難選氧化銅礦石和表外銅礦石化學(xué)選礦新工藝

賴淵

紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司

難選氧化銅礦石和表外銅礦石化學(xué)選礦新工藝

賴淵

紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司

低品位銅礦的選礦工藝是提升礦區(qū)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。化學(xué)選礦工藝對(duì)難選的氧化銅和表外銅礦石遴選具有優(yōu)勢(shì)，本文針對(duì)化學(xué)選礦工藝，結(jié)合具體的礦區(qū)，簡(jiǎn)述化學(xué)選礦在難選礦石過程中的應(yīng)用，為難選礦石的選礦提供一定的理論參考和實(shí)踐應(yīng)用。

氧化銅礦石；表外銅礦石；化學(xué)選礦

1　引言

我國(guó)的銅礦資源分布具有的特征：富礦少，貧礦多；伴生的銅礦多，單一的銅礦少；中小型的銅礦分布較多，大型特大型的銅礦較少；分布的礦石比較復(fù)雜，開發(fā)時(shí)需要特有的工藝，開發(fā)條件比較差，難選難采礦較多。在銅礦資分布中，許多硫化銅礦層上存在部分的氧化帶，另外在全國(guó)分布的銅礦資源中，還存在藏量巨大的獨(dú)立氧化銅礦床。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在具有工業(yè)開采價(jià)值的銅礦資源中，氧化銅礦床和混合銅礦床的分布數(shù)量占全國(guó)總礦床的1/4。隨著我國(guó)高品位銅礦的數(shù)量逐漸減少，學(xué)者們紛紛研究低品位銅礦床層的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用，低品味的銅礦已引起礦業(yè)開采界的高度重視，尤其是開發(fā)應(yīng)用成為行業(yè)研究的重點(diǎn)。而表外銅礦較低，該類礦石長(zhǎng)期以來，由于達(dá)不到工業(yè)要求，一直作為廢石丟掉。造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

本文結(jié)合具體銅礦開采，對(duì)難選氧化銅礦石和表外銅礦石化學(xué)選礦新工藝進(jìn)行了說明，旨在為我國(guó)難開采礦床的開采提供理論參考和應(yīng)用實(shí)踐實(shí)例。

2　礦石性質(zhì)分析

本文結(jié)合具體銅礦，該銅礦四號(hào)銅礦區(qū)現(xiàn)有銅礦石168.5萬噸，其中氧化礦數(shù)量占一半以上，平均品位3%-4%，該礦區(qū)的礦石屬于高結(jié)合率、高含泥礦石，利用傳統(tǒng)的浮選法進(jìn)行遴選，選擇效率較低，回收指標(biāo)較差，不能得到有效的利用。該礦區(qū)屬于低品位的花崗閃長(zhǎng)斑巖型表外銅礦，平均品位在0.3%-0.5%，該礦石由于達(dá)不到工業(yè)要求，一直作為廢石處理。出于針對(duì)礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，決定利用化學(xué)選礦對(duì)難選的氧化銅礦石和表外銅礦石進(jìn)行遴選。

2.1四號(hào)礦區(qū)難選氧化礦石

對(duì)氧化礦石的原礦、銅物相、粒級(jí)狀態(tài)進(jìn)行分析研究后發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)的氧化礦石鈣鎂含量不高，主要為硅酸鹽，屬于可溶于酸的銅礦石，適合采取硫酸浸出處理工藝，外觀破碎嚴(yán)重、泥化現(xiàn)象較嚴(yán)重，-300目粒級(jí)的銅礦占有率接近40%，這些均給處理工藝帶來一些影響。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，原礦氧化程度較高，粒徑小，可浸性良好，但是含泥率較高，給處理工藝帶來困難，容易堆積造成死堆，為解決這一難題，采用酸化處理提高浸出率，可以縮短浸礦工期。

2.2四號(hào)礦體斑巖型低品位表外銅礦石

花崗閃長(zhǎng)斑巖體位于礦區(qū)的中部，一般呈現(xiàn)灰色和深褐色，形狀為斑狀。通過對(duì)礦石的礦物成分及含量分析，發(fā)現(xiàn)主要為中長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，不適合采用酸浸處理技術(shù)工藝。表1為該巖石（TSK）與R戴里花崗閃長(zhǎng)斑巖（RDL）平均成分對(duì)比表。從表1中可以看出，兩者的主要氧化物含量基本相同。

表1　巖石化學(xué)成分對(duì)照表

從上表中可以看出，含銅斑巖型礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等，其中一半呈自形結(jié)構(gòu)，晶形破碎，斑銅礦和黝銅礦呈它形，沿黃鐵礦裂隙交代，局部呈邊緣交代結(jié)構(gòu)，主要為網(wǎng)狀構(gòu)造，穿插石英脈兩側(cè)，部分呈浸染狀構(gòu)造，脈壁處礦化強(qiáng)烈。

