推广和发展我国溶浸采矿的思考.pdf

技 术 论 文 6 一 i 推 广 和 发 展 我 国 溶 浸 采 矿 的 思 考 昊 洪年 兰州有色冶金设哥面 每 肃兰．州， 7 3 o o 0 0 侈 e 2‘ 1 ％ 聪 摘要 概述 了溶 浸采矿 发展 的历 史 ． 以厦 国内外应 用现 状 ， 指 出溶 浸 采矿 不伍 伍 作 为金 属 采 矿 中的一 种辅助 工艺和 手段 ． 而且 已连 渐成 为一种 主要 的 采矿 、 冶炼 方 法和 工 艺。我 国的矿 业 设 计 和 生产部 『 1 应根据具体情况 ． 因地制宜地积极推广和发展溶浸采矿海。 美键词 溶浸采矿堆漫地浸池浸搅拌浸 ＆萃取 ■， 一 一 J ～ l 溶浸采矿的发展历史 溶浸采矿有德 久的历史 早在 公元 前 2 世纪 ， 我国的祖 先就对用铁 从硫 酸铜溶 液 中 置换铜的化学 作用有 过记 载 ， 到 我 国北 宋年 问 公元 9 6 01 1 2 7年 ， 以较大规模 最高 产 量每年可产 铜百万 余斤 提取 纯铜的生 产工 艺技术 已相当成熟， 并编撰过 浸铜要略 一 书 直到 l 8世纪 中叶 ， 我 国的矿冶业 才开始 衰退 而落 后于 西 方 国家 1 6世纪 匈 牙 利人 才开始从 矿 坑水 中提取 铜 ， 1 7世 纪 ， 西班 牙 在 其奥廷托矿获得从 酸性水 中回收铜 的特 许 权 ， 1 8世纪又在该矿 首先 实行铜 矿堆 浸。美 国从 1 9世纪末 、 2 0世纪 初才 开始应 用 这一 方法 ， 但 其发 展很 快 ． 可 以说 ． 在溶 浸 采矿技 术 方面 ， 美 国已处于世界领先的地位 。 目前 ， 除 了对铜、 铀 、 金 、 银 等在应 用溶浸 采矿 技术 上已具有了相当丰富的理论和实践经验以及 相当的生产规模 外 ， 还在铅 、 锌 、 锰、 镍 、 钼、 铝 等金属的溶浸采矿技术研究方 面也取得 了一 定的进展 。溶浸采矿技术 之所 以能获得飞速 发展 ， 一是 它相对于常规采 、 选工艺和火法冶 2 6 诵 。 炼成本低、 利润高。以铜为例， 一般常规的 采 、 选、 冶生产成 本为 1 3 2美分／ k g电积 铜 ， 应 用溶 浸 采矿 、 冶炼 法 的成 本 仅 为 8 2美分／ k g 电积铜 含采矿掘进费 。而成本低 的原因又 主要是 化 学工 业 的 发展 ， 生 产 出了 高教 、 低 耗 、 价格适 中的萃取 剂 二是 它能 有效地 回 收常规采矿 法难 以 回收 的难 采 矿体 、 难 处理 矿石和低品位的表外矿以及废石中的有用成 份 ， 这与其成 本低 也是相 关联 的。三是 比火 法冶炼能更好地控制对环境 的污染 2 国外溶浸采矿现状 现在 ， 溶浸 采矿 已发展 成 为相 当完整 和 独立 的工艺技术 ． 世界 各 国应用 各种 类型 的 溶剂溶浸各类矿 物的实例 已相 当广 泛 如应 用酸溶液浸天青石、 兰铜矿 、 铀 矿、 闪锌矿 、 辉 钼矿、 辉银矿、 辉铋矿 等 ； 用碱 溶液 浸铝 土矿 等 ； 用铵溶液或其 它 一些溶 液溶浸 铜、 金 、 银 等等。随着溶浸 采矿理 论研 究 的深 入 ． 各种 科学技术和 工业技 术 的发展 ， 特别是 近代 离 子交换 技术 、 电磁 波 、 超声 波技 术 、 活性炭 吸 跗和解吸 、 新 型化 工溶 剂的研 翩与生产 、 钻井 世界 采矿快报蕈 l 5卷1 9 9 9年簟 1 0期盛簟 4 a ／ 期 维普资讯 技术、 高压水、 核爆破技术等等的发展 ， 促使 溶浸采矿有 了更 大 的发展 。