鑫泰含泥氧化铜矿制粒预处理堆浸工艺.pdf

第6 l 卷第1 期 2009 年2 月 有色金属 N o n f e F r o u 8M e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．1 F e b r u a r y 2 009 鑫泰含泥氧化铜矿制粒预处理堆浸工艺 黎湘虹1 ，黎澄宇2 ，王卉3 1 ．江西省环境保护科学研究院，南昌3 3 0 0 2 9 ； 2 ．江西省辐射环境监督站，南昌3 3 0 0 2 9 ； 3 ．长沙矿山研究院，长沙4 1 0 0 12 摘 要研究大冶鑫泰矿业有限责任公司4 8 矿体含泥氧化铜柱浸工艺过程，优化酸性介质制粒柱浸工艺参数，为现场扩大 试验提供技术数据。结果表明。制粒后的粒矿堆高3 m ，经硫酸喷淋浸出2 5 d ，渣计铜浸出率7 8 ．0 2 ％，硫酸实际酸耗3 ．5 7 t ／t 铜。 2 5 d 浸出后矿堆仍具有良好的渗透性。 关键词冶金技术；含泥氧化铜矿；制粒堆浸；柱浸 中图分类号T F S l l ；T F S 0 3 ．2 1 ；T F l l l ．3 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 9 0 1 0 0 8 6 0 5 湖北大冶鑫泰矿业有限责任公司4 矿体绝大 部分出露地表，多在 4 6 m 标高以上，为氧化铜矿。 4 矿体储量经重新核查后，查明有氧化铜矿4 2 4 ．4 0 万t ，矿石平均含铜品位1 ．3 7 ％，折合铜金属量5 ．8 1 万t 。由于长期的表生氧化淋滤作用及强烈风化侵 蚀作用，故矿石氧化程度较深，氧化率为8 5 ％左右 包括结合氧化铜 ，且含泥高 一7 4 ／- m 占4 0 ％左 右 ，常规选矿铜收率低，属难选氧化矿。若采用搅 拌浸出，矿浆固液分离十分困难。长期以来这为数 可观的铜资源被视为难处理矿石长期闲置，没被开 采利用。 2 0 世纪9 0 年代末该矿曾采用新型氧化铜矿浮 选药剂，但选矿回收率提高不明显，仅为4 0 ％左右。 之后大冶有色公司科研所进行了搅拌酸浸试验及常 规堆浸试验，由于矿石含泥高，搅拌酸浸后固液分离 效果差，浸渣吸附的铜无法洗脱，致使铜浸出回收率 仅为5 0 ％。进行的常规堆浸试验因矿石中的高岭 土、伊利云母等黏土矿物遇水膨胀泥化严重，矿堆表 面板结、堵塞及潭积，溶液无法渗透，出现严重死堆。 试验结果说明，常规选矿及常规堆浸、搅拌酸浸都不 能使4 矿体含泥氧化铜矿资源得以经济有效开采。 针对矿石含泥高的特点，研究采用制粒预处理 一薄层堆浸湿法提铜新工艺处理该矿石。 收稿日期2 0 0 8 0 9 1 6 作者简介黎湘虹 1 9 6 3 一 ，女，南昌市人，副研究员，主要从事环 境保护技术与检测等方面的研究。 联系人王卉 1 9 5 6 一 ，女，长沙市人，教授级高工，主要从事有 色金属湿法冶金及石煤提钒技术等方面的研究。 1实验方法 1 ．1 制粒堆浸工艺概述 制粒堆浸就是将含泥铜矿石加入适量的粘结 剂，在制粒设备中通过滚动作用形成团粒即粒矿，粒 矿筑堆后经数天堆放固化使其具有一定湿强度，用 浸矿剂喷淋浸出，将浸出液收集进萃取电积车间，生 产出电铜。 制粒堆浸工艺源于美国，全称为制粒预处理一 薄层堆浸，简称T L 法。该工艺的优点是 1 通过 制粒以提高矿石本身和矿堆的渗透性； 2 在制粒过 程中预加溶浸剂使之与矿石提前接触并预先反应以 加快金属的浸出速度； 3 分薄层堆浸以保证布液均 匀和有利于通氧； 4 流经粒矿堆的浸出液清亮透 明，仅需自然澄清就可直接萃取电积，且萃取剂耗量 少，不需固液分离的高额投资，以利于降低生产成 本。其综合结果是，由于制粒改善了溶浸的渗透性， 因而有效促进了化学反应动力学过程和内、外扩散 过程，该工艺与常规堆浸相比金属浸出率可提高 2 0 ％～4 0 ％，浸矿周期缩短1 ／3 ～1 ／2 ，溶浸剂消耗 降低2 0 ％- - 3 0 ％，浸出液金属浓度提高2 ～3 倍，浸 出液回收处理量减少1 - - 2 倍。 制粒堆浸工艺的关键技术是制粒粘结剂的研制 即成分与配比 和制粒工艺的优化及粒矿湿强度的 保证。目前美国在金矿堆浸生产中有6 0 ％～7 0 ％ 的堆浸厂采用制粒堆浸工艺。智利在铜矿的堆浸生 产中有5 0 ％采用制粒堆浸工艺。 研究中进行了室内柱浸试验及现场半工业试 验，主要介绍室内柱浸试验研究结果，现场扩大试验 万方数据 第1 期黎湘虹等鑫泰含泥氧化铜矿制粒预处理堆浸工艺 研究结果将在以后继续报道。矿、水胆矾和斑铜矿中。6 6 ％以上的铜金属分布在 1 ．2 矿石性质一6 m m 细粒级矿石中，而且矿石粒度越小，含铜品 试验矿样化学成分、铜物相分析、矿物组成见和位越高。X 射线衍射分析表明，试验矿样为破碎的 粒级分布分别见表1 ～表4 。