分析銅濕法冶金現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

楊習(xí)威，張吉明，孫宇輝

（中金嵩縣嵩原黃金冶煉有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471400）

自從濕法冶金技術(shù)研發(fā)以來，被廣泛應(yīng)用，在礦產(chǎn)資源的保護(hù)性開發(fā)以及利用等方面，起到了重要的作用。隨著冶金行業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排以及環(huán)境保護(hù)的要求不斷提高，對冶金技術(shù)的應(yīng)用環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等，有了更高的要求。這需要不斷提升濕法冶金的環(huán)保水平，推動冶金行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

1 銅濕法冶金技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

自1968年發(fā)展到現(xiàn)在，世界范圍內(nèi)已經(jīng)設(shè)計建設(shè)并且運轉(zhuǎn)了大約50家浸出-溶劑萃取-電積廠。美國擁有16家，在2000年時，銅產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到55.75萬噸，占據(jù)其精煉銅產(chǎn)量的28%。1980年，智利使用溶劑萃取-電積工藝，進(jìn)行銅生產(chǎn)，只有1.5萬噸；到2000年成為了世界最大的銅生產(chǎn)國家，擁有21家生產(chǎn)工廠，年生產(chǎn)量達(dá)到134.73萬噸，占據(jù)其精銅總量的51%。目前，溶劑萃取-電積工藝已經(jīng)很成熟，憑借低成本和低風(fēng)險優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用[1]。

自該工藝應(yīng)用以來，我國不斷加大對浸出、萃取工藝等的研究力度。在80年代以后，已經(jīng)形成了較為完整的工藝，被逐漸推廣應(yīng)用。到了90年代，國際銅濕法冶金技術(shù)加速發(fā)展，我國銅生產(chǎn)以及市場受到國外的沖擊增加，使得銅濕法冶金技術(shù)研究，成為了科技攻關(guān)的重點內(nèi)容，推動著我國銅濕法冶金的發(fā)展和應(yīng)用。當(dāng)前，我國擁有的大規(guī)模銅生產(chǎn)企業(yè)如下：①德興銅礦廢石的細(xì)菌浸出-萃取-電積試驗廠，年產(chǎn)量能夠達(dá)到2000噸；②紫金礦業(yè)公司硫化銅礦細(xì)菌浸出-萃取-電積試驗廠，年產(chǎn)量1000噸。③中條山銅礦峪礦就地酸浸-萃取-電積試驗場，年產(chǎn)量為500噸。

2 銅濕法冶金技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 我國銅資源和生產(chǎn)分析

從資源擁有情況來說，我國銅礦產(chǎn)資源較為匱乏，而且品位低，質(zhì)量不高。就生產(chǎn)廠情況來說，大型礦比較少，中小型礦很多。貧礦很多，但是富礦很少。就銅采選角度來說，具有難度大的特點，尤其是選礦，因為原礦品位很低，加之礦物組成成分較為復(fù)雜，增加了選礦成本和難度，而精礦品位比較低，增加了冶煉的難度。采用的銅濕法冶金，具有投資省和生產(chǎn)成本低特點。采用火法進(jìn)行銅生產(chǎn)，每噸投資大約6.5萬元；采用銅濕法冶金，每噸投資大于1.5萬元。

2.2 銅濕法冶金技術(shù)分析

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，我國現(xiàn)擁有的有色金屬資源，其中70%為低品位。比如銅，有色金屬銅70%以上都需要進(jìn)口，當(dāng)前擁有的銅資源，大約2/3是低品位銅礦。隨著尾礦利用問題的日益突出，帶動著銅尾礦微生物冶金技術(shù)的深度研究，意在解決低品位銅尾礦利用率低下的問題。銅濕法冶金的原理為浸出-萃取-電積，關(guān)于硫化銅礦石，目前研究最多并且發(fā)展最快的技術(shù)，為生物氧化浸銅。在實際應(yīng)用中，用于生物浸出的微生物，具體包括氧化亞鐵硫桿菌以及氧化硫桿菌。能夠在35℃以下的高酸以及重金屬濃度比較高的極端環(huán)境中生存。從機理角度來說，細(xì)菌氧化浸出主要是通過細(xì)菌吸附到礦物表面，進(jìn)而和礦物發(fā)生作用，使得礦物能夠溶解[2]。