以铜为例 ， 美 国 于 1 9 6 8年首先 在 亚利 桑那 州建 了一座 铜 的 溶剂萃 取电积 厂 ， 当年产量 仅为 5 4 0 。t ， 而 现 在美 国采用 溶浸法 生产 的铜约 为 6 0万 t ， 占 美 国产铜总 量 的 1 ／ 3左 右 ， 用溶浸 法生 产 电 铜的工厂最大规模 已达 l 6万 t ／ a 。美 国的铜 矿 山已把 品位低于 0 ． 4 ％的矿 石均采用堆浸 开采 。实际上 ． 采用 堆浸 的铜矿 石 品位 已低 到 0 ． 0 4 ％ ， 如美 国 费尔 普斯 道 奇公 司的 l 6 万 a电铜 规模 的 萃取 电积厂 ， 该公 司 的莫 伦西露 天铜矿每 天 的采剥 总 量达 5 7万 t ， 开 采的铜 品位在 0 ． 4 5 ％ 以下 ， 而最低 品位仅 为 0． 晒 ％， 均送往堆浸场 进行堆 浸， 浸液再送 萃 取 、 电积厂 ， 生产成 本只有 6 6美分／ l I ； 。该公 司在新 墨西哥州的蒂 隆矿用细 菌浸 出低 品位 铜 矿石再 生产 电积铜 ， 产量达 1 ． 3 6万 t ／ a ， 还 准 备把 产量再 翻一番 。美 国塞浦路斯 公司迈 阿密铜矿有 两个 薅天铜矿 ， 采剥总量为 3 0万 t ／ d ． 矿石开采量 3 0 0 O万 t ／ a ， 原矿 品位 0 ． 5 ％ 左右 。 用溶浸法 年产 电铜 7 5万 t ， 单位成 本 9 9美分／ k 另有 一 个是 处 理废 石 、 尾 矿 的 收尾矿 山 ， 尾 矿 的铜 品位 0 ． 3 3 ％ ， 其 中 ％ 为氧化物 ， 4 5 ％为硫化物 。采用推 土机 、 装载 机和卡车开采 、 装载 和运 输废 石 和尾矿进 行 堆浸 ， 每天处理量 4万 t 左 右 ， 每 个浸堆 的矿 量为 1 5万 t ， 每 l O个矿堆为一组进行 喷淋浸 出。该公 司的西 亚 里塔铜 钼 矿也 为 露 天开 采 ． 处理矿石的铜品位 0 ． 1 ％， 采用堆浸一 萃取 ． 电积 工艺 生产 电铜 。美 国有 些矿 山 为了进 ～ 步 降低生产成本 ， 减 少矿石运输 、 筑堆环节 和 费用 ， 还采用 了就地浸 出的方式 ， 即矿石在 井下就地爆 破破碎后 不运出坑外堆置而留于 原地 ， 从地 面向矿体 中打输液孔 ， 溶液通过输 液孔渗入 已破碎 的矿石 中去进行 浸出 ， 浸 出 富液通过抽液孔抽到地 面萃取 电积工厂 生产 电铜 如美 国的圣曼纽尔 铜矿 、 迈 阿密 凡戴 克 铜矿 、 亚利桑那 州圣塔克 鲁斯斑岩铜矿 、 凯 撒格 兰德铜矿等都采用 了就地浸 出方法 世界采 矿快报第 l 5 卷l 9 孵 年第 加 期尊 第 4 5 7期 溶浸 采矿 在智 利 也很 普遍 。智利 A MD 公司所 属的一个铜矿采用酸化预处理后进行 薄层 堆浸处理 品位较低 的混合矿 ， 提高 了铜 的回收率 ， 达到 9 0 ％ 一9 5 ％。奎布 里 达布兰 卡铜矿 的海拔 高度 为 4 4 O O m， 是世界 上 海拔 最高的铜矿 山 ， 开 采铜品位 1 ． 3 ％的氧化矿 ， 薅天采剥总 量 3 3 0 0万 a ， 采矿量 6 3 0万 t ／ a ， 采用 制粒堆浸。 萃取． 电积 工 艺。采 出矿 石先 经粗碎 粗碎场距离采场 几百米 、 细碎 细碎 场 至粗碎场 有 1 ． 6 k m ， 再制粒 ， 制粒后 的矿 石经 2 l 一 长 的皮 带运到 堆场 进 行浸 出 整 个堆场 占地 1 ． 7 k ， 堆 高 6 m。智利另 一个 矿山埃尔 阿布 拉铜 矿 ， 海拔 4 O O O m 左右 ， 平 均铜品位 0 ． 