矿石的氧化程度高，氧泥质氧化矿，矿石中4 0 ％为伊利云母，即硅铝酸盐， 化率为8 7 ．9 8 ％，其中自由氧化铜占6 7 ．3 8 ％，结合粒度为一1 0 肛m ，遇水膨胀易泥化。增加酸耗的金属 氧化铜占2 0 ．6 0 ％。铜主要赋存在孔雀石 蓝铜 氧化物钙、镁、铝合量占1 5 ．4 8 ％。 表1 试验矿样成分 T a b l e1 C o m p o s i t i o no ft e s ts a m p l e 成分 C uF e S C a O M g OA 1 2 0 3 3 ．2 l A u l 0 ．2 8 S i O ， 4 2 ．0 5 A 9 1 ’ 1 2 ．O O M n 0 2 O ．5 9 烧失 5 ．3 6 K 2 0 0 ．5 5 水份 2 0 ．0 0 含量／％2 ．3 32 1 ．4 5 成分 N a z O P bZ nC oN i 含量／％0 ．0 6 70 ．2 30 ．1 0 0 ．0 0 3 10 ．0 0 2 1 1 单位为g ／t 。 表2 试验矿样铜物相分析 T a b l e2M i n e r a ld i s t r i b u t i o no fc o p p e ri nt e s ts a m p l e 表3 试验矿样的矿物组成 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o no ft e s ts a m p l e 表4 试验矿样的粒级分布 T a b l e4P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no ft e s ts a m p l e 1 ．3 主要仪器、设备与试剂 自制园盘制粒机，巾内8 0 0 m m 1 5 0 m m ；粒矿水 份测试仪，S C A 9 0 2 C ；P H S 一3 酸度计；自制浸矿柱 夺内9 8 m m l m ，中内2 3 5 m m 2 m ，巾内2 3 5 m m 3 m ； 自制复合粘结剂；工业级9 5 ％- - 9 8 ％硫酸。 1 ．4 试验过程 制粒。称取一定量矿样，放入园盘制粒机内 制 粒机倾角4 5 。，转速2 2 r ／m i n ，并加入适量的复合粘 结剂及浸矿剂进行制粒。制好的粒矿直径为2 ～ 2 0 m m 不等，粒矿需经一定时间堆放固化使其具有 一定湿强度，固化时间为4 d 以上。 柱浸。将固化好的粒矿装入矿柱，控制溶浸液 以一定的流速通过矿柱，自上而下流进集液桶为浸 出液。溶液循环浸出，直到浸出液铜浓度达到规定 浓度后视为合格液输送至萃取电积回收工序。没达 到的补加酸返回高位槽重新淋浸。浸出过程定期取 样分析C u ，F e 和H E S 0 4 浓度，并测定溶液p H 值。 2 试验结果及分析 由于对制粒粘结剂配比、用量、制粒水份，固化 时间等酸性介质制粒工艺参数已获取了经验数据 以下各表中制粒粘结剂用量为0 ．4 0 ．6 k g ／t 矿，粒矿总水分为2 7 ％～3 0 ％，粒矿直径为2 ～ 2 0 m m ，粒矿固化时间为4 d ，此次制粒柱浸试验主 要就预处理硫酸浓度、堆矿高度、喷淋布液制度及浸 矿时间等制粒堆浸工艺参数进行优化试验，目的是 为现场半工业试验提供必要的工艺技术数据。 2 ．1 制粒硫酸浓度 制粒硫酸浓度分别进行了4 0 0 ，5 0 0 ，5 3 5 9 ／L 及 不加硫酸四种条件试验，试验均在, ／0 8 m m l m 的 万方数据 8 8有色金属 第6 1 卷 小浸矿柱中进行循环浸出，试验结果见表5 。试验 结果表明，铜浸出率随制粒硫酸浓度的增加而增加， 制粒预加酸的铜浸出效果明显比制粒不加酸好很 多，小柱一3 比小柱一4 铜浸出率提高了近2 倍。从 浸出率及酸耗的成本综合考虑，制粒硫酸浓度为 5 0 0 9 ／L 更为合理，既保证了较高的铜浸出率，又使 酸耗不会太高。 表5 制粒硫酸用量试验结果 T a b l e5E f f e c to fs u l f u r i ca c i dd o s a g ei np e l l e t i z i n go nl e a c h i n gp r o c e s s 柱号 籼／ g 绷L “ - 凇t 鼢／帅d ‘鼬淝／ g L 评“ - 1 撇 ．度渐篙粹／栅 k g ．。嚣 小柱一14 0 084 ．1 77 6 ．2 27 9 ．0 8 小柱一25 0 084 ．5 88 7 ．2 3 8 7 ．4 2 小柱一3 5 3 584 ．7 7 8 9 ．3 39 7 ．8 6 小柱一4081 ．3 93 0 ．2 13 4 ．3 2 固定条件矿量，8 - 5 1 9 ；堆矿高度，1 m ；浸矿剂浓度，3 ～1 0 喷淋强度，前期2 0 ～2 5 L 。m q ．h 一‘ 中后期1 0 ～ 一2 - 。