通過分析可以看出，該表外銅礦石主要為硫化礦，初步計(jì)劃可以采用細(xì)菌浸出技術(shù)處理工藝。

3　化學(xué)選礦工藝分析

3.1工藝機(jī)理

酸浸浸銅：

（1）氧化銅礦酸浸出機(jī)理主要包含以下反應(yīng)：

CuCO3·Cu（OH）2+H2SO4→CuSO4+CO2+H2O

CuSiO3·2H2O+H2SO4→CuSO4+SiO2+H2O

Cu2O+H2SO4→CuSO4+Cu+H2O

（2）萃取機(jī)理主要包含以下反應(yīng)：

萃取［2RH］0+［Cu2++SO42-］→［R2Cu］0+［2H++SO42-］A

反萃［R2Cu］0+［2H++SO42-］A→［2RH］0+［Cu2++SO42-］

硫化礦細(xì)菌浸出機(jī)理：

硫化礦細(xì)菌浸出機(jī)理可以分為三種：直接浸出機(jī)理、間接浸出機(jī)理、混合浸出機(jī)理。

直接浸出機(jī)理：在沒有鐵存在的情況下，細(xì)菌會(huì)直接附著在金屬的表面，侵蝕礦物晶格，從而氧化溶解得到金屬。參與的主要反應(yīng)包括∶

CuFeS2+O2+H2SO4→CuSO4+Fe2（SO4）3+H2O

CuS+O2→CuSO4

Cu2S+O2+H2SO4→CuS+CuSO4+H2O

Cu5FeS4+O2+H2SO4→CuS+FeSO4+H2O

間接浸出機(jī)理：氧化硫鐵桿菌在酸性條件下，使得二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，通礦物中的電化學(xué)作用主要是三價(jià)鐵離子起到作用，細(xì)菌只起到間接作用，其主要的化學(xué)反應(yīng)如下：

Cu2S+Fe2（SO4）3→CuSO4+FeSO4+SO

CuFeS2+Fe2（SO4）3→CuSO4+FeSO4+SO

SO+O2+H2O→H2SO4

混合浸出機(jī)理：在細(xì)菌進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過程中，學(xué)者們認(rèn)為細(xì)菌的直接作用和間接作用同時(shí)存在，只是兩種作用所占的比例存在區(qū)別。

3.2難選氧化礦處理方案

該礦區(qū)的四號(hào)銅礦屬于高含泥、高結(jié)合率的氧化銅礦，如果采用池浸，浸出率太低且浸出液雜質(zhì)含量較高，如果采用洗泥-浸出-100目以下的處理工藝，易造成成本高、難處理等缺點(diǎn)，而采用制粒堆浸效果理想，礦堆具有良好的滲透性，浸出液含銅濃度高，銅浸出率達(dá)76.44%。

難選氧化礦制粒堆浸較好地解決了礦石“死堆”現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用過程中，有的礦區(qū)采用水泥作為粘結(jié)劑，效果較好，但是由于水泥的堿性較高，容易造成耗酸量增加，增加成本。本次處理工藝采用的是中性粘結(jié)劑，取得較好的成果，此工藝的經(jīng)濟(jì)效益比較明顯：制粒堆浸方案每噸礦石處理費(fèi)用增加2-3元，折合增加成本120-150元/t銅，但可提高浸出率10%-20%，效益較為明顯。

3.3低品位表外礦處理工藝

國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，斑巖型低品位硫化礦的處理工藝適宜采取細(xì)菌浸出工藝，針對(duì)此礦區(qū)，該方法直接應(yīng)用存在一定的問題，因?yàn)榧?xì)菌的作用環(huán)境需要保持酸性，但該礦區(qū)的礦石含有較高的鈣鎂元素，礦漿呈現(xiàn)堿性，無法保證細(xì)菌的正常作用條件和環(huán)境。針對(duì)此種情況，需要先對(duì)礦漿進(jìn)行處理，可以向漿液中通入二氧化碳，通過二氧化碳調(diào)節(jié)介質(zhì)的酸性條件，進(jìn)而再利用細(xì)菌浸出處理。通過此方式可以將銅金屬的浸出率提高5%左右，具有應(yīng)用價(jià)值。

4　結(jié)論

化學(xué)選礦新工藝與傳統(tǒng)的選礦冶金工藝相比具有成本低、投資少、能耗低、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是綜合開發(fā)復(fù)雜、難選、低品位銅資源的有效途徑。針對(duì)高含泥、高結(jié)合率的氧化銅礦一般采用硫酸浸出工藝，其中，粘結(jié)劑的優(yōu)選是關(guān)鍵，也是影響其經(jīng)濟(jì)效益和效果的關(guān)鍵。斑巖型低品位的表外銅礦石一般需要先對(duì)漿液進(jìn)行預(yù)先處理，再利用細(xì)菌浸出技術(shù)處理。兩類礦石均需深人開展地質(zhì)勘探工作和工藝礦物學(xué)研究工作，進(jìn)一步查明礦石的儲(chǔ)量情況和工藝特性，以便為今后的研究工作和投資建廠提供依據(jù)。

［1］陳連秀，等.難選氧化銅礦離析-浮選試驗(yàn)研究［J］.新疆有色金屬，2003，（1）.

［2］王成彥.高堿性脈石低難處理氧化銅礦的開發(fā)利用-浸出［J］.礦冶，2001，（4）.

［3］湯雁斌.銅綠山銅鐵礦難選氧化銅礦石化學(xué)選礦工藝探討［J］.中國(guó)礦山工程，2005，（4）.