5 3 9 ％ ， 采 用薅 天开 采 ， 采 出矿 石 进行 拌 酸熟 化再 用皮 带 运 到堆 浸 场 长 1 6 0 0 m， 宽 4 0 。m， 高 8m ， 浸 出 时 间 4 5天 ， 富液古铜 6 L， 年生产 电铜 2 2 ． 5万 t ， 生产 成本 0 ． 7 6 美元 ／ 再 一个是 距该 矿 以南 的 海拔高 3 0 0 0i n的阿替铜矿 ， 原矿 品位 0． 6 ％ ， 也为堆浸 ， 电铜生产成本 0 ． 9 9美元／ k。 除了美 国、 智利 ， 还有秘鲁 、 墨 西哥、 加拿 大、 澳大利亚、 赞 比亚 、 希腊 以及前苏 联等 都 在大规模 地采 用溶浸采 矿 ， 电铜 产量每 个 堆 浸场每年 3 0 0 0t 到 1 6万 l ， 平均为 3～4万 t ， 而美 国采用溶浸 采矿法 生产 的铜 约 6 0万 t ， 占全美国铜产量 的 1 ／ 3 。智利采 用溶浸 采矿 生产的铜达4 6万 t 。在目前世界上采用溶浸 采矿生产的电铜 达 1 4 0万 t ／ a当 中， 美洲 占有 率几乎达 8 9 ％。预计到 本 世纪末 ， 全世 界采 用溶浸采矿法生产的铜产量可达到 2 2 0万 t 除了铜矿外， 还有铀、 金、 银矿等更是枚 不胜举 。美 国用堆 浸法 生产 金、 银分别 占国 内矿 山金 、 银总产量 的 2 5 ％和 1 0 ％。内华达 州 园山矿 对平均金 品位 1 2 5 g ／ t 的矿石进行 堆浸 ， 堆浸量 由 7 5万 t ／ a增 加 到 1 2 0万 t ／ a ． 年产黄 金 达 4 3 5 4 ． 7 ， 生 产 成本 约 为 6 ． 7 5 美元／ z 。加 纳阿散蒂 金矿堆浸处理 边界 品位 为1 ． 5 t 的 氧 化 矿 但 高 于 堆 浸 边 界 品位 0 ． 4∥t ， 堆浸场矿石量一般为 4 5～5 5万 c 。 27 维普资讯 现在 ， 国外 采用堆 浸、 地浸 及萃取 、 电积 工艺 已达到很 高的机械 化 、 自动 化程度 。堆 浸作业都采用 了移动式 破碎 机、 大 容量 的装 载机 、 卡车及长皮带和活动皮带堆料机 ； 淋滤 设备不仅用喷淋 ， 而且 根据 当地气 候特征 采 用了滴灌 ， 配合 已制造 出特 殊 的滴灌 喷 头而 不致堵塞 。在 萃取、 电积生产 工艺 方面采 用 了计算机 自动控制技术 。又 由于高教 、 低耗 、 价格 适 中 的萃取 剂 的开 发应用 ， 浸 出一 萃取一 电积法生产各类 金属 的前景 更广阔 ， 连原 先 因金属价格 的下跌 、 选 矿和火 法冶 炼及环 境 污染和处理 的成 本增高而遭关闭的矿 山在代 之以溶浸法后 得 以复苏 和发展 3 我 国溶浸采 矿 的应用现状及 与先进 国家的差距 3． 1 应用现 状 我 国虽在古代 就有溶 浸采 矿的应 用 ， 但 由于时代 的局限性而设能再发展 直到解 放 后又 开始 进行 湿法 炼铜 的研 究。从 6 0年代 起 ， 先后 在 安徽铜 度橙 树 山铜矿 ， 湖 南 和浙 江 、 江西 的铀矿 ， 胡南 柏坊 铜矿 、 江西 德兴铜 矿 、 永平铜 矿、 广东石 录铜矿 、 辽宁华铜铜矿 、 甘肃白山堂铜矿等铜 、 铀矿山， 还有其它一些 金矿 、 银矿等进 行 了矿 石 、 废 石 、 尾 矿 的堆浸 试验 和生产。7 0年代初 ， 铀 工业 领域又 开始 研究原地 钻孔 采铀 法。8 O年代 ， 我 国在海南 建立 了第 一家 溶剂 萃取炼 铜厂。 