羊拉铜矿氧化铜矿柱浸扩大试验研究.pdf

第3 1 卷第2 期 2 0 1 1 年0 4 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 J ．3 1 №2 A p r i l2 0 1 1 羊拉铜矿氧化铜矿柱浸扩大试验研究① 严佳龙1 ，一，王洪江1 ，吴爱祥1 ，高保胜1 ，张仪3 ，金正聪3 I ．北京科技大学，北京1 0 0 0 8 3 ；2 ．天津渤海钢铁集团，天津3 0 0 3 0 1 ；3 ．云南迪庆矿业开发公司，云南迪庆6 7 4 4 0 0 摘要采用硫酸作为浸出剂对云南羊拉铜矿氧化铜矿进行了柱浸扩大试验，分别考察了不同粒径矿石的铜、铁浸出效果以及酸 耗的变化，为现场工艺提供指导。试验表明，羊拉矿石吨铜综合酸耗在1 7t 左右，采用酸法浸出具有可行性；不同粒级矿石浸出过 程中铜以及铁的浸出不完全相同，对矿石最佳浸出粒径进行了验证，并提出了经济合理的浸出周期；对浸出矿渣进行了分析，结果 表明，羊拉矿石浸出过程易发生硫酸钙沉淀。 关键词铜矿；柱浸；浸出率；酸耗 中图分类号T D 8 6 2 ．1文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 2 - 0 0 7 9 0 4 E x p a n d e dE x p e r i m e n to nC o l u m nL e a c h i n go f C o p p e rO x i d eO r ei nY a n g l aC o p p e rM i n e Y A NJ i a ．1 0 n 9 1 ”，W A N GH o n g - j i a n 9 1 ，W UA i ．x i a n 9 1 ，G A OB a o s h e n 9 1 ，Z H A N GY i 3 ，J I NZ h e n g ．c o n 9 3 1 ．B e i j i n gU 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 y ，B e q i n g10 0 0 8 3 ；2 ．T i a n j i nB o h a iI r o na n dS t e e lG r o u pC oL t d ，T i a n - l n3 0 0 3 01 ，C h i n a ；3 ． ‰n n a nO i q i n gM i n i n gD e v e l o p m e r i tL t d ，D i q i n g6 7 4 4 0 0 ，Y u n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h ee x p a n d e de x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tf o rt h ec o l u m nl e a c h i n go fo x i d eo r e sf r o mY a n g l aC o p p e rM i n ei n Y u n n a nP r o v i n c eb yu s i n gs u l f u r i ca c i da sl e a c h i n ga g e n t ．T h el e a c h i n ge f f e c t so fC ua n dF ea n da c i dc o n s u m p t i o nf o r o r e sw i t hd i f f e r e n tp a r t i c l es i z ew e r ei n v e s t i g a t e dr e s p e c t i v e l yt og i v es u g g e s t i o n sf o rt h eo n s i t ep r o c e s s ．