铜矿浸出试验研究及影响因素分析.pdf

第3 3 卷第5 期 2 0 1 3 年1 0 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V o l _ 3 3 №5 O e t o b e r2 0 1 3 铜矿浸出试验研究及影响因素分析① 刘金枝1 ”，缪秀秀2 ，杨保华3 ，李羽航1 1 ．上海海洋大学信息学院，上海2 0 1 3 0 6 ；2 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ；3 ．湖南涉外经济学院信息科学与工程学院，湖南长 沙4 1 0 2 0 5 摘要在室内摇瓶试验的基础上，基于均匀设计的试验方案，利用马克威分析系统及E V i e w s 软件回归分析了铜矿浸出率与各影响 因素之间的关系，其相关度排序为液固比 3 9 ．2 ％ 酸度 2 8 ．2 ％ 温度 9 ．O ％ 搅拌时间 7 ．9 ％ 搅拌速度 6 ．9 ％ 。通过均匀设计 软件对试验进行优化，得到该试验各因素的最优条件和铜的浸出率最大值当酸度为6 0 ∥L ，液固比为5 l ，温度为8 0 ℃，搅拌时间为 1 8 0m i n ，搅拌速度为1 9 5r ／r a i n 时，最大浸出率值为6 0 ％。将这一结论应用于羊拉铜矿氧化矿的实际浸铜工程，其浸出率可以达到8 0 ．1 ％。 关键词铜矿浸出；均匀设计；影响因素 中图分类号T D 8 5 3文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 5 ．0 2 4 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 5 0 0 9 5 0 3 C o p p e rl e a c h i n gT e s ta n dI t sI n f l u e n c i n gF a c t o r sA n a l y s i s L I UJ i n z h i l ’2 ，M I A OX i u x i u 2 ，Y A N GB a o h u a 3 ，L IY u h a n 9 1 1 ．C o l l e g eo fI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y ，S h a n g h a iO c e a nU n i v e r s i t y ，S h a n g h a i2 0 1 3 0 6 ，C h i n a ；2 ．S c h o o lo fC i v i la n d E 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 i j i n g ，B e i j i n g10 0 0 8 3 ，C h i n a ；3 ．C o l l e g eo fI n f o r m a t i o n T e c h n o l o g ya n dE n g i n e e r i n g ，H u n a nI n t e r n a t i o n a lE c o n o m i c sU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 2 0 5 ，H u n a n ，C h i r t a A b s t r a c t B a s e do nt h eS h a k ef l a s ke x p e r i m e n ta n du n i f o r md e s i g n ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o p p e rl e a c h i n gr a t ea n d e a c hf a c t o rw a sa n a l y z e dw i t hM a r k o vs y s t e ma n dE V i e w ss o f t w a r e ．A l lf a c t o r sa y el i s t e d i nt h ef o l l o w i n gd e s c e n l i n g o r d e r t h el i q u i d s o l i dr a t i o 3 9 ．2 ％ a c i d i t y 2 8 ．2 ％ t e m p e r a t u r e 9 ．