进入 9 0年 代 ， 相 继在 云 南 、 四 川 、 江 西 、 广 西 、 山西 、 陕 西 、 甘肃 、 新疆 、 山东 、 河南 、 吉 林、 辽 宁、 黑 龙 江、 西藏等地纷纷建起 了溶浸 采矿 、 冶 炼的铜 矿 、 金矿 。其 中电积 铜 的合计生 产能 力大约 为 2万 t ／ a 。“ 九 五” 计划期问 ， 将对难处理氧 化铜矿和低品位铜矿采用溶浸法直 接提取有 用成分作深人研 究 并建立一批 试验 工厂 ． 包 括江西德兴铜 矿低 品位硫 化矿和 废石 含铜 品位 0 1 5 ％ 的堆 浸及细 菌浸 出、 湖北 大冶 铜录山铜 矿 低 品位 高 含混 氧化 矿 的制 粒 堆 浸 、 云南 东川汤丹 铜矿 处理氧化矿的铵浸、 云 2 8 南大姚铜矿和 山西中条 山铜矿峪铜矿难采低 品位矿石地下原 地浸 出、 西藏玉 龙铜 矿高 含 泥 、 高含水 、 高 品位、 高海拔 氧化 矿 的搅拌 强 化浸 出等项 目。其中玉龙 铜矿 最终将建成 2 万 t ／ a电积铜的采、 选冶 矿 山 ， 为发 展我 国的 铜工业及溶浸采 矿 工艺提 供更 丰 富的经验 。 在铀矿 山 ， 现 在 已淘 汰 了经济效 益很 低 的常 规采矿法 ， 而基本 上采用原地钻 L 溶浸取铀 、 原地爆 破堆浸 及地 表堆浸 法。在 黄金 矿 山 ， 碳 浆法新技术 自从国外引进到我国后已在多 个黄金矿 山得到应 用 ， 而且 也 已开展 了对 难 选 、 难冶 的高碳 、 高硫 、 高 砷金 矿溶 浸 技术 的 深入研究 ， 主要是采用预氧化方法如焙烧法 、 加压氧化 法 、 化 学 氧 化法 及 细 菌 氧化 法 等 至 于在其它一类 有色 金属矿山如钨矿 、 镍矿 、 铅 锌矿 、 钼矿、 钴矿等等在溶浸法方面的例子 不是很多 ， 曾有过在 江 西莲花 山钨 矿对 含砷 的硫化矿的尾矿用细菌浸 出提钴 的报导 3 2与先进 国家的差距 由于资源条件 、 科研经 费和 投 资渠道等 多方面原 因， 我 国无论是在现实生产规模 、 装 备水平、 自动化水 平 、 生产 管理 水平 、 溶浸技 术 的形式 、 生产成本和效益方面 ， 还是 在试 验 研究的范围和深度 方面 与国外发 达国家相 比 仍有相当大 的差 距。譬如 生产规 模 ， 我 国 目 前最大的堆浸浸出电铜矿 山工厂的生产能力 才达 2 0 03 t ／ a 即使 西藏 玉龙铜 矿一 期工程 建成投产也 才达 2万 t ／ a 。而根 据国外 3 5个 主要矿山统计资料表明 ， 平均每个矿山的溶 浸电解铜生产规模达 3 ． 8 5 万 t／ a ． 其中大于2 万 t ／ a 规模 的矿 山占 6 0 ％ ． 其 生 产 的 电铜量 占总量的 8 6 ％。 4 推广和发展 我国溶浸采矿的 思考 溶浸采矿具有很多特点和优点 ， 主要是 1 能充分利用资源 。因为这种 方法 可 以处理低 品位矿石 ， 甚 至可以处理表外矿石、 废 石和 尾矿 ； 世 界采矿快报第 1 5卷1 9 9 9年第 1 0期总第 4 5 7期 维普资讯 2 工艺相对地简单。因此能形成规模 生产 ， 投资 费用 低 ， 建设周期 短 ， 其 消耗和 成 本可大幅度降低 ； 3 环境污染相对较低 因为投有火冶 炼所特有 的烟气排 放 ， 而溶浸 液在采 取 防渗 措 施后 可以循环 使用 ， 部分废液可 处 理。 正 因为如此 ， 溶浸 采矿在 全 世界得 到 了 更快 的推广应 用 与发 展 。反思 我 国 ， 虽 然研 究开发起步 也不 晚 ， 但与 世界 上先 进 国家 相 比仍有 着很 大的差距 现有 的已采用溶浸采 矿 的矿 山， 主要集 中在铀 矿 、 铜矿 、 金矿 。