美国原地浸出采铜技术研究的新进展.pdf

调 f ， 『 ， ， 厚 履 ，募f列 一 j 美国原地浸出采铜技术研究的新进展 核 I l 啦部陈 顺妹 __ 一 拍≯ ／ 提要 {本文介绍了美国原地浸出 采铜技术研究畸进展倚 ，包括地质条件． 井型布置， 钻 井缩 构 ．试验情况爰发展前罱． 一 、j 既迹 8 0 年代，美国锕工业在世界市场中一直 难 以与国外采矿公司相抗 衡，主要 问题是生 产成本 高。美国矿业 局认为要 解决 生产成本 高的阀题 ，必须采 用新的 技术 ， 目前正在 努 力研究的新技术之一是原地浸出采矿法，即 是将稀 的化 学试 剂溶浸液在加压下经注 渡井 注入到矿体 中，使其 循环 通过含矿 层 以溶解 目的金属 ，将溶解 了金 属的浸 出液 从抽液井 抽 至地表，经溶剂萃取 电解厂处理 回收 所需 金属。 回收金属后 的贫液，经补充试剂 后返 回矿 体重复使用 如 罔1 。 圈1 原地浸 出采矿 法示 意圈 矿业局认为原地浸出采矿法比常规采矿 法 所需的基建投资费用 低，节省劳力 ，安全 性 好，对环境的污染少 ，生产成本低 ，可 回 收 用常规采矿法不能经济 地开采 的那 些小 的 或品位低的矿床 。 7 O 年代初美 国矿业局就开始了这项技术 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 4 ／ 的研究，并于中期成功地应用于开采得克萨 斯州南部和怀俄明州的砂岩型铀矿床 在这 一 期间还有肯尼科特锕业公司在亚和 J 桑那州 的萨福德铜矿 ，Oc c i d e n t a l 物公司在 范 带 克铜矿及其公司进行过原地浸出采铜技术的 研究和试验。试验结果未见发表。 8 O 年代后期矿业局想通过研究 ，用原地 浸出采矿法模拟 国内铜 的生产 过程 ，并 由科 学应 用 国际公司 编写 了一本 原地浸 出采铜 通用设计手 册 ，其内容包括 1 ． 原地浸 出采铜系 统 中每一步骤 的方 法 及设计要点，每一阶段的费用估算方法J 2 ． 确定4 2 种可 能的原地浸出方案 中最 佳 的一种方法J 3 ． 列出必须满足开发一个 业性 设计 的 现 场各特定参数，介绍 测定这些参数的实验 富试验和现场试验 的方 法} 4 ． 根据井场 、溶剂 萃取 电解 厂 的总 投资和作业 费用对 资金回收贴现 现金流量进 行经济 分析 J 5 ． 介绍环境保护方法。 手 册为工程 的开发 设计及 费用分析提供 丁灵活性 和作 业参数。 1 9 8 9 年 4月矿 业局在 亚利桑那 州菲 尼克 斯举行 一次原地浸出采矿技术 转让 层，会 议 集了过去 5年多来矿业局对 原地浸出采铜 技术研 究的成果。介绍 了研 究概况，原地浸 出采矿指 南 、潜在 的环境影 响及其他有 关的 技术 。 一 21 维普资讯 二、 现场研 究实例 矿业局 为证实手册 的实 用性和表明原 地 浸} 【 j 采 铜在技术上 的可行性 ，] 9 8 8 年选 定弧 刺桑那州的圣塔克鲁斯为现场试验场，拨避 汁手册各 参数 设 计井场 ，计划 ￡年完成。 1 ． 地质条件 应 用原 地浸； *采矿技术必须 满足三个l条 件 a ． 浸 出剂必须能 与 日的金属矿物 接触 ， b． 目的金属矿物必须为浸 出剂选择性 地 溶解 c ． 溶解了金属的浸出液必须 流 向 抽 液 井 。 地质条 件包 括地形 、基岩 类型、密度 、 地下水流向、矿床埋藏深度 、含矿层厚度 、 渗透 率 以及矿石储量 、平 均 品位 ，孔 隙充水 程 度等 。圣塔克 鲁斯 为斑 岩 铜 矿 床 ，储 量 l 3 ． 6 亿t ，平均品位0 ． 6 ％，其中6 5 ％为氧 化 矿，埋藏深凌3 6 5 9 ] 4 m，上层为疏松的 砂 砾冲积层，基岩 主要 为 前 寒 武 纪 花 岗 岩 8 0 ％，各类侵入 的拉 拉米 L a r a mi d e 。 石英 二长岩和花 岗长石闪 长岩斑岩 2 0 ％ 。 上部 为硅 孔雀石 、下部为氯铜 矿 见 图 2 南于埋藏太深不宜用露无法开采，而品位太 低也 不宜 用地下法开采 ，但矿床 完全充水， 从来开发过、裂隙高度 发育，氯铜矿矿石中 几乎全部铜都 充填 在裂隙 中，浸 出剂容 易接 触铜 矿物 。矿 韭局 认为这种矿床最适宜用原 地浸 出法开采 ，因此决定在这个矿床进行现 场研 究 。 2 ． 井型椎置 和试验情况 试验井布置在s C 一1 9 勘探孔周围。 