原地浸出技术的优缺点分析和实践.pdf

策划 I S p e c ia l T o p i c 学和冶金条件 ， 并能满足一定的标准 ◆矿体必须完全低于地 下水位 ； ◆铜的氧化矿必须具有可溶解性 ； ◆岩石必须是高度碎裂 ， 具备 良好的 渗透性 ， 并且铜成矿体大部分发生在断裂 带 。 关 闭铜 原地浸 出生产 系统，通常包 括如下 工作程序 在继续 从萃 取井抽取 溶液时 ， 还 向萃取井喷射 回采溶液 ， 用水 冲洗岩石 ， 并把所有的残留溶液带走 ； 然 后 ， 在这些井中填入水泥和土壤 ， 恢复原 来的土地状态 。 1 ． 1原地漫出工艺的缺点和不足 ◆较低的 回收率 一般来讲， 浸出液 接触的仅仅是矿体的有限部分 。 如此， 造 成 回收率较低 ， 特别是在硬度较高岩石矿 体。 ◆不稳定浸 出液 的流失 可能造成 环境损害 ， 降低金属回收率和造成有价值 试 剂 的损 失 。 ◆水位控制难 通过 矿床的溶液流 动模式很难控制 ， 需要精确量化、 设计。 ◆ 浸出时 间 原地浸 出比传统采矿 和加 工需要更 多的铜萃取时间。 ◆地下水位 一般来讲 ， 当含铜浸出 液在地下水位之下时， 收集效果最好 。 ◆工作环境 不可视 原地浸 出技术 只能依靠水位的变化类型进行预测 ， 一般 来讲 ， 不 能观察 到地表下 实际 发生 了什 么 。 ◆在地下水位之 上的原地浸 出 当 在地下水位之上的矿床需要原地浸出时， 要制造 一个能在矿床 内盛装浸出液的水 池 ， 这对于环境保护和铜浸出剂的 回收非 常 重 要 。 1 ． 2 原地浸出工艺的优点 可应用性 应用于 那些传统开采 不经济 ， 即铜品位较低的矿床或者较小的 矿床。 地貌和土 地的使用 对土地损害 比较小 ， 因为没有废石料处理现场 ， 没有 大型的露天开采矿坑 ， 也没有大型矿石加 工设施。 能源效率 能源消耗更小。 水的有效利 用 可以降低水 的消 耗量 ， 因为减少 了水的蒸发， 并且消除了 传统采矿 产生尾矿把水带走的情况 。 2 4 世 界有色 金属 2 0 1 2 -第7 期 工艺条件 当在地 下水之下注入 溶液时 ， 浸 出速度可能加快 ， 这是因为溶 液 中氧的浓度增加所致。 湿法冶 金 湿法 冶金与传统高 温 冶金 即熔 炼 相 比具有 多个优点。 原 地 浸出的金属大多采用离子交换、 置换沉积 和溶剂萃取 ， 以及电积工艺， 从富含金属 浸 出液中萃取回收金属。 经济性 原地浸 出技术不需要 对 矿石进行开采、 破碎处理、 研磨加工和运 输 ， 也 不需要对矿料进行选矿 ， 提高了金 属生 产的 经济性 ， 降低 了投资 和生产 成 本 。 批准手续 需要 通过的环境审 批 手续更少。 环境 消除 了传统采矿和矿石 加 工的 巨大露天矿坑 、 尾矿和废弃矿石的堆 积 ， 有效控制 了酸性岩石的排放 ， 更多注 意保护蓄水层。 原地浸出不会对水层构成 潜在影 响。 粉尘控 制 几乎 完全没有粉尘 污 染物排放 。 土地复垦 项 目关闭后可以方便 对土地进行复垦 。 原地漫出技术 的尝试 和在建项 目 2 0世纪 8 0 年 代 后 期 ，有 些 铜 矿 开 始 尝 试 原 地 浸 出技 术。 S a n t a C r u z 铜 矿兴 建的主要 目的就是 试验和研 究原地 浸出技术 生产铜 的可行性 。该试验开 始 于 1 9 9 6 年 初 ，投 资 2 2 0 0 万 美 元 ，所 产 铜 量非 常 少，之后 关闭 废弃。