l x J 。g／L；14L mh 注硫酸总用量为制粒和浸出硫酸用量的总和，没扣除余酸。 2 ．2 堆矿高度 矿石的堆高分别选择为1 ，2 ，3 m 三种，试验分 另I 在巾内9 8 m m l m ，巾内2 3 5 m m 2 m ，夺内2 3 5 m m 3 m 的小柱、中柱、大柱中进行，结果见表6 。表6 结 果表明，随着堆高的成倍增高，浸出时间也成倍增 加，单位面积的矿石处理量提高5 0 ％。2 柱与3 柱铜浸出率及酸耗均接近，这说明堆矿高度不会影 响浸出率及酸耗，仅会影响浸出时间。浸出时间随 堆矿高度的增加而延长，2 柱与3 柱如适当延长 浸出时间铜浸出率及酸耗有望达到或接近1 柱的 水平。浸终塌陷度的测定可间接反映粒矿的湿强 度，粒矿的湿强度将随堆矿高度的增高而下降；浸终 矿堆溶液最大渗透速度的测定有助于考察浸出结束 时矿堆的渗透性，矿石经2 5 d 循环浸出，堆高3 m 的 3 柱矿石仍具有良好的溶液渗透性。 表6 制粒柱浸堆高试验结果 T a b l e6E f f e c to fc o l u m nh e i g h to nl e a c h i n gp r o c e s s 注表6 中硫酸总用量为制粒硫酸用量和浸出硫酸用量的总和，但没扣除余酸。 2 ．3 浸出喷淋布液制度及预加酸方式 试验在3 个巾内2 3 5 m m 2 m 的浸矿柱中进行， 分别考察在不同的喷淋布液制度以及不同的预加酸 方式条件下铜的浸出效果，试验结果见表7 。表7 结果表明，6 柱间歇喷淋与5 柱连续喷淋的铜浸 出率接近，但6 柱的浸矿时间比5 柱多了4 d ，酸耗 也略多些。由此可见，间歇喷淋比连续喷淋无明显 优势而且还将增加浸出时间。结果还表明，矿石全 部酸化制粒的5 柱与矿石部分酸化制粒的8 柱的 铜浸出率也相近，但浸矿时间却比8 柱少了l O d 。 酸耗比8 柱多了2 0 ％，这是因为l O m m 以上块矿 没酸化预处理，固化期间也不可能提前与酸反应，而 推迟了浸矿时间。由于工业生产中需少量块矿做粒 矿表面的覆盖层以减轻喷淋液对粒矿的喷蚀，建议 今后生产中可采用l O m m 以下碎矿酸化制粒， l O m m 以上块矿仅酸化不制粒，这样既可减少制粒 矿量及酸耗，降低成本，又可缩短浸出时间。 2 ．4 最佳柱浸工艺参数组合试验 将优化后的最佳工艺接参数组合后在7 柱中 进行了3 m 堆高的柱浸试验，结果见表8 。根据7 柱浸试验结果，为下步现场扩大试验推荐的制粒条 件、浸出工艺参数及技术指标列入表8 。5 ～8 各 柱浸试验的铜浸出率、浸出液含铜浓度随浸出时间 的变化曲线见图1 和图2 。 万方数据 第1 期黎湘虹等鑫泰含泥氧化铜矿制粒预处理堆浸工艺 图1 柱浸铜浸出率随浸出时间的变化曲线 F i g ．1 E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nc o p p e r l e a c h i n gr a t ei nc o h l m n 图2 柱浸浸出液铜浓度与浸出时间的变化曲线 F i g ．2 E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nc o p p e rc o n c e n t r a t i o n i nc o l u m nl e a c h i n gs o l u t i o n 表7 喷淋布液制度及预加酸方式试验结果 T a b l e7R e s u l t so fl e a c h i n gs o l u t i o nd i s t r i b u t i o nm a n n e ra n da c i dp r e t r e a t m e n tt e s t 柱号喷淋制度预加酸方式浸矿时间／d 液汁铜浸出率／％实际酸耗／ k g t ～1 矿 2 ’ 5 8 连续喷淋 全部酸化制粒2 08 1 ．8 2 7 0 ．3 4 6 ”间歇喷淋1 全部酸化制粒2 0 4 为休歇停喷8 1 ．7 47 3 ．7 4 8 0 连续喷淋部分酸化制粒” 3 08 0 ．1 55 8 ．6 2 1 每周喷5 d 停2 d ；2 为扣除余酸后的酸耗；3 一1 0 r a m 矿石酸化制粒， 1 0 r a m 矿石不酸化不制粒。 表87 柱浸试验结果及扩大试验推荐的工艺参数和技术指标 T a b l e8L e a c h i n gr e s u l t so f7 8c o l u m na n dr e c o m m e n dt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sa n di n d e x e sf o r p i l o te x p e r i m e n t 3结论 采用制粒预处理～薄层堆浸湿法提铜新工艺处 理湖北大冶鑫泰矿业公司4 矿体含泥氧化铜矿，矿 石经酸化制粒后，堆高3 m ，粒矿经硫酸2 5 d 循环喷 淋浸出，渣计铜浸出率7 8 ．