氧化銅礦硫酸攪拌浸出試驗研究

蘭瑋鋒

（江西江鎢鈷業有限公司，江西 贛州 341000）

酸浸工藝是氧化銅礦石處理的主要工藝，適合處理以酸性脈石為主的礦石，常用于從低品位、表外礦、殘礦中提取銅。浸出劑一般選用硫酸，不宜處理含高鈣鎂碳酸鹽的礦石。酸浸工藝主要包括堆浸、池浸、原地浸和攪拌浸出。其中堆浸法由于操作簡單、投資省、見效快而得到廣泛的應用。堆浸法常用于處理低品位氧化銅礦以及剝離的表外礦石，通過噴淋或滴淋的工藝進行浸出。針對含泥高的氧化銅礦，人們可通過制粒或分級堆浸增加滲透性，提高銅浸出率，縮短堆浸周期。地下浸出是針對品位低、不易開采或工程地質條件復雜的礦石直接浸出的一種方法，相比常規技術開采更具有經濟性。氨浸工藝可用來處理高堿性脈石的氧化銅礦，氨浸液對銅和脈石組分具有較高的選擇性，浸出液中雜質含量較低[1-4]。

工業生產中通常采用硫酸浸出-萃取-電積工藝處理高品位氧化銅礦。本文主要介紹了該氧化銅礦硫酸攪拌浸出試驗研究。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

本次試驗原料選用的是高品位氧化銅礦，其主要化學成分和銅的物相分析分別如表1、圖1所示。

表1 氧化銅礦主要化學成分

通過物相分析結果，筆者發現，該氧化銅礦中的銅主要以孔雀石、藍銅礦兩種形式存在，共占其礦石總銅量的93%；其次是以硫酸銅形式存在，此外還有少量銅與鐵或硅相結合。

1.2 試驗方法

硫酸攪拌浸出試驗：首先按一定液固比將礦樣與水在燒杯（2 L）中混合漿化，升溫到一定浸出溫度后，根據硫酸用量將硫酸緩慢加入燒杯中，浸出過程保持攪拌，并使用pH計監測礦漿pH值變化，關注溫度變化。試驗考察浸出溫度、浸出時間、硫酸用量及礦石粒度等因素對氧化銅礦攪拌酸浸出效果的影響。

圖1 氧化銅礦中銅的物相分析結果

1.3 試驗基本原理

該氧化銅礦中的銅主要以碳酸鹽礦物形態存在，包括孔雀石（Cu2CO3（OH）2）、藍銅礦（Cu3（CO3）2（OH）2）。氧化銅礦硫酸浸出的主要反應如下：

2 試驗結果與分析

2.1 浸出溫度及硫酸用量對氧化銅礦浸出的影響

浸出硫酸用量及浸出溫度條件試驗考察了不同溫度下，硫酸用量在100～150 kg/t礦變化時對氧化銅礦樣浸出效果的影響，并根據初始硫酸添加量和浸出終點溶液酸度測算實際酸耗。

試驗條件：浸出時間2 h，浸出液固比4，攪拌速度300 r/min，礦石粒度小于200 μm占比80%（P80200 μm）。圖2反映硫酸用量和反應溫度對浸出效果影響。

如圖2所示，在室溫條件下，隨著硫酸用量的增加，從100 kg/t礦至140 kg/t礦，浸出終點酸度升高，但終點Cu浸出率增幅較小，Cu平均浸出率約為91.5%。

在浸出溫度60℃的條件下，增加硫酸用量從110 kg/t礦至150 kg/t礦，試驗發現Cu終點浸出率稍有提高，平均浸出率約為92%。

圖2 浸出溫度和硫酸用量對氧化銅礦浸出的影響

通過時間取樣分析，本文發現在常溫和加熱（60℃、80℃）條件下，終點Cu浸出率變化略小。但是，隨著溫度的升高，Cu的浸出速度明顯加快，表明加熱能夠提升浸出效率，在加熱條件下浸出15 min后Cu浸出率達到85%，延長反應時間至1 h，銅浸出率達到90%，繼續延長浸出時間Cu浸出率緩慢增加。

上述試驗結果表明，該氧化銅礦中銅的浸出速度較快，提高浸出溫度和硫酸用量，氧化銅礦Cu浸出率有所提高，但是增幅較小。浸出溫度升高，酸耗相應增大。因此，推薦常溫下浸出，硫酸用量100 kg/t礦，浸出時間2 h，此時Cu浸出率約為91%，浸出液含Cu 10 g/L，終點pH值1.7，浸出渣含Cu 0.5%。

2.2 磨礦粒度條件試驗

氧化銅礦經鄂式破碎后，在棒磨機中進行細磨后得到P80200 μm、P80150 μm、P80105 μm和P8074 μm四種粒度的氧化銅礦樣，分別進行常溫攪拌浸出。

試驗條件：常溫，浸出時間2 h，浸出液固比4，硫酸用量100 kg/t礦，攪拌速度300 r/min。礦石粒度對浸出的影響如圖3所示。

磨礦粒度條件試驗結果表明，在常溫和硫酸用量100 kg/t礦的條件下，礦石粒度越小，浸出反應速度越高，浸出終點酸度值低，總耗酸量增加。但本文發現浸出時間到達2 h時，不同礦石粒度原料的銅最終浸出率基本一致，表明此時礦石粒度對銅的浸出率影響較小。考慮到磨礦能耗較高，筆者推薦該氧化銅礦硫酸攪拌浸出的礦石粒度為小于200 μm的顆粒占比80%。

圖3 磨礦粒度對氧化銅礦浸出的影響

2.3 浸出渣物相分析

氧化銅礦在推薦條件試驗下進行酸浸試驗，過濾得到浸出渣并對其進行物相分析，如圖4所示。結果表明，浸出渣中銅成分主要為鐵礦物和硫化銅，其次為孔雀石和藍銅礦，此外還有少量的銅分布在硅酸鹽中。

圖4 氧化銅礦浸出渣中銅的物相分析

3 結論

物相分析結果表明，該氧化銅礦中銅主要以孔雀石、藍銅礦形式存在，共占礦石中總銅量的93%；其次以硫酸銅存在，此外還有少量銅與鐵或硅相結合。氧化銅礦硫酸攪拌浸出試驗條件優化為：反應溫度常溫、硫酸用量100 kg/t礦、浸出時間2 h、浸出液固比4、礦石粒度小于200 μm占比80%。

在推薦的浸出條件下，Cu浸出率在91%以上，浸出液含Cu 10 g/L，終點pH值1.7，雜質含量低，滿足后續萃取工藝條件。浸出渣物相分析結果表明，銅主要分布在鐵礦物和硫化銅中，其次分布在孔雀石和藍銅礦中，此外還有少量的銅分布在硅酸鹽中。

1 王 瑋.氧化銅礦硫酸攪拌浸出工藝研究[J].中國資源綜合利用，2016，34（12）：23-25.

2 張景繪.復雜難處理氧化銅礦制備高純電積銅的新工藝及理論研究[D].昆明：昆明理工大學，2013.

3 宋志鵬，胡國榮，彭忠東，等.碳酸銨溶液浸出非洲氧化銅礦的研究[J].礦冶工程，2008，（3）：84-87.

4 王雙才，李元坤，史光大，等.氧化銅礦的處理工藝及其研究進展[J].礦產綜合利用，2006，（2）：37-39.