泥质氧化矿搅拌酸浸综合节能技术.pdf

2 0 1 2 年1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 d o ●l O ．3 9 6 9 ／】．1 咖．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 1 ．0 0 2 泥质氧化矿搅拌酸浸综合节能技术 王洪江1 ，吴爱祥1 ，张仪2 ，金正聪2 ，顾晓春3 1 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 ．迪庆矿业开发有限责任公司，云南迪庆6 7 4 5 0 0 ； 3 ．云南铜业集团公司科技部，昆明6 5 0 0 5 1 摘要常规搅拌浸出工艺投资大、能耗高、成本高。为此，采用矿石分级处理、工业余热利用、高效浓密进 行澄清与洗涤，分别取代了矿石细磨、矿浆加热以及浸渣压滤工艺。试验结果表明，分级处理技术使得 泥质矿浆一O ．0 7 4m m 达到8 1 ．3 3 ％，工业余热利用使得矿浆在5 0m i n 内反应温度提高到6 0 ℃，高效浓 密技术实现了矿浆的浓缩、澄清、洗涤三大功能。三项综合节能技术的应用，使浸出系统的总装机容量 下降了3 3 ％，投资额下降了6 8 ．5 ％，成本下降了3 5 ．3 ％。通过对搅拌工艺的优化研究，拓展了搅拌浸出 的应用范围。 关键词酸浸；分级；余热利用l 浓密洗涤；泥质氧化矿；铜矿 中圈分类号T F 8 0 3 ．2 1 T K l l 5 文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 0 1 一o 0 0 5 一0 4 C o m p r e h e n s i v eE n e r g y S a V i n gT e c h n o l o g yO fA g i t a t i o n A c i dL e a c h i n go nA r g i l l a c e o u so x i d i z e do r e W A N GH o n g - j i a n 9 1 ，W UA i x i a n 9 1 ，Z H A N GY i 2 ，儿NZ h e n g c o n 9 2 ，G UX i a 0 - c h u i 3 1 ．S c h ∞lo fc i 啊h n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e 幻i n g ，B e 柚i n g1 0 0 0 8 3 C h i n a I 2 ．Y u n n a nD i q i n gM i n i n gD e v e l o p m e n tC o ．，L t d ，D i q i n g3 7 4 5 0 0 ，Y u n n a n ，C h i n a I 3 ．D e p a n m e n to fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ．Y u n n a nC o p p e fG r o u pC o ．，L t d ，K u n m i n g6 5 0 0 5 1 ，C h i n a A b s t r a c t Hi g hi n v e s t m e n t ，h i g he n e r g yc o n s u m p t i o na n dh i g hc o s ta r ef e a t u r e so fn o r m a la g i t a t i o nl e a c ’ h i n g ． T h e r e f o r e ，t h et e c h n o l o g yo ff i n eg r i n d i n go no r e ，s l u r r yh e a t i n g ，a n dp r e s s u r ef i l t r a t i o no fl e a c h i n g r e s i d u ew e r es u b s t i t u t e db yt h et e c h n o l o g yo fc l a s s i f i c a t i o nt r e a t m e n to no r e ，u t i l i z a t i o no fw a s t eh e a ta n d c l a r i f i c a t i o na n dw a s h i n gw i t hh i g h e f f i c i e n tt h i c k e n i n g ，r e s p e c t i v e l y ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es l u r r ya c h i e v e s8 1 ．