此 后还 有 C a s a G r a n d e 铜 矿 、 S a n Ma n u e l 铜 矿 、 L i s b o n Va l l e y铜矿、 O l d Re l i a b l e 铜矿 、 Na c i o mi e n t o s 铜 矿、 Va n D y k e 铜 矿 、 Wh i t e P i n e铜 矿 、 S a f f o r d铜 矿、 Mi n a S u r 铜矿 、 G e c o 铜矿 ， 以及澳大利亚昆士 兰州和南澳大利 亚州的铜矿企业 进行过 原地浸出试验 。 截至 目前 ， 仅有 C u r i s 资 图 3 F lo r e n c e 铜 矿的地 质条件 很适 合原地 浸出 工艺 源 公 司的 F l o r e n c e 铜 项 目、 E x c e l s i o r 采 矿 公 司的 G r n n i s o n铜项 目、 B e l l 铜 业公 司的Va n Dy k e 铜项 目正在建设之 中， 3 个项 目均位于美国亚利桑那州。 1 ． Cu r i s 资源公司的F l o r e n c e 铜矿项目 2 0 世 纪 6 0 年 代 初 ， F l o r e n c e 铜 矿 第一次 确认 了这 一潜在斑 岩铜矿 系。 2 0 世纪 9 0 年 代，由 C o n o c o公 司完 成 重要 的钻探和冶金试验 ； 2 0 0 0 年 由于铜价低 迷和总投资过大 ， 阻碍 了进一步的研 究。 Ma g ma 铜业 公 司 曾在 1 9 9 2 年收 购 了这 一 铜矿 ， 并且于 1 9 9 5 年完成 了可行性研 究报告 ， 认为原地浸出后进行溶剂萃取 ／ 电积处理的工艺流程是最经济的方案 ， 但 低铜价 再次 阻碍 了这 一项 目开发。l 9 9 6 年 ， B HP铜业 公 司收 购 了Ma g ma公司 ， 把 F l o r e n c e 铜矿项 目推进 到原地浸 出萃 取生 产 的审批 阶 段。 2 0 1 0 年 2月， C u r i s 资源 公司收 购 了F l o r e n c e 铜矿 项 目， 于 2 0 1 0 年 底开始可行性研究。 C u r i s 资源公 司总部位于加拿大温哥华 V a n c o u v e r ， 是一家初级勘探及矿产开发公司， 隶属于 加拿大亨特迪肯森矿业集团公司 Hu n t e r D i c k i n s o n I n c ， 简称 HD I 。 F l o r e n c e 铜 矿坐落于 美国亚利 桑那 州 P i n a l 镇 ， 位于塔克森西北地区正北方 约 l 1 2 千米 ， 在 凤凰城 以南 约 1 0 4千米 ， 海拔高度在 4 5 0～4 5 5 米 。 F l o r e n c e 项 目 具 有斑岩铜矿 ， 探明和测量的氧化铜矿资 源储 量为 3 ． 8 9 亿 吨 ， 铜 品位 为 o ． 3 3 1 ％， 含铜金属量约 1 2 8 万吨 ， 详 见表 1 。 表 1 2 01 1年 F I o r e n c e铜矿资 源 储 量 ／百万 矿石 品 位 储量 级 别 铜 含量 ／吨 ／％ Cu 实测 2 6 9 O． 3 5 9 3 9 8 4 4 预 计 1 2 l O． 