铀 矿 的溶浸技术 已 日臻完善 ， 已基 本淘 汰 了经 济效益低 下的常规采矿法而使用了原地钻孔 取铀 、 原地爆 破 堆浸和 地表堆浸 三种 溶浸采 矿法 对于低 品位 的金矿常采 用细 菌浸 出 铜矿采用溶浸法 已不少 ， 但 仍处于 分散 和小 规模的应用状态 ， 且对于难选难采的含泥高、 含铁、 硅、 铝高的矿石尚在探索试验之中。至 于在铅锌矿 尤其是对于氧化铅锌矿 以及其 它一些矿种 的溶浸技术 与世界各 国一样 ， 尚 在探 索中 为此 ， 对推 广 和发展 我 国溶 浸采 矿提 出以下几点思考 1 首先要 改 变观 念 ， 尤其 在 当前较 多 的有 色金属市场 价格低 迷 的情况下 ， 对于 溶 浸采矿法应有一 个正确的认 识。当资源条 件 和外 部条件具备使用溶浸法时 ， 决策部 门、 建 设单位 、 科研 及 设计单 位应给 予大力 支持并 积极推行 ； 2 大 力推行溶提采 矿技术可 以先 集 中 在铜矿 ， 攻克若干技术难点。国家在“ 九五” 期 间已列 为重点 攻关项 日的有 低 品位硫 化 矿 表外矿 、 废石 细菌浸出技术研究 ； 难采低 品位氧化矿地 下 原地溶 浸采矿技术 研究 ； 低 品位高含泥氧 化矿 溶浸技术研 究 ； 含 高碱 性 脉石 、 高氧化 率的难选 氧化矿溶浸技术研究 高海拔、 高铝硅 、 高泥水 、 高品位氧化 矿溶 浸 技术研究 。如这些试验和示范工厂能顺 利建 世界采矿快报第 1 5 卷l 卿 睁年第 加期总第 4 5 7 期 成 ， 则 能对不 同类型铜 矿石 的溶 浸工 艺技术 获得极 其 宝贵 的实践 与 理论 上 的经 验和 数 据 ， 对推广 和发 展我 国溶浸采 矿技 术无 疑 能 起到积极作用 。而对 于西部地 区来 说重点可 放在低品位 的硫化 铜与铜硫 混合矿 矿 山以及 高海拔的矿 山。如 青海 的赛什 塘 、 德尔 尼铜 矿 、 甘肃的 白山堂 、 陈家庙 铜矿 、 西藏 的玉龙 铜矿 、 四川 的白玉铜矿等 3 积极开展 对其 它有关 矿种如铅 锌氧 化矿 、 钴矿 、 含砷 金矿 、 锰 矿、 镍 矿 等难 选、 难 采矿石 的溶浸技 术 的研究 ， 尤其 是今 后要 开 发西部矿业。而西部 一些矿 山尚有相对数量 的氧化铅锌矿石、 含砷金矿 、 铜钴矿 、 铜镍矿。 试验研究工作应 走在 开发 的前 头 4 随着社会 主义市场经 济的逐步完 善 和规范 ， 以及“ 谁劫探 ． 谁优先开发 ” 政策的提 出 ， 政府直 接介人企业 的行 为必将逐渐泼化 ， 但对于溶提 采矿 新技术 的开发 ， 国家 应在 贷 款 、 税收政策上 予以必要 的倾 斜 。 5 结 语 溶浸 采矿是融采 、 选 、 冶为 一体 的采矿新 领域 、 新方 法。也是 涉及矿 床地质 和 水文 地 质学 、 采矿工艺学 、 爆 破工艺 学 、 选矿工艺学 、 湿法冶 金学、 化 学 、 环境科 学 、 经济 学等多 系 列多种 学科 的边缘科学 。采用这一方法可 以 直接从矿床 中 回收 有用 金属 ， 并 能有 效地 回 收用 常规方j 击 难 回收的难采 、 难选 、 难处理的 矿石、 低 品位 表外矿乃至废石 中的有用成分 ， 同时能较好地控 制对环 境 的污染 ， 是矿 业发 展史的一场根本性变革 。研究 、 推广 、 发展溶 浸采矿方法 ， 无论是在充分利用资源方面 。 还 是在经济和社 会效 益方 面 ， 都将 产 生积极 和 深远的影响。设计部 门和生产单位 与科研部 门联合起来 ， 为在我 国更快 、 更 广地推进溶浸 采矿法的应用作 出应有 的贡献 。 维普资讯