從技術(shù)應(yīng)用角度來說，生物菌浸出具有較強的技術(shù)優(yōu)勢，比如無污染和操作簡單等。最新的微生物浸出工藝，在實際應(yīng)用中，向尾礦中，加入一定的微生物細(xì)菌、硫酸亞鐵等，提高銅的浸出率。

照比常規(guī)的浮選法，微生物浸出工藝的應(yīng)用，采用的是原位浸出法，不需要重新搬運尾礦石，而且也不需要破碎以及選礦，只需要在堆放原地，進(jìn)行生物細(xì)菌溶液的噴淋，優(yōu)化了工藝流程，減少了生產(chǎn)成本，促使礦石能夠大量浸出。在銅濕法冶金技術(shù)中，生物浸出作為新興技術(shù)，具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ约凹夹g(shù)優(yōu)勢。

3 銅濕法冶金技術(shù)的發(fā)展方向展望

基于節(jié)能環(huán)保要求，對銅濕法冶金技術(shù)，有著較高的要求，推動著技術(shù)的創(chuàng)新和完善。在此推動下，銅濕法冶金技術(shù)將會朝向以下方面發(fā)展：

3.1 電積工藝

從電積工藝的發(fā)展角度來說，必須要不斷減少電能消耗，進(jìn)一步提高電能效率，進(jìn)而達(dá)到持續(xù)發(fā)展的要求。除此之外，要在不斷增加的電流密度下生產(chǎn)出純度很高的陰極銅，進(jìn)而減少工程投資。從生產(chǎn)實際來說，使用新型陰極材料，可以降低銅電能消耗。在2011年，非鉛陽極的應(yīng)用取得了突破性進(jìn)展，實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。從美國亞利桑那州以及智利的部分電積車間應(yīng)用實際來說，獲得了不錯的成效。使用的非鉛陽極，是在金屬鈦基上，涂上了一層貴金屬氧化物，比如二氧化銥，實現(xiàn)了其性能。因為非鉛陽極不含有金屬鉛，進(jìn)而不涉及陰極銅鉛元素超標(biāo)的問題。在實際應(yīng)用中，不會產(chǎn)生陽極泥，因此不需要定期進(jìn)行電解槽的清理，減少了運行維護(hù)成本。

經(jīng)濟(jì)性是技術(shù)研發(fā)的重要方向，通過提高技術(shù)水平，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。為制造成本更低的銅電積陰極材料，要積極尋找其他金屬材料。從現(xiàn)有的材料來說，304不銹鋼以及LDC雙相鋼具有成本低的優(yōu)勢，而且電積中能夠獲得不錯的性能表現(xiàn)，比如導(dǎo)電性以及可焊性，可有效避免出現(xiàn)導(dǎo)電棒脫離問題。

3.2 浸出工藝

從當(dāng)前應(yīng)用的浸出工藝來說，使用的對浸工藝，雖然技術(shù)簡單而且成本低，但是難以適應(yīng)不斷擴大的生產(chǎn)需求。因此，要進(jìn)行工藝優(yōu)化。對于堆浸效率的優(yōu)化，要注重加大對破碎粒徑的優(yōu)化研究，以及酸的用量以及制粒技術(shù)等。應(yīng)用對浸技術(shù)，通過堆浸建模，最大程度上堆浸性能。在實際應(yīng)用中，通過優(yōu)化操作以及環(huán)境參數(shù)，提高通的浸出率以及回收率。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國的銅濕法冶金技術(shù)水平不斷提升，和國際銅濕法冶金工藝的差距逐漸縮短。隨著銅生產(chǎn)的環(huán)保要求和節(jié)能減耗要求的提升，帶動著銅濕法冶金技術(shù)的發(fā)展。未來，浸出工藝和電積工藝水平將會不斷提升，為技術(shù)的應(yīng)用提供保障。