2 8 3 3 7 8 3 6 M l 3 8 9 0 33 l 27 7 67 9 推 断 8 4 0 2 7 2 2 7 7 9 4 总计 4 7 4 O 3 2 1 5 0 5 4 7 4 F l o r e n c e 铜 矿的氧化 物成分主要 是 硅孔雀石， 氧化带厚度在 3 0～ 3 0 5 米， 平 均厚度为 1 2 2 米， 氧化矿下面是硫化矿和 富集铜矿带。在大 多数情况下， 从氧化带 向硫化带的过度很突然 。 氧化铜矿 、 氧化 带向硫化带的转化 ， 以及下面的粘土层和 含水层的结构 ， 使得该铜矿特别适合于原 地浸 出萃取， 详见图3 。 在未来 三年里 ， C u r i s 资源公司计划 e 铜项 目上投 资约 2 ． 7 亿美元 ， [ 程 建设 、 环保 、 手续办理、 社 l 及行政办公楼的建设等方面。 公司预计该项 目将成为全球具 原地浸出萃取铜生产项 目， 该 -5 传统的采矿 生产工艺相 比具 i ， 包括对地表面和地貌的影响 成本较低、 铜矿关闭后土地能 Ⅱ 用等。 年第四季度 ， C u r i s 资源公司启 n c e 铜项 目的 第一阶段开发 工 ．常运行的原地浸出井和一个溶 邑 积 示 范厂 。要把 F l o r e n c e 铜 0 商业化生产， 需要建设安装一 地浸出萃取井 ， 需要改造和扩 ，建造配套的额外储水池， 建 的溶液萃取 ／电积厂， 以及进 础设施建设等 。 F l o r e n c e 铜项 将于 2 0 1 2 年 中开始 ， 2 0 1 4 年 ，达产 后每年 可生产 阴极铜 万吨 ， 矿山寿命为 1 9 年。 一旦 完毕 ， 随后几年开始复垦， 预 电 将用于建设住宅 、 农业耕种、 其它的综合利用项 目。 n铜矿 项 目 i s o n 铜 矿 项 目 由E x c e l s i o r 矿 ，位于美国亚利桑那州塔克森 千米处 ， 占地 2 7 1 9 公顷 ， 其矿 铜矿带 ， 并且和其它铜矿开发 临近 电力干线 ， 具备早期开发 危及丰 富 的水资 源。 E x c e l s i o r 划采用 “ 原地浸出一溶剂萃取 工艺提取铜矿， 并干2 0 1 4 年将 铜矿项 目投入运营。 G u n n i s o n铜 矿 项 目有两 个 原 始 资 产， 即 N o r t h S t a r 铜旷和 S o u t h S t a r 铜 矿 ， 这两个矿床确认为是典型的矽卡岩型 铜矿 ， 并且规模很大。 在 No r t h S t a r 铜矿，主体矿 床是 一 个古生代矿化带 ， 位于一个非矿化的冲击 岩之下 。 该非 矿化的 冲击岩矿 体厚度 为 7 3～ 1 8 3 米。 矿 区内有三大主要断层 ， 被 确定为 “ 东北断层” “ 东断层” “ 西北断层” 。 另外 ， 古生代基岩 已经被德克萨斯峡谷的 石英 、 长石岩从矿床西侧冲积， 从而改变 了基岩状态 ， 产生 了硅酸钙和角质岩变异 的区域 ， 以及低品位硫化铜成矿带 。 氧化 铜 成矿带矿脉长 度约 2 9 8 8 米 ， 厚度超过 2 7 4 米。在临近 的矽卡岩型地貌形成的硫 化矿含铜品位很高 。 钻探发现氧化矿体厚 度约在 4 8 8 米 ， 大多数氧化矿为孔雀石和 硅 孔雀 石。从 2 0 1 1 年 9 月 的勘探 结果 来 估算 ，No r t h S t a r 铜矿 的氧化铜矿石资 源 储量达 4 ． 6 4 亿吨 ， 矿 石品位 为 0 ． 3 1 ％ 铜 ； 推 断资源储 量为 1 ． 4 4 亿吨 ，品位 为 0 ． 2 8 ％铜。 