T h ee x p e r i m e n t s s h o w e dt h a ta c i d - l e a c hp r o c e s si sf e a s i b l ef o rY a n g l ao r e sw i t hc o m p r e h e n s i v ea c i dc o n s u m p t i o nf o rc o p p e rp e rt o na r o u n d 1 7t ．T h el e a c h i n gr e g u l a r i t i e so fc o p p e ra n di r o nw e r en o tc o m p l e t e l ys a m ed u r i n gl e a c h i n gp r o c e s sw i t ho r e so fd i f f e r e n t p a r t i c l es i z e s ．T h eb e s tp a r t i c l es i z ef o rl e a c h i n gW a sv e r i f i e d ，a n da ne c o n o m i ca n dr e a s o n a b l el e a c h i n gc y c l eW a Sp r o - p o s e d ．A n a l y s i sw a sc a r r i e do u tf o rt h el e a c h i n gs l a ga n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a tc a l c i u ms u l f a t ep r e c i p i t a t i o nw a sp r o n e t oo c c u rd u r i n gl e a c h i n gp r o c e s so fY a n g l ao r e s ． K e yw o r d s C O l ／p e ro r e ；c o l u m nl e a c h i n g ；l e a c h i n gr a t e ；a c i dc o n s u m p t i o n 我国是一个铜资源短缺的国家，优质铜矿越来越 少，开采和待开采的铜矿石性质日趋恶劣⋯。浸出一萃 取一电积工艺旧1 以其工艺过程简单、投资少、生产成本 低并且可以处理品位较低的矿石等优点，已经成为重 要的铜生产工艺之一，其中酸法堆浸是应用最广泛的浸 出工艺口J 。云南羊拉铜矿矿区内氧化铜矿资源非常丰 富，其矿床属于热液生矿床，围岩蚀变发育，类型众多复 杂HJ 。其氧化矿矿石性质极为复杂，有必要通过柱浸试 验口] 研究矿石的浸出效果，为下一步浸出工艺的优化提 供依据。试验拟通过柱浸扩大试验研究不同粒度的矿 石浸出过程，考察矿石的浸出效果，通过对比研究得出 矿石合理的浸出参数。 1 矿石性质 羊拉铜矿氧化铜矿性质极为复杂，矿石类型以变 质石英砂岩型、矽卡岩型为主，次为绢云砂质板岩。铜 矿化较连续，单工程平均品位0 ．5 0 ％一2 ．3 0 ％，平均 品位1 ．1 8 ％，品位变化系数8 0 ．5 8 ％，金属组分分布较 均匀。矿床内有金属矿物2 4 种，脉石矿物1 8 种。 矿石中铜主要为孔雀石 C u C O ， O H 和硅孔 雀石矿物以及黄铜矿 C u r e S 形式存在的铜，还有部 分与磁铁矿、褐铁矿结合而分散于铁矿物中，偶见少量 蓝铜矿、铜蓝、自然铜、方铅矿等。其它金属矿物则以 不同的共生关系与上述两种矿物构成更复杂的组合关 ①收稿日期2 0 1 0 - 1 0 一l l 基金项目云南省科技创新强省汁划课题 2 0 0 7 A D 0 0 1 ；新世纪优秀人才支持计划 N E C T 0 7 - 1 7 ／0 ；国家自然科学基金重点项目 5 0 9 3 4 0 0 2 作者简介严佳尼 1 9 8 4 一 ，男，安徽桐城人．硕士研究生。主要从事溶浸采矿研究。 万方数据 系，存在于矽卡岩、脉石矿物等岩石中。 为了解矿石性质“及浸出前后铜含量和组成的变 化，对矿石进行多元素分析以及物相分析，结果分别见 表I 和表2 。 由表1 可知，矿石成分复杂，主要碱性脉石矿物 A k q C a O M 9 0 含姑达1 96 5 ％．可能会对浸出 敏果产生负面影响，其矿石氧化率在6 3 ％左右。 