氧化铜钴精矿浸出试验研究.pdf

氧化铜钴精矿浸出试验研究 ① 周韫，廖乾，解振朝，程建国，李淮湘（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙４１００１２）摘要以硫酸为浸出剂，针对某含铜５．７５％、含钴０．３４％、以铜计氧化率为７８．９６％的氧化铜钴精矿进行了浸出工艺研究。结果表明，在浸出温度５０ ℃、酸矿比０．３∶１、液固比４∶１、浸出时间６ｈ条件下，以渣计铜浸出率达到９４．３４％、钴浸出率达到９７．５７％，浸出液中铜含量为１２．３８ｇ／Ｌ，钴含量为０．７３ｇ／Ｌ，铁、锰、镁等杂质含量均较低。关键词氧化铜钴矿；铜；钴；硫酸浸出中图分类号ＴＦ１１１文献标识码Ａｄｏｉ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０６．０２１文章编号０２５３－６０９９（２０１６）０６－００８４－０３ＬｅａｃｈｉｎｇＴｅｓｔｏｆａｎＯｘｉｄｉｚｅｄＣｏｐｐｅｒ⁃ＣｏｂａｌｔＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｅＺＨＯＵＹｕｎ，ＬＩＡＯＱｉａｎ，ＸＩＥＺｈｅｎ⁃ｃｈａｏ，ＣＨＥＮＧＪｉａｎ⁃ｇｕｏ，ＬＩＨｕａｉ⁃ｘｉａｎｇ（ＣｈａｎｇｓｈａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＣｏＬｔｄ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００１２，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＬｅａｃｈｉｎｇｔｅｓｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄａｓｌｅａｃｈｉｎｇａｇｅｎｔｆｏｒａｎｏｘｉｄｉｚｅｄｃｏｐｐｅｒ⁃ｃｏｂａｌｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ５．７５％ｃｏｐｐｅｒａｎｄ０．３４％ｃｏｂａｌｔ，ｗｉｔｈｃｏｐｐｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｒａｔｅａｔ７８．９６％．Ｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｔｅｓｔａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ５０ ℃，ｗｉｔｈｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄａｎｄｏｒｅｉｎｔｈｅｒａｔｉｏｏｆ０．３∶１ａｎｄｌｉｑｕｉｄ⁃ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏａｔ４∶１，ｌｅａｃｈｉｎｇｔｉｍｅｏｆ６ｈ，ｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｃｏｐｐｅｒａｎｄｃｏｂａｌｔｌｅａｃｈｉｎｇｒａｔｅｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｌｅａｃｈｒｅｓｉｄｕｅｒｅａｃｈｉｎｇ９４．３４％ａｎｄ９７．５７％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｌｅａｃｈｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ１２．３８ｇ／Ｌｃｏｐｐｅｒ，０．