提高剛果（金）某銅鈷礦濕法冶煉回收率的措施

姚 剛，謝 添，高幫飛，羅 軍，劉芳斌

（中鐵資源集團有限公司，北京 100039）

銅和鈷作為國家重要的戰略金屬，國內銅鈷礦產資源短缺，目前對外依存度分別達到90%和70%以上。剛果（金）銅鈷資源豐富，銅儲量和鈷儲量分別占全球2.7%和50%以上，由于當地勘探開發程度不高，銅資源仍有較大增儲潛力。2002年開始，隨著剛果（金）政局趨于穩定和新礦業法實施，吸引了一些世界礦業巨頭來此投資，中國礦業企業也開始進入剛果（金）礦業市場，鎖定銅鈷資源。2012年以來，一批中資礦業企業抓住市場變局逐步占據了剛果（金）銅鈷資源開發的主導地位，提高了國內銅鈷資源保障能力[1]。

本文以剛果（金）某中資礦山冶煉企業為研究對象。該礦山為銅鈷伴生礦，礦石類型主要為氧化礦，其基本濕法冶煉工藝路線為采用堆浸與攪拌浸出聯合流程提取礦石中有價銅鈷，浸出液經萃取-電積生產陰極銅[2]，萃余液送去生產氫氧化鈷。該礦山配套建設有硫磺制酸和液體二氧化硫工段，副產品蒸汽用于為反應加熱。

1 銅鈷濕法冶煉工藝流程簡介

該礦山濕法冶煉基本流程詳見圖1：銅鈷濕法冶煉基本工藝流程圖。

采出礦石通過二段開路破碎，得到礦石粒度-25mm。經洗礦篩分后，-5mm礦漿送去分級作業，-25+5mm礦石根據銅品位高低情況可選擇通過汽車運輸至堆浸場筑堆或通過皮帶輸送至球磨機。磨礦后礦漿送去水力旋流器分級，分級設備返砂返回球磨機再次磨礦，形成閉路磨礦流程。水力旋流器溢流為合格粒級礦漿，礦石粒度-0.074mm占比80%。

該合格礦漿濃度20%，為減少進入攪拌浸出流程水量，保持濕法冶煉生產系統水平衡，將合格礦漿送入原料濃密機濃縮，濃縮后底流送去壓濾工段進一步脫水，最終濾餅含水量18%。

磨礦脫水后的濾餅通過皮帶送入6個酸浸槽內進行順流連續浸出，向酸浸槽內加入