至些竺墨竺竺竺苎苎 苎 苎苎∑兰 “如0 ，M 柏c 日0S i 啦 l j q z n 5 b √’ 0 1 32 72 6l3 51 06 8 4 77 876 2oJ ％04 60J 3 504 3 单Ⅱ 们。 寰2 轴报分析站暴I 质■分数 ％ m m* ／％H 女 ／％ 镕m目0 2 8 9 ∞5 3 *m目03 5 2M7 5 女4tn*0 0 7 6 7 ∞ Ⅲ 化W 0 撕2 92 2 t 自l0 1 31 0 0 2 试验装置及步骤 2 I 试验材料夏装量 考虑到矿石中硅酸盐和铝硅酸盐菩酸性脉石含量 较高，采用硫酸作为浸出荆“】。试验矿石均采集于云 南羊拉铜矿矿石制备车间，将矿石混合均匀，筛分出不 同粒级的矿样．3 组试验矿石粒径主要根据革拉破碎 工艺参数确定。 试验分3 纽进行，第2 组所用矿石采用目前破碎 工艺将原矿经过粗碎和细碎；第1 组主要增加一道破 碎工艺。将矿石破碎至一2 2r a m ；第3 组主要是破碎以 后矿石中央带的大块矿石，其粒径为 3 0 一。第l 组和2 组矿石的粒缴组成如图I 。第1 3 纽试验矿 样平均粒径分别为85 2 、1 35 1 , 4 00m m 。 目I 第l 、2 组矿i 粒袋组成 实验装冕采用自制柱提交验装置，见刿2 。它主 要由P V C 管柱 高度25 0 0m m ，直径3 0 0m m ，忤柱底 部装有多孔P V C 板 ，P V C 上伉箱、下位箱 5 0c mx 5 0 c mx 5 0c m 以及阀门组成。实验中每组柱浸实验使 用矿样约2 0 0k g 左右．试验管拄装矿高度约22m 。 田3 试验装置照片 试验主要参数质鳋渡同比05 ，使用浸出硫酸溶 液1 0 0L ；喷；} } 强度约5 0L ／ m 2h 一天一个循 环 ；浸出时间为3 0 ～6 0d 具体根据浸出般果确定 ； 考虑矿石性质复杂性，浸出酸耗较大．浸出用酸制度为 初蛤3d 采用5 0 吕／L 硫酸授出，以后采用酸度为3 0 ∥L 的稀琉酸浸出。 口q H o 皇 万方数据 第2 期严佳龙等羊拉铜矿氧化铜矿柱浸扩大试验研究 8 l 3 实验结果及分析 3 ．1 铜浸出率及变化趋势 矿石粒径是影响浸出速度的主要因素之一【7J ，当 浸出的化学反应速度很快时，矿石粒径主要通过影响 溶质迁移速度来影响浸出速度。矿石粒径越小，其比 表面积越大，反应更加充分，浸出率也就高。 试验中不同粒级铜浸出速度与时间关系见图4 。 由图4 可知，第1 组试验铜的浸出速度最快，第3 组矿 石可浸性较差。由于第1 组试验的浸出时间较2 组 短，最终浸出率比2 稍低；但在相同的浸出时间里第1 组的浸出率大于第2 组的。 浸出时间／d 图4 铜浸出率与时间关系 试验前3d 可看作浸出前期，浸出率增加较缓慢， 主要是酸和脉石矿物反应所致，大量酸被消耗在与脉 石矿物的反应上。对于第3 组试验，由于矿石的粒度 大，溶液浸入矿石内部所需时间较长，浸出时间长。且 浸出率低，在4 5d 以后几乎难以浸出。每组浸出都是 前期浸出速度较快随后逐渐减缓，浸出后期浸出率很 难冉较大幅度上升o 。 浸出试验中单次循环浸出液中C u 2 浓度可达1 ．7 g ／L 以上，浸出液适合进行电解提铜。 3 ．2 铁浸出率及变化趋势 试验过程中铁浸出率随时间变化见图5 。从图5 浸出时间／d 图5 铁浸出率与时间关系 可以看出，铁的浸出规律与铜基本相似，第1 组铁的浸 出率相对较高，说明矿石粒度减小对于铁的浸出影响非 常明显，随着矿石粒度变小，铁浸出率增加。第1 组铁 的浸出率为3 ．4 ％左右，第2 、3 组的铁浸出率为1 ．5 ％左 右。浸出液中的铁对于铜的电解有负面影响，从防止铁 大量浸出角度考虑，第2 组粒度适合进行浸出。 3 ．3 酸耗变化 由于羊拉矿石性质复杂，矿石含大量高耗酸物质 A I 0 ，、M g o 、F e 0 3 、C a O 等 ，三组浸出试验平均吨铜 酸耗分别为1 6 ．9 l 、1 9 ．2 7 和1 7 ．8 3t 。试验过程中累 计酸耗的变化与浸出率的关系见图6 。 浸出率／％ 图6 酸耗变化与浸出率的关系 浸出初期耗酸量大，浸出中期较平稳，到了后期开 始上升。从图6 可以看出，到中期，第3 组的累计酸耗 与浸出率的关系是前期旱类似直线关系，后期酸的利 用率较低，酸耗与浸出率的比值开始增大。