整个铜矿 的三分之二资源为氧 化 铜， 具 有采 用原地 浸出技术 开采的 潜 力。 在氧化铜矿下面的硫化铜资源需要继 表 2 2 0 1 1 年 G u n n i S O n 铜项 目探 明的资源储量 氧 化铜 资 源 硫 化铜 资 源 No r t h S t a r 推 断储 量 3 7 ． 8 S o r t h S t a r 推断储量l 0． 5 S p e c ia l T o p i c I 策 划 续 进 行勘 探 查 明 。 S o u t h S t a r 铜矿和 N o r t h S t a r 铜矿 非常类似 ， 除了较小外， 地 质构造也更复 杂。 矿 带长 1 2 8 0 米 ， 宽6 1 0 米， 厚 3 3 5 米。 S o u t h S t a r 铜矿被一非矿化冲积层覆盖 ， 该冲积层最厚达 6 1 米。 矿脉沿西南走向分 布， 大多成矿以绿帘石为主。硫化铜矿 已 被极度氧化 ， 形成孔雀石和硅孔雀石，由 于基岩高度碎裂， 致使碎裂面形成矿化带。 2 0 1 1 年 9月， 在 No r t h S t a r 铜矿完 成的水文试验表 明， 该矿条件适合进行原 地浸 出工艺 。 3 ． Van Dy k e铜 矿 项 目 l 9 6 8 -1 9 8 0 年 问， O c c i d e n t a l 矿业公 司在 V a n D y k e 铜矿开发项 目区域总计 进行 了7 O 个钻孔 的勘 探工程， 其 中有 6 2 个钻孔遇 到氧化铜富 矿。 利 用其 中的 4 6 个钻孔估算铜矿资源储量约为 1 ． 5 2 亿吨 ， 矿石 品位为 0 ． 4 1 ％铜 ， 约 含铜量 6 2 1 4 2 0 吨。1 9 7 6 年 ， O c c i d e n t a l 矿业公司进行了 原地 浸出试 验，相隔 2 3 米 有两 个 3 0 5 米 深的钻孔 。 试验结果显示 ， 铜的浸出萃取 率高达 8 0 ％。 2 0 1 1 年 8 月， B e E 铜 业公司完成 了对 V a n D y k e 铜项 目的收购， 之后 开始 着手 工作 ， 包括通过新的钻孔和数据按 NI 4 3 1 0 1 标准审核新的储量数据， B e l l 铜业公司 预计这一工作需要6 个月来完成。 Be l l 铜 业 公 司 相 信 Va n Dy k e铜 矿 是可以采用原地 浸出萃取工艺的理想铜 矿， 预计在批准手续上没有什 么困难，因 为在铜矿开采深度上方没有水井存在 ， 相 邻的 Mi a mi 居 民用水 来 自铜 矿北部 3 千 米处的水井 。 尽管 B e l l 铜业公司没有公布 该项 目的时 间表， 但预 计会在 2 0 1 5 年左 右开始生产 。 从 历史上看 ， 亚利 桑那 州一 直是通 过原地浸 出技术萃 取铜的研究开发和生 产 中心。尽 管仅 有几 个项 目Mi a mi 矿、 S a n Ma n u e l 矿和 S i l v e r B e l l 矿一直 在维持生产 ， 但 目前对原地浸出萃取铜的 兴趣开始复苏。 到 2 0 1 5 年 ， 原地浸出工艺 生产阴极铜产量将翻三番 ， 从现在的年产 3 ． 5 万吨增加到超过9 万吨。 舀 作者单位 金川集团有限公司信息中心 f编译自 CRU MO n i t 0 r C0 p p er S t u d ie s ，2 0 1 1 ， 3 9 4 2 2 0 1 2 0 1 2 E 第 7 期世 界 有 色 金属 2 5