井场 由两个互相搭接的 5点型浸出井组成，注液 井在中央处， 4 个抽液井分别布置在 4个角 上，井深为 5 7 0 m，抽液井 之 间 的 距 离 为 3 8 ． 7 m，周围钻有水文特性监测孔和地下水 监测孔。注液井、抽液井用旋转钻机钻凿， 钻进液中加入聚合物以降低其对矿层渗透件 一 3 2 一 T 图2 试 验场割面 图 的影 响。钻 孔穿透 上部的硅孔雀石矿化层， 进行 注水 试验 ，然后继续钻进 ，直 至钻 穿下 部的氯铜 矿层，再进 行注水试验 ，试验 后在 孔中安装玻璃纤维加强塑料套管，用水泥浆 固孔直至地表，下套管前后进行测井，获取 基岩特性资料，测定水泥的粘结情况。初始 注水试验于1 9 8 9 年 8月完成，试验结果令人 鼓舞 。 1 9 9 0 年 6月在 5点型井场中进行抽水和 干扰试验，获取试验区的水文资料，试验矿 层厚度 为 6 1 1 7 1 ，离地表约4 8 8 m。 1 9 9 1 年3 月1 4日进行示踪试验 ，用 氯 化 钠／溴化钠作示踪剂，示踪剂从 注 液 井 注 入，从其他 4个抽液井抽出，注 入 率 约 为 1 ． 4 5 1 ／ s ， 4个抽液井的总抽液率为1 ． 5 1 ／ s ， 抽 液率约大于注液率 5％，以便 形成 一锥 形 液面下降区，确保溶浸液在所要求的试验区 域内流动。试验中所获得的渗透率数据可作 为 申请在浸 出作 业 中注入 5 的硫酸 的许 可 的依据。一 旦获得批准，工程将 按 计 划 进 行， 包括建一座半工业性， 处理能力为 3 ． z l ／ s 的溶剂萃取一 电解厂 ， 估计年产阴极铜 9 9 3 t 。 这一期 间还进行过氯铜矿 、硅孔 雀石硫 有 色矿 山-- 1 9 9 2 ． 4 维普资讯 们， f ， 哆 ， 研 1 务 Jf} 格林斯克里克矿的生产与环保 Si m o n W 日 | ke r 格 林斯 克 里 克 G r e e n s G r e e k 矿 位 于阿拉斯加 ，作 为美 国最大银生产者 ，环 境 保护成绩显著。矿山处于北极环境，被大海 所包围 ，环保 至关重要 。 该矿 的2 5 0 名矿 工 ，选矿厂 和现 场 管 理 人 员以及工程 师都不居住在矿 上，每天 往返 于矿 山和住所 之间。摆渡船是职 工的主要水 上交通工具，码头距矿山 2 o k m，靠汽 车 运 输。岛上覆盖着云杉森林，海 拨2 8 0 m。 该矿 是 合资企韭 ，肯尼科 特 公 司 拥 有 5 3 ． 2 资金 ，赫克 拉采矿公 司、C S X公司和 埃克萨拉斯公 司 分 别 占2 8 ． 4 、1 2 ． 6 ％和 5 ． 8 。现在 ，矿 山 日出硫化矿 l 0 5 0 t ，超 过 设计产量 1 O ，选厂给矿 品 位 为Z 9 1 O ％， ’ P b 5 、Ag 7 5 O g ／t 、 Au 3 ． 8 g ／t 。 矿 山 于 1 9 8 7 年开始建设， 1 9 8 9 年1 2 月投产，基建投 资 包括勘探、开发和建设1 1 4 0 0 万美元。 根据 初期 勘探储量估计 ，生产 年 限 至 少 l 0 年 。生产 的精矿运往英 国 、南 朝 鲜、 比 利 ， ， 时，意大利干 J l 法 国。 ≯ 阁以碾 格椿斯竟 星竟矿 位置 囝 酸浸 出试验 ， 以获取 浸 出液 的含铜浓度 、馥 耗及浸 出率等参数 。研究 出一种 原地浸 出采 铜计算机成本模型，为工业性生 的可行性 提供一种系统性分析方法。近年的研究结果 发 表于美国矿 业局 原地浸 出采矿 技术转让 会 文集” 1 9 8 9 年 4月 。 三、发展前景 原地浸 出采铜技 术 目前仍 处于小规模生 产试验 阶段 ，据预测要 到2 1 世 纪才能真 正应 用于大规模工业性生产。但这是一种有前途 的采 矿方法 ，其 成本 低 、环境 效益好。美 国 有 色矿 山 一 1 9 9 2 ． 4 西 部有 1 5 ～2 O 个大型氧化铜矿床 适宜 用这种 方 法开采。一旦试验成 功，会 像原地浸 出采 铀技术一样广泛地应用于工业性生产 。 我 国的铜矿储量大 多属 中小型矿 床 ， 分布于全国备地，其中有许多低 品位斑岩型 矿床，是否可以考虑用原地浸出采矿技术开 采，以降低成本，充分利用资源，有利于环 境 。另 外，我国原地提 出采铀 技术 已于8 O 年 代中期试验成功，现 已建成第一座原地溶浸 型采铀矿山，有许多技术和经验可以借鉴。 参考 文献 略 责任编辑黄燮中 ～ 2 3 ～ 彤 ，， 维普资讯