3 3 ％一O ．0 7 4m mt r e a t e db yc l a s s i f i c a t i o n ，t h et e m p e r a t u r eo fs l u r r yi n c r e a s e dt o6 0 ℃i n5 0 m i n u t e su s i n gi n d u s t r i a lw a s t eh e a t ，a n dt h ef u n c t i o no fc o n c e n t r a t i o n ，c l a r i f i c a t i o na n dw a s h i n ga r ea c h i e v e dw i t ht h et e c h n i q u eo fh i g h e f f i c i e n tt h i c k e n i n g ．U n d e rt h e s ec o m p r e h e n s i V ee n e r g y - s a V i n gt e c h n i q u e s ，t h et o t a li n s t a l l e dc a p a c i t yo fl e a c h i n gs y s t e mw a s d e c r e a s e db y3 3 ％，i n v e s t m e n tb y6 8 ．5 ％，a n d t h ec o s tb y3 5 ．3 ％．W i t ht h eo p t i m i z a t i o no fa g i t a t i o nt e c h n i q u e ，a p p l i c a t i o nr a n g ei na g i t a t i o nl e a c h i n g c o u l db ee n l a r g e d ． K e yw o r d s a c i d l e a c h i n g ；c l a s s i f i c a t i o n ，u t i l i z a t i o no fw a s t eh e a t ，t h i c k e n e dw a s h i n g Ia r g i l l a c e o u so x i d i z e d 0 r e Ic O p p e ro r e 基金项目国宗自然科学基金项目 5 0 7 7 4 0 1 1 l 国宗自然科学基金重点项目 5 0 9 3 4 0 0 2 I 新世纪优秀人才支持计划项目 N E C l Ⅶ7 _ 0 0 7 0 I 云南省科技强省计划项目 2 0 0 7 A D 0 0 1 作者简介王洪江 1 9 6 6 - ．男．河南三门蛱市人．博士．教授． 万方数据 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y Lb g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 期 搅拌浸出因设备简单、操作方便，在湿法冶金工 艺中常被采用[ 1 。4 ] 。然而，搅拌浸出一般包括磨矿、 浸出、液固分离、萃取和电积等，相对堆浸工艺而言， 投资多、能耗大、成本高[ s - 6 ] ，限制了该工艺的广泛应 用。目前，该技术在尾矿浸出中具有一定的应用前 景口- 8 ] ，主要是因为尾矿不用进一步细磨，能耗较小。 对于搅拌浸出过程中的液固分离，常采用过滤技 术[ 9 - 1 1 ] ，设备复杂、效率低的问题难以解决。对于加 热搅拌浸出，进行了大量的室内试验[ 1 2 _ 1 3 ] ，但对于如 何提高温度，研究甚少。 经分析与论证，羊拉铜矿矿石经分级预处理后， 避免了矿石细磨工序。利用硫酸厂的蒸汽余热来加 热矿浆，降低了浸出系统的能耗。对于液固分离环 节，采用高效浓密机实现了浸出液的澄清与浸渣的 洗涤。通过这三项综合技术的利用，提高了浸出系 统处理能力、改善了浸出效果、降低了生产成本，取 得了良好的经济效益。 矿石酸浸工艺流程 为了提高产能、降低成本，采用了堆浸为主、搅 拌为辅的方案，工艺流程图如图1 所示。对氧化矿 石进行预处理， 1m m 以上块状矿进入堆浸系统， 而一1m m 的泥质矿浆进入搅拌浸出系统。 