极铜板，目前已经达产。竣工 后的工厂全貌如图4 所示。产出的首批阴极铜见图5 。 图4 竣工后的工厂全貌 图5 阴极铜 5 结语 ， 自1 9 8 3 年北京矿冶研究总院在海南设计投产国内第 一家氧化铜矿韵浸出一萃取一电积厂州，至今已先后设 计并投产了几十家L - S X - E W 工厂。哈萨克斯坦阔温拉德 1 0k t ／a 湿法炼铜项目是北京矿冶研究总院首次在国外采 用此技术的工程咨询、设计、设备采购和现场技术服务 E P S 工程项目，也是哈萨克斯坦国家第一个万吨级的湿 法炼铜项目，该项目的顺利实施对北京矿冶研究总院开 拓国际矿冶市场，进一步提高国际影响力具有重大意义。 同时哈萨克斯坦阔温拉德l 万吨湿法炼铜项目的建成投 产对于高寒地区的低品位铜资源开发具有借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 潘虹．2 0 1 1 年铜市场回顾及2 0 1 2 年展望[ J 】．有色金属工 程，2 0 1 2 ，2 1 1 7 1 8 ． 【2 】2 刘大星，蒋开喜，王成彦．湿法冶金技术的现状及发展趋势 【J 】．有色冶炼，2 0 0 0 4 1 5 ． 【3 】刘大星．湿法炼铜的发展与前景叨．有色金属再生与利用， 2 0 0 5 7 3 7 3 9 ． 【4 】王成彦，詹惠芳，胡福成，等．中国低品位铜矿的浸出一萃取～ 电积工艺经济评述叨．有色金属 冶炼部分 1 9 9 7 4 1 6 - 1 8 ． 有色金属工程2 0 1 2 年第5 期4 5 万方数据