７３ｇ／Ｌｃｏｂａｌｔａｎｄｔｒａｃｅｏｆｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｏｆｉｒｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍ，ｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｏｘｉｄｉｚｅｄｃｏｐｐｅｒ⁃ｃｏｂａｌｔｏｒｅ；ｃｏｐｐｅｒ；ｃｏｂａｌｔ；ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｌｅａｃｈｉｎｇ随着高品位、易处理铜矿与钴矿资源的日益减少，氧化铜矿与氧化钴矿资源的利用日益受到重视［１］。低品位氧化铜钴矿的处理工艺视其矿物组成和赋存状态一般有浮选法、浸出法和离析法［２］。采用浮选工艺回收氧化铜钴矿时，一般先浮选硫化矿、后浮选氧化矿，氧化矿采用异步浮选工艺，获得氧化铜钴混合精矿产品［３］。嵌布粒度细、结合氧化铜含量高、含泥量高的单一氧化铜矿不能采用常规的选矿方法进行回收［４－６］。而伴生钴的氧化铜钴矿采用常规的选矿方法很难彻底将铜钴分离和充分回收，钴精矿中的铜品位往往比钴品位还要高，因而只能进行湿法冶金处理［７］。采用浸出⁃萃取⁃电积工艺由氧化铜矿资源生产阴极铜，具有投资少、成本低、效益好、无污染等优点［８］。对于国外某氧化铜钴矿资源，若直接进行湿法浸出，不仅处理量大、成本高，而且浸渣的处理难度较大。在保证高的铜、钴选矿回收率的基础上，采用浮选工艺先抛除大部分脉石，再对所得铜精矿进行湿法浸出，不失为一条可行的路径。本文针对浮选获得的氧化铜钴精矿产品进行了浸出工艺研究，旨在为项目的工程化提供依据。１矿样性质试验矿样为国外某氧化铜钴矿经过选矿富集后得到的氧化铜钴精矿产品，含铜５．７５％、含钴０．３４％，以铜计氧化率为７８．９６％。氧化铜钴精矿化学成分见表１，铜化学物相分析结果见表２。试验矿样镜下观察表明，样品中孔雀石是最主要的铜矿物，次为赤铜矿，仅偶见黄铜矿、辉铜矿或铜蓝零星分布；脉石组分除碳酸盐类矿物和石英外，尚含较表１氧化铜钴精矿化学成分（质量分数）／％ＣｕＣｏＭｏＰｂＺｎＮｉＴＦｅＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３５．７５０．３４０．０７２０．０１９０．０１７０．０１１４．２０４４．６８７．４３ＣａＯＭｇＯＭｎＯＮａ２ＯＫ２ＯＡｓＳＣ３．１２１３．１４０．１９０．０８５１．６２０．０４６１．３３１．１８ ①收稿日期２０１６－０６－１５作者简介周韫（１９７３－），男，江西东乡人，高级工程师，主要从事选冶工艺研发及科技管理工作。第３６卷第６期２０１６年１２月矿矿冶冶工工程程ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ．３６ №６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１６万方数据表２氧化铜钴精矿铜化学物相分析结果铜相含量／％分布率／％原生硫化铜０．１１１．９１次生硫化铜１．１０１９．１３自由氧化铜４．３１７４．９６结合氧化铜０．２３４．００合计５．７５１００．００多的滑石和白云母。值得注意的是，氧化钙和氧化镁的总量达１６．２６％，但碳含量只有１．１８％，说明精矿中的钙镁一部分以碳酸盐形式存在，一部分以硅酸盐形式存在。样品中铜矿物合计含量约为１２％。黄铜矿和铜蓝均为不规则单体粒状，粒度０．０２～０．０４ｍｍ。试验矿样粒度筛析及粒级中的元素分布情况见表３。氧化铜钴精矿粒度较细，－０．０７５ｍｍ粒级占９２．６１％，－０．０３８ｍｍ粒级占７８．４４％，铜和钴在－０．０３８ｍｍ粒级的分布率分别高达６３．７０％、８０．４４％。表３氧化铜钴精矿粒度筛析及元素分布情况粒级／ｍｍ产率／％品位／％分布率／％铜钴铜钴＋０．０７５７．３９７．５６０．０８１９．７３１．８６－０．０７５＋０．０４５９．１８１１．５３０．４３１８．４５１２．２７－０．０４５＋０．０３８４．９９９．３４０．３５８．１２５．４３－０．０３８７８．４４４．６６０．３３６３．