圈l 矿石酸浸流程示意图 F i g ．1 s c h e m a t i co f 舵i 士I 翰c h i n gp r ∞e 鼹蚰。陀 在搅拌浸出工艺中，泥质矿浆用渣浆泵输送到 矿浆浓密机进行浓缩，底流进入搅拌桶。同时，来自 硫酸厂的硫酸与蒸汽余热加入搅拌桶，进行加温搅 拌浸出。搅拌桶浸出后的物料进入澄清浓密机，在 此，浸出液与浸渣分离。搅拌系统建在一个山坡上， 矿浆通过管道在搅拌浸出筒、浓密机、尾矿库之间自 流，不需要动力设施。 2 矿石分级预处理代替细磨工艺 常用的搅拌浸出工艺需要采用球磨机进行粉 磨，与分级机配合形成闭路循环。细磨工艺需要2 台球磨机、1 台分级机、1 台磨矿浓密机、3 台矿浆压 滤机等设备，约2 0 台设备，总装机容量11 9 9k W ， 投资额8 4 3 万元。 为了降低投资与作业成本，通过矿石分级的方 法，使矿石不通过细磨而满足搅拌浸出的要求。矿 石的分级方法有干式与湿式两种。由于羊拉铜矿含 泥量大，同时含水率也达1 2 ％，冬季常冻结成块，湿 式分级方法较为合适。矿石分级采用水洗机与分级 机串联方式。主要设备X K 一2 0 0 0 8 0 0 0 槽式洗矿 机，功率3 7k W ，处理能力5 0 ～1 2 0t ／h ；F p 2 0 高堰 式螺旋分级机，功率1 8 ．5k w ，处理能力1 6 0 ～1 8 0 t ／h 。 经矿石预处理后，供给搅拌浸出的泥质矿的粒 级组成为 o ．4 2m mO ．3 5 ％，一0 ．4 2 ～ o ．1 7 5 m m5 ．o o ％，一0 ．1 7 5 ～ O ．1 2 4m m7 ．3 3 ％。一 O ．1 2 4 ～ 0 ．0 7 4m m5 ．9 9 ％，一o ．0 7 4m m 8 1 ．3 3 ％，达到了搅拌浸出细度要求。 3 工业余热利用替代专门加热设备 为了降低硫酸运输成本，并充分利用选矿车间 产出的硫精矿，在羊拉铜矿建设了配套的硫酸厂。 硫酸生产过程有大量的高品位余热产生，理论估算 以硫铁矿为原料采用沸腾炉焙烧时，每吨硫酸以余 热锅炉回收其余热可获得4 ．0M P a 表压 4 0 0 ℃的 过热蒸汽l - O ～1 ．2t 【9 ] 。 采用管道将蒸汽从硫酸厂引至搅拌车间，要求 搅拌浸出温度为6 0 ℃。经过计算，对流给热准数 N ，一7 8 1 ．7 ，传热系数口 2 8 5 ．3W ／ m 2 ℃ ，管壁 蒸汽出口温度1 0 3 ℃，蒸汽传给矿浆的热流量为 5 2 ．8k W 。采用并联间断搅拌方式，即投料一加 热一浸出一放料工序往复循环。搅拌桶矿浆温度变 化规律如图2 所示。 万方数据 2 0 1 2 年1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p l ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 7 时间，m i n 图2 蒸汽加热温度变化曲线 F i g ．2 T e m p e r a t u r ev a r i e dw i t hs t e a mh e a t i n g 图2 表明，选择6 0 ℃是合适的，其加热时间为 5 0m i n 。可见，蒸汽加热能够得到很好的控温效果。 4 矿浆浓密技术取代浸渣压滤工艺 为了尽快实现浸馇的液固分离，常常采用压滤 技术与矿浆浓密技术。经过技术对比分析，羊拉铜 矿最终采用了矿浆浓密技术进行浸渣的液固分离。 图3 表明，所有曲线均是在前5 0 0s 内沉降速度最 快，在7 6 0s 后趋于缓和，3 0m i n 趋于稳定，因此沉 降时间选择3 0m i n 以内。 e ● g 盍 瑙 蓬 时间，s 图3 浸渣絮凝沉降速度变化曲线 F i g ．3S e t t n gV e l 眦i t yO f l e a c h i n g I t s i d u eu n d e rn o c c u I a t i o n 随着洗涤次数的增加，底流夹带逐渐降低。前 3 次洗涤效果较好，夹带铜量下降幅度较大，而第4 次洗涤后底流中铜离子浓度降到O ．0 9 7g ／L ，可以 认为浸渣被洗净，其结果如图4 所示。因此，生产中 采用清水洗涤次数为3 次，夹带损失率基本控制在 1 8 ％以下。 12 34 稀释次数 n 图4 铜损失率随加水次数的变化曲线 F i g ．4 V a r i a t i o no fc o p p e rl o s sr a t eb y t h et i m 鹤0 fw a t e r i n g 5 工业试验与经济效益 泥质矿浆搅拌浸出的温度控制在6 0 ℃，矿浆液 固比4 t 1 ，硫酸酸度4 0g ／L 。