第l 、2 组 在浸出周期内酸耗与浸出率呈线性关系，预计继续浸 出比值也会增大。 综合比较3 组试验的酸耗与浸出率的关系，第2 组的酸利用率较高，说明粒度过大过小都会增大酸耗， 影响浸出的经济性。 3 ．4 浸出周期 由于试验周期较长，浸出其中大部分 6 0 ％ 铜或 者浸出率难以提高时停止浸出。3 组试验铜浸出率数 据见表3 。 表3C u 浸出率对比 万方数据 矿冶工程第3 l 卷 由表3 可以看出第1 组的浸出速度快，浸出周期 较短；第2 组浸出周期比第1 组长但远小于第3 组，达 到相同的浸出率，第2 组的浸出周期比第l 组要多1 5 d 左右，而且达到相同浸出率的酸耗不同；第3 组的浸 出周期太长不适合直接堆浸。适合浸出的第2 组浸出 周期一般为1 个月左右。 3 ．5 讨论 浸出第一天3 组试验的浸出液中铜含量极低，酸 度几乎为零，下位箱中出现白色沉淀，说明第一天浸出 中酸主要与脉石矿物反应。浸出过程中有明显的失水 现象，在浸出过程中应及时补充水以保证浸出效果。 试验结果表明，羊拉铜矿矿石浸出效果良好，3 组 试验在3 0d 时的液计浸出率分别为5 3 ．2 6 ％、4 6 ．6 2 ％ 和3 0 ．1 8 ％。试验结束后对浸出率处于中间值的第2 组浸后矿进行物相分析，结果如表2 。 表4 浸后矿铜物相分析结果 对比表2 和表4 可以看出，浸出以后，游离氧化铜 含量从0 ．3 5 2 ％降到0 ．0 8 4 ％，浸出了7 6 ．1 3 ％，结合氧 化铜从0 ．2 8 9 ％降至0 ．1 0 7 ％，浸出了6 3 ％，次生硫化 铜浸出了6 5 ．8 ％，原生硫化铜浸出了2 9 ．0 5 ％。大部 分氧化铜都被浸出，矿石浸出效果良好。 通过对浸出液中的铁进行化验可知，F e 约占全 铁的6 0 ％，浸出液中存在的F e 3 作为氧化剂“ q 。使得 部分硫化矿尤其是次生硫化矿得以浸出，使得浸渣表 面含有大量S 元素。浸渣中铜含量达到0 ．4 2 7 ％，仍 有回收价值[ 9 】。 3 ．6 浸后矿分析 由于羊拉铜矿氧化铜矿具有含大量高耗酸物质 灿O ，、M g o 、F e 0 3 、C a O 等 ，这些酸溶氧化物含量高 达4 6 ．9 l ％，尤其是矿石中C a O 含量高达1 0 ．6 8 ％，上述 碱性矿物在耗酸的同时，形成硫酸盐难溶性物质沉淀。 浸出过程完毕以后，将矿石倾倒出可发现，其中有 较大的板结块，其中第1 组最明显，说明小粒级的矿石 浸出易结垢堵塞，其结垢与堆场中的相同。对比浸矿 前后表面的元素分布，钙盐的结垢明显，主要是硫酸 钙㈨。 4 结语 1 云南羊拉矿石性质极其复杂，通过实验表明其 适合采用酸法浸出，由于矿石含有大量脉石矿物，浸出 酸耗较大，吨铜平均酸耗约1 7t 左右。 2 粒径较小的矿石浸出周期短，但是在浸出过程 中会增加铁的浸出，并且存在易堵塞的问题，因此实际 生产中应降低矿石中细颗粒的含量。第3 组矿石应考 虑破碎后再入堆，第2 组较适合堆浸。 3 羊拉矿石在堆浸中易产生硫酸钙盐沉淀，应研 究相应的应对措施；羊拉氧化矿石经过浸出后的矿石 仍有利用价值，需要进行进一步研究。 参考文献 [ 1 ] 吴爱祥，王洪江，杨保华。等．溶浸采矿技术的进展与掌展望[ J ] ． 采矿技术。2 0 0 6 。6 6 加一4 4 ． [ 2 ] G o n z a l oA ，P a d i l l a ，C i s t e m a sL u i sA ，e ta 1 ．O nt h eo p t i m i z a t i o no f h e a pl e a c h i n g [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g 。2 0 0 8 2 1 6 7 3 6 7 8 ． [ 3 ] R o b e r tW ，B a r t l e t t ．S o l u t i o nM i n i n g [ M ] ．G o r d o na n dB r e a c hS c i - 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