0 ％ s t i r r i n gt i m e 7 ．9 ％ s t i r r i n gr a t e 6 ．9 ％ ． A f t e ro p t i m i z a t i o nw i t hu n i f o r md e s i g ns o f t w a r e ，t h ec o p p e rl e a c h i n gr a t ec a nb em a x i m a l l yu pt o6 0 ％u n d e rt h eo p t i m a l c o n d i t i o n sa sf o l l o w s w i t ha c i d i t yo f6 0g ／L ，al i q u i d s o l i dr a t i oo f5 1 ，a tat e m p e r a t u r eo f8 0o C ，s l u r r yi ss t i r r e df o r 1 8 0m i n sa tas p e e do f1 9 5r ／m i n ．A f t e rt h i sb e i n ga p p l i e di n t op r a c t i c a lY a n g l aO x i d eC o p p e rO r eE n g i n e e r i n gP r o j e c t ． i ti sf o u n dt h a tt h el e a c h i n gr a t ec a nr e a c h8 0 ．1 ％． K e yw o r d s c o p p e rl e a c h i n g ；u n i f o r md e s i g n ；i n f l u e n c i n gf a c t o r s 矿石浸出是矿石与化学药剂在一定条件下发生的 化学反应。浸出反应的主要影响因素有溶液酸度、矿 石粒度、液固比、温度、反应时间等。为了提高浸出效 率，研究这些影响因素对浸矿反应的贡献大小，以期寻 求最佳的反应条件，是整个浸出过程研究的关键问 题。3J 。关于这方面的工作，先后有众多学者从不同 角度提出了各种不同的研究思路咱j 。从研究手段上 讲，浸矿反应室内试验首先进行摇瓶试验，在摇瓶试验 的基础上，再进行柱浸试验。从研究范围上讲，将采用 堆浸与搅拌浸出的联合方式，摇瓶试验可以模拟搅拌 浸出的反应状况。因此，在室内进行摇瓶试验，可反应 出搅拌浸出的浸出规律。 本文基于均匀设计的研究方案，在试验研究的基 础上，利用马克威分析系统及E V i e w s 软件回归分析了 铜矿浸出率与各影响因素之间的关系，并优化分析出 最佳试验条件，以期提高铜浸出率，改善浸出效果。 l 实验原料与方法 1 ．1 实验原料 本试验依照羊拉铜矿氧化矿的实际浸铜工程进 行，通过分析，采用酸浸方案基本可行。搅拌浸出物料 的粒级组成曲线如图1 所示。其化学成分及化学物相 如表1 及表2 所示。 1 ．2 实验方案 搅拌浸出的影响因素主要有酸度、液固比、搅拌速 度、反应时间、反应温度等。由于各因素水平较多，采 用均匀设计法设计试验方案，选取五因素十水平设计 表进行试验，如表3 、表4 所示。 ①收稿日期2 0 1 3 0 4 0 2 基金项目国家自然科学基金项目 5 11 0 4 1 0 0 ；5 0 9 3 4 0 0 2 作者简介刘金枝 1 9 7 1 一 ，女，湖南益阳人，副教授，博士，主要从事溶浸采矿与应用数学方向的研究。 通讯作者缪秀秀 1 9 8 9 一 ，女，浙江温州人，博士，主要从事溶浸采矿与多孔介质渗流的研究。 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 ／，， ／ ， ， 1 | ／ ／ I _ ／ ／。 ．一 粒径／m m 图1 1m m 水洗原矿粒级组成曲线 表1 矿样的化学成分 质量分数 ／％ 铜物相品位／％占有率／％ 水平 酸度 液固搅拌时间温度搅拌速度 号 ／ g L - 1 比 ／m i n／℃ ／ r m i n “ 1 ．3 实验过程 1 ．3 ．1 试样的制备试样取自一1m m 水洗矿砂浆池 底流管，然后将水洗矿倒入托盘，放入电热鼓风干燥箱 烘烤，待水分完全蒸发，再取出。为了掌握干燥后泥砂 矿的粒级组成，采用标准筛对矿石进行筛分。 1 ．3 ．2 搅浸前矿石品位测定矿石经磨矿制样后，采用 碘量法测定原矿C u 品位，一1m m 水洗矿含C u1 ．