７０８０．４４共计１００．００５．７４０．３２１００．００１００．００２试验方法一般对以硅酸盐或铝硅酸盐等酸性脉石矿物为主的氧化铜矿石采用酸浸［９－１２］，而以碳酸盐等碱性脉石矿物为主的氧化铜矿石采用碱浸，根据矿样性质及浸出剂对目的矿物的分解能力，综合考虑浸出剂价格及浸出剂对设备的腐蚀等因素，选用稀硫酸作为浸出剂浸出氧化铜钴精矿，重点考查磨矿粒度、加酸方式、酸矿比、浸出温度、浸出时间、液固比等因素对铜和钴浸出的影响。浸出试验在烧杯中进行，用ＪＢ９０－ＳＨ型数显恒速强力电动搅拌机进行机械搅拌，采用ＨＨ－Ｓ１ｓ数显恒温水浴锅进行浸出温度控制，采用２ＸＺ－１型旋片式真空泵进行抽滤，浸出渣经过多次洗涤过滤，烘干称重后制样送分析，化验铜和钴，并计算铜和钴浸出率。３试验结果与讨论３．１磨矿细度对铜、钴浸出率的影响固定浸出温度４０℃，酸矿质量比０．２ ∶１，液固比３∶１，搅拌速度４００ｒ／ｍｉｎ，分别在未再磨（－０．０３８ｍｍ粒级占７８．４４％）及再磨（－０．０３８ｍｍ粒级占９４．７７％）条件下进行了不同浸出时间的铜、钴浸出试验，结果见表４。表４不同磨矿细度条件下不同浸出时间铜、钴浸出试验结果浸出时间／ｈ未再磨样品浸出率／％再磨样品浸出率／％ＣｕＣｏＣｕＣｏ２８３．５１９５．５３８２．９０９４．６７４８４．６８９５．５５８４．３２９４．７０６８６．４５９６．８８８５．０１９４．９８由表４可知，不论浸出时间长短，磨矿细度对该氧化铜钴精矿铜和钴的浸出率影响较小，细磨后铜、钴浸出率不仅没有提高，反而呈现一定程度下降，因此该氧化铜钴精矿浸出无需进行再磨。３．２加酸方式对铜、钴浸出率的影响为便于工程初步设计时进行方案比较，分别进行了全酸浸出和固定始酸浓度浸出。全酸浸出即根据确定的酸矿比、液固比，将酸一次性加入烧杯后进行浸出，而固定始酸浸出则是根据确定的酸矿比、液固比，在确保浸出体系酸浓度不变的情况下，将酸缓慢加入进行浸出。根据工程设计的要求，固定始酸浸出体系酸浓度控制在１０ｇ／Ｌ。固定浸出温度４０℃，酸矿比０．３∶１，液固比４∶１，搅拌速度４００ｒ／ｍｉｎ，分别进行了不同加酸方式不同浸出时间条件下铜、钴浸出试验，结果见表５。表５不同加酸方式条件下不同浸出时间铜、钴浸出试验结果浸出时间／ｈ全酸浸出浸出率／％固定始酸浸出浸出率／％ＣｕＣｏＣｕＣｏ２８７．０５９６．１１８６．９１９６．７３４８９．９８９６．１３９０．１０９６．７５６９０．９０９６．１５９１．０７９７．５３表５结果表明，不论浸出时间长短，两种加酸方式下铜、钴浸出率基本相同。固定始酸浸出由于要控制体系的酸浓度，操作难度相对较大，而全酸浸出操作相对简单，鉴于固定始酸浸出与全酸浸出指标相差不大，后续浸出试验均采用全酸浸出的方式进行。３．３酸矿比对铜、钴浸出率的影响固定浸出温度５０ ℃，液固比３ ∶１，搅拌速度４００ｒ／ｍｉｎ，浸出时间２ｈ，酸矿比对铜、钴浸出率的影响见图１。由图１可知，铜、钴浸出率随酸矿比增加而增大，酸矿比从０．２∶１增至０．５ ∶１时，铜浸出率从８４．３２％提高到９１．０７％，钴浸出率从９６．６６％增至９７．６５％。相对而言，硫酸用量对铜浸出影响较大，而对钴浸出影响较小，酸矿比为０．２∶１时，钴浸出率已达９６．６６％。综合考虑，后续试验选择酸矿比０．３∶１。５８第６期周韫等氧化铜钴精矿浸出试验研究万方数据 , 100 98 96 94 92 90 88 86 84 4050607080 1*5 V 图２浸出温度对铜、钴浸出率的影响由图２可知，铜浸出率随着浸出温度升高而提高，浸出温度由４０ ℃升至８０ ℃时，铜浸出率从８５．２１％提高到９４．５５％。浸出温度由４０ ℃升至８０ ℃时，钴浸出率基本保持不变，浸出温度对钴浸出影响相对较小，后续试验中，选取浸出温度为５０ ℃。３．５浸出时间对铜、钴浸出率的影响固定酸矿比０．３∶１，浸出温度５０ ℃，液固比３∶１，搅拌速度４００ｒ／ｍｉｎ，浸出时间对铜、钴浸出率的影响见图３。 