经过多次观测，将搅 拌桶内矿浆温度提高到6 0 ℃需要5 0m i n ，纯搅拌 浸出需要1h ，2 ．5h 完成一个浸出循环。浸出过程 中C u 2 浓度与剩余酸度的变化规律如图5 所示。 图5 加温搅拌浸出过程中C u 2 浓度 与剩余酸度的变化 F i g ．5 C u 2 c o n c e n t r a t i o n8 n dr e s i d u ea c i d i t y d u r i n ga g i t a t i o nI e a c h i n gw i t hh e a t j n g 图5 表明，在6 0m i n 以前，酸度下降幅度较小， 在9 0m i n 以后，C u 抖浓度增长比较缓慢。因此，泥 矿加温浸出时间控制在6 0m i n 以内。 搅拌浸出系统工业试验期间，共处理泥质矿 0 ．9 4 万t ，平均品位1 ．3 9 ％，浸渣品位0 ．6 2 ％，渣计 ∞ 5 ； ∞ { ；； ∞ ％，爵水罪摹 ％，越艇m越摹 万方数据 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 期 浸出率5 5 ．7 8 ％。利用工业余热进行加温搅拌浸 出，不仅提高了搅拌浸出效率，而且充分利用了能 源。 试验结果表明，由于采用综合节能技术措施，从 主体工艺上进行优化，节约了投资，降低了成本。装 机功率、投资额和吨铜生产成本的可研值分别为 21 6 0k W 、28 0 3 万元和3 ．7 4 万元；实际值分别为 14 4 4k W 、8 8 3 万元和2 ．4 2 万元。可见，采用矿石湿 式分级处理技术，避免了高耗能的矿石细磨技术；采 用工业余热，缩短了浸出周期，提高了产能；采用浸渣 浓密技术，虽然占地面积大，但故障少、成本低。另 外，大大缩短了基建期，使整个浸出系统提前投产。 6结论 1 采用水洗分级技术、蒸汽余热直接加温浸出 矿浆、高效浓密机实现液固分离工艺处理泥质铜矿 取得了明显的效果，经过5 0m i n 的连续加热，矿浆 温度提高到6 0 ℃，浸渣进行3 次洗涤后，底流中的 铜离子浓度控制在O ．0 9 7g ／L 。 2 通过对搅拌浸出进行优化后，浸出率达到 5 5 ．7 8 ％。与可行性研究报告数值相比，实际装机容 量下降了3 3 ％，投资额下降了6 8 ．5 ％，成本下降了 3 5 ．3 ％。 参考文献 [ 1 ] 浸矿技术编委会．浸矿技术[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 4 ． [ 2 ] 罗永吉，张宗华，陈晓鸣，等．云南某含镍蛇纹石矿硫酸 搅拌浸出的研究[ J ] ．矿业快报，2 0 0 8 1 2 4 2 6 ． [ 3 ] 钱磊．桂花氧化矿浓酸熟化搅拌浸出试验研究[ J ] ．采 矿技术，2 0 0 9 ，9 1 3 1 3 2 ． [ 4 ] 招国栋，吴超，伍衡山．高碱性低品位氧化铜矿搅拌浸 出研究[ J ] ．矿业研究与开发，2 0 1 0 ，3 0 3 5 5 5 7 ． [ 5 ] 谢福标．氧化铜矿搅拌浸出一萃取一电积的生产实践松 口] ．矿冶，2 0 0 1 ，1 0 2 4 5 4 7 ． [ 6 ] 刘小平，刘炳贵．氧化铜矿搅拌酸浸试验研究[ J ] ．矿冶 工程，2 0 0 4 ，2 4 6 5 1 5 2 ． [ 7 ] 王彦杰，曹向东．从铜矿尾砂中回收铜的工艺研究[ J ] ． 武汉工程大学学报，2 0 0 7 ，2 9 4 4 2 4 4 ． [ 8 ] 朱屯．现代铜湿法冶金[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 9 ] 蒋学先，唐伟杰．湿法炼锌浸出矿浆过滤工艺改造实践 口] ．金属材料与冶金工程，2 0 1 0 ，3 8 1 3 5 3 7 ． [ 1 0 ] 刘广龙．过滤设备研发现状与展望[ 刀．过滤与分离， 2 0 0 4 ，1 4 3 4 0 一4 4 ． [ 1 1 ] 张德友，周进．中国压滤机行业现状和发展前景浅析 [ J ] ．过滤与分离，2 0 1 0 ，2 0 2 3 9 4 2 ． [ 1 2 ] 毛仁康，廖德华．某金精矿预氧化除铜提高金氰化浸 出率的试验研究[ J ] ．黄金，2 0 0 9 ，2 9 9 3 6 3 8 ． [ 1 3 ] 张仪．某红土镍矿加温搅拌浸出试验研究[ J ] ．湿法冶 金，2 0 0 9 ，2 8 1 3 2 3 3 ． 万方数据