4 7 ％； 采用重铬酸钾法测定原矿中F e 的品位，一1m m 水洗 矿含F e1 9 ．5 3 ％。 1 ．3 ．3 矿样称量与溶浸剂制备根据试验方案1 ，固 定液固比为3 ．2 5 1 。采用电子天平，称取一1m m 泥砂 矿1 0 0g ，加入5 0 0m L 烧杯中；根据试验设计酸度，配 置4 2 5g 相应酸度硫酸，将其中3 2 5g 加入烧杯中，其 余酸采用滴定法进行标定，以确定实际酸度。 1 ．3 ．4 搅拌浸出将3 2 5g 酸加入盛有水洗原矿的烧 杯中，并将其置于恒温水浴槽内，温度设为5 0 ℃，将磁 力搅拌器的搅拌桨置于烧杯中适当的位置，原则是既 不碰杯壁和杯底，又保证矿浆能得到充分搅拌。将搅 拌器定时9 0m i n ，开启搅拌器，搅拌速度1 5 0r ／m i n ，并 注意观察搅拌过程中的异常现象。搅拌9 0m i n 后，搅 拌器自动关闭即完成搅拌浸出。 1 ．3 ．5 浸出矿浆洗涤与过滤搅拌浸出结束后，提起 搅拌器搅拌桨，浸出后的矿浆经布氏漏斗真空过滤。 用滤清液洗涤烧杯及搅拌桨，洗液重新过滤，所得滤清 液即为搅拌浸出液。滤饼送烘箱烘干备用。 1 ．3 ．6 浸出液及浸渣化验分析量取浸出滤清液5 m L ，取样分析浸出液中c u 、F e 离子浓度与余酸度，分 析方法为滴定法，根据滴定结果，计算浸出液中c u 、F e 及酸的含量，根据原矿品位及始酸浓度，就可以计算液 计c u 、F e 浸出率及酸耗。称量烘干后浸渣的质量，将 浸渣磨碎，采用与原矿品位分析相同的方法，分析浸渣 中c u 、F e 含量，根据原矿品位，可以计算出渣计的c u 、 F e 浸出率。 2 实验结果与讨论 一1m m 泥矿搅拌浸出试验结果见表5 。 本文基于E V i e w s 软件对所得数据作分析o7 ‘。先 进行数据处理，得初始相关性表，见表6 。由表6 可看 出铜浸出率与酸度、液固比和搅拌时间相关性较大，而 与温度、搅拌速度的相关性不大。 采用加权最小二乘法拟合，得拟合方程如下 C u 4 ．4 5 3 6 5 0 0 ．3 4 9 5 4 5 A C 5 ．4 8 9 0 9 1 L S 0 ．0 3 4 6 6 7 S T 0 ．2 0 0 8 】8 丁 0 ．0 18 18 2 ．S 尺 万方数据 第5 期刘金枝等铜矿浸出试验研究及影响因素分析 9 7 表6 铜矿浸出初始数据相关性表 所得方程决定性系数R 2 0 ．9 8 2 7 0 7 ，拟合效果良好，其 效果如图2 所示。 o b s A e t u a lF i t t e dR e s i d u a lR e s i d U 8 IP l o t 1 4 8 ．3 2 0 0 4 8 ．1 2 0 00 ．1 9 9 9 9 l 26 0 ．5 4 0 06 0 ．1 9 0 00 ．3 4 9 9 9 35 2 ．6 ∞05 5 ．4 9 5 0 2 ．8 3 5 0 1 温 度 9 ．0 ％ 搅拌时间 7 ．9 ％ 搅拌速度 6 ．9 ％ 。这 表明，在试验因素水平内，液固比对铜浸出率贡献最 大，其次是酸度，温度和搅拌时间，最后是搅拌速度。 通过均匀设计软件对试验进行优化，得到该试验 各因素的最优条件和铜的浸出率最大值当酸度为6 0 g ／L ，液固比为5 1 ，温度为8 0 ℃，搅拌时间为1 8 0 m i n ，搅拌速度为1 9 5r ／m i n 时，铜浸出率最大可以达 到6 0 ％。将这一结论应用于云南省羊拉氧化铜矿生 产实践，其铜的浸出率为8 0 ．1 ％，超过了室内试验的理 论最大值。 3 结论 1 基于试验研究，利用E v i e w s 软件，回归分析出 描述铜矿浸出率与各影响因素之间关系的数学方程表 达式，由此分析出各因素对浸矿反应的贡献大小液固 比对铜浸出率贡献最大，其次是酸度，温度和搅拌时 间，最后是搅拌速度。 2 通过均匀设计的实验方案，得到该试验各因素 的最优条件和铜的浸出率最大值当酸度为6 0g ／I ．，液 固比为5 1 ，温度为8 0 ℃，搅拌时间为1 8 0m i n ，搅拌 速度为1 9 5r ／m i n 时，铜浸出率最大可以达到6 0 ％。 3 将最优试验条件应用于羊拉氧化铜矿生产实 践，铜矿实际浸出率最高可以达到8 0 ．1 ％。 参考文献 [ 1 ]吴爱祥，王洪江，杨保华．溶浸采矿技术的进展与展望[ J ] ．采矿 技术，2 0 0 6 ，6 3 3 9 - 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