0 2 ％，实际硫酸总酸耗 即扣除余酸 为3 ．5 7 t ／t 铜，浸矿结束后矿堆溶液 最大渗透速度为1 3 5 9 ．2 L ／m 2 。h ，矿堆仍具有良好的 万方数据 有色金属 第6 1 卷 渗透性。堆矿高度不影响浸出率，仅影响浸出时间， 可根据堆场面积大小选择堆矿高度为2 ～3 m 。与常 规堆浸相比酸化预处理可大幅度提高铜浸出率，制 粒酸化预处理比制粒不加酸的铜浸出率提高2 倍。 预处理加酸方式建议采用l O m m 以下矿石酸化制 粒，l O m m 以上矿石仅酸化不制粒。柱浸试验浸出 液透明清亮，可避免第三项的产生，降低萃取剂的消 耗。 A c i d i f i e dG r a n u l a t i o nP r e t r e a t m e n t - H e a pL e a c h i n gP r o c e s s i n go f A r g i l l i o u sO x i d i z e dC o p p e rO r ef r o mX i n t a iC o ．L t d ． L IX i a n g - h o n 9 1 ，L IC h e n g - y u 2 ，W A N GH u i 3 1 ．J i a n g x iR e s e a r c hI n s t i t u t eo fE n v i r o n m e n tP r o t e c t i o n ，N a n c h a n g3 3 0 0 2 9 ，J i a n g x i ，C h i n a 2 ．J i a n g x iE n v i r o n m e n t a lR a d i a t i o nM o n i t o r i n gC e n t e r ，N a n c h a n g3 3 0 0 2 9 ，J i a n g x i ，C h i n a ； 3 ．C h a n g s h aI n s t i t u t eo fM i n i n gR e s e a r c h ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 2 。C h i n a A b s t r a e t I no r d e rt oo p t i m i z et h ep a r a m e t e r sa n dd e r i v et h er e f e r e n c ef o rp i l o tt e s t ，t h et e c h n o l o g yo ft h ea c i d i f i e d g r a n u l a t i o np r e t r e a t m e n t h e a dl e a c h i n gp r o c e s s i n go fa r g i l l i o u so x i d i z e dc o p p e ro r ef r o m4 o r eb o d yo fD a y e X i n t a iC O ．L t d ．i si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o p p e rl e a c h i n gr a t ei nv i e wo fr e s i d u ei s7 8 ．0 2 ％f o r 2 5 ds u l f u r i ca c i ds o l u t i o ns p r a yl e a c h i n gi np e l l e t i z e do r eh e a pw i t h3 mh i g h ．T h ea c t u a lc o n s u m p t i o no ft h es u l f u r i ea c i di s3 ．5 7 t ／t C u ．T h ep e r m e a b i l i t yo ft h eo r eh e a pi ss t i l lw e l le n o u g ha f t e r2 5 dl e a c h i n g ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；a r g i l l i o u so x i d i z e dc o p p e ro r e ；g r a n u l a t i o n h e a dl e a c h i n g ；c o l u m n l e a c h i n g 万方数据