1*;0h 100 98 96 94 92 90 88 86 2468 1*5 V 图３浸出时间对铜、钴浸出率的影响由图３可知，铜浸出率随着浸出时间延长而提高，浸出时间由２ｈ增至８ｈ，铜浸出率由８６．２２％提高到９４．３２％，说明延长浸出时间可以提高铜浸出率。钴浸出率随着浸出时间延长变化较小，浸出率均在９７％以上，综合考虑，选择浸出时间为６ｈ。３．６液固比对铜、钴浸出率的影响固定酸矿比０．３∶１，浸出温度５０ ℃，浸出时间６ｈ，搅拌速度４００ｒ／ｍｉｎ，液固比对铜、钴浸出率的影响见图４。 A. 100 99 98 97 96 95 94 93 2345 1*5 V 图４液固比对铜、钴浸出率的影响由图４可知，液固比对铜、钴浸出率的影响不大，液固比从２∶１增加到５∶１时，铜浸出率为９４．０１％～９４．４０％，钴浸出率为９７．３７％～９７．５７％。３．７验证试验结果根据条件试验结果，综合考虑后续萃取工艺对浸出液铜、钴离子浓度及铁、锰、镁等杂质含量的要求，确定该氧化铜钴精矿硫酸浸出最佳工艺条件为浸出温度５０ ℃，酸矿比０．３∶１，液固比４∶１，浸出时间６ｈ。按照此最佳工艺条件进行了验证试验，以渣计铜浸出率为９４．３４％、钴浸出率高达９７．５７％，浸出液成分分析结果见表６。表６结果表明，浸出液中铜含量１２．３８ｇ／Ｌ，钴含量０．７３ｇ／Ｌ，浸出液铁含量３．５４ｇ／Ｌ、锰含量０．３３ｇ／Ｌ、镁含量２．０６ｇ／Ｌ，可不考虑铁、锰、镁等杂质的脱除问题。表６浸出液成分分析结果／（ｇＬ－１）ＣｕＣｏＦｅＭｎＭｇＯＣａＯ１２．３８０．７３３．５４０．３３２．０６０．８７Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２ＮｉＰｂＺｎＨ＋０．３８０．６７０．０１１０．００５０．０１８０．２５４结论１）影响铜和钴浸出率的主要因素是酸矿比、浸出（下转第９０页）６８矿冶工程第３６卷万方数据失率数据都稳定可靠，通过预处理除铝后提银尾渣含铝指标能达到锰铁钢冶炼原料的标准，且银损失率很小，对后续主流程中的提银效果影响不大。３结论用ＮａＯＨ浸出锰银矿中的铝，通过控制浸出条件，能够获得较理想的铝浸出指标，同时还可较好地控制银的损失，达到原矿预处理除铝的目的。除铝矿渣满足后续锰银分离工艺要求，不影响主流程中银的回收指标。除铝的最佳条件为ＮａＯＨ浓度１５０ｇ／Ｌ，石灰添加量８％，浸出时间３ｈ，浸出温度１２０ ℃，液固比２．５∶１，氧压１．２ＭＰａ。在最优试验参数条件下Ａｌ２Ｏ３浸出率可达到９３％以上，而Ａｇ损失率可控制在８．５％以内。说明对该类锰银矿通过加压碱浸预处理除铝的试验方案可行。参考文献［１］赵留喜，孙亚光，余丽秀．中国锰银矿资源分布及特性［Ｊ］．中国矿业，２００９，１８（７）１６－１８．［２］丁先胜，徐本军，徐育，等．富银锰结核银锰分离的试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１２，３２（６）９０－９２．［３］徐本军，丁先胜，黄彩娟．某锰银矿富银浸出渣的硫脲浸出研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１３，３３（４）８８－９０．［４］李朝晖，庞雪敏，郭秀平，等．从锰银矿中湿法提取锰、银工艺研究［Ｊ］．湿法冶金，２０１２，３１（６）３７３－３７５．［５］赵成东，王宁，顾汉念，等．云南某锰银矿特征及湿法分离实验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１５（２）１１１－１１３．［６］余丽秀，宋广毅，唐祥虎，等．生物质分离氧化型锰银矿工艺研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１０，３０（５）８７－８９．［７］ＣｈｅｎｇＦ，ＣｕｉＬ，ＭｉｌｌｅｒＪＤ，ｅｔａｌ．ＡｌｕｍｉｎｕｍＬｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍＣａｌｃｉｎｅｄＣｏａｌＷａｓｔｅＵｓｉｎｇＨｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃＡｃｉｄＳｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆ＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＲｅｖｉｅｗ，２０１１，３３（６）３９１－４０３．［８］张盈，高云楠，郑诗礼，等．高铁三水铝石型铝土矿综合利用新工艺研究［Ｊ］．湿法冶金，２０１４，３３（５）３５２－３５７．［９］邹勇，李军旗，陈朝轶，等．某三水型高钛铝土矿的溶出性能试验研究［Ｊ］．湿法冶金，２０１３，３２（４）２４８－２５１．［１０］ＧｒａｎｉｚｏＮ，ＰａｌｏｍｏＡ，Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ⁃ＪｉｍｎｅｚＡ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｌｋａｌｉｎｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｍｅｔａｋａｏｌｉｎｌｅａｃｈｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃｓ［Ｊ］．ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１４，４０（７）８９７５－８９８５．［１１］李军旗，邹勇，陈朝轶，等．三水型铝土矿磁选除铁及Ａｌ２Ｏ３溶出性能研究［Ｊ］．湿法冶金，２０１４，３３（１）２８－３１． 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 （上接第８６页）温度和浸出时间，磨矿细度、液固比及加酸方式对铜和钴浸出率影响较小。２）氧化铜钴精矿硫酸浸出最佳工艺条件为浸出温度５０ ℃，酸矿比０．３∶１，液固比４∶１，浸出时间６ｈ。在此条件下，以渣计铜浸出率为９４．３４％、钴浸出率高达９７．５７％，浸出液中铜含量１２．３８ｇ／Ｌ，钴含量０．７３ｇ／Ｌ，浸出液铁含量３．５４ｇ／Ｌ、锰含量０．３３ｇ／Ｌ、镁含量２．０６ｇ／Ｌ，可不考虑铁、锰、镁等杂质的脱除问题。参考文献［１］陈春林，张旭，包红，等．低品位氧化铜矿石的硫酸浸出试验研究［Ｊ］．湿法冶金，２００８（３）１５５－１５７．［２］李辉，胡重，刘岩．刚果（金）氧化铜矿硫酸浸出的研究［Ｊ］．有色矿冶，２０１４（２）３５－３７．［３］赵思佳，肖超，刘景槐．某氧化铜钴矿硫酸浸出试验研究［Ｊ］．湖南有色金属，２０１４（４）３６－３８．［４］袁明华，冯萃英．高泥质氧化铜矿酸浸试验研究［Ｊ］．云南冶金，２００９（１）２０－２２．［５］武彪，刘学，武名麟，等．高含泥氧化铜矿搅拌浸出试验研究［Ｊ］．稀有金属，２０１２（６）９５３－９５６．［６］刘忠胜，邢飞，段英楠．某钴铜精矿硫酸化焙烧试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２０１４（５）１０８－１１２．［７］肖天祥．某氧化铜钴矿酸浸试验研究［Ｊ］．甘肃冶金，２０１４（５）８－１０．［８］王红梅，刘四清，孙景敏，等．云南某地氧化铜矿的浸出试验研究［Ｊ］．矿冶，２００８（１）５０－５２．［９］周源，刘诚．某氧化铜矿硫酸浸出试验研究［Ｊ］．湿法冶金，２０１１（４）２８４－２８６．［１０］李强，周平，庄故章．云南某低品位氧化铜矿酸浸试验研究［Ｊ］．云南冶金，２００９（４）１５－１７．［１１］刘小平，刘炳贵．氧化铜矿搅拌酸浸试验研究［Ｊ］．矿冶工程，２００４（６）５１－５２．［１２］刘金枝，缪秀秀，杨保华，等．铜矿浸出试验研究及影响因素分析［Ｊ］．矿冶工程，２０１３（５）９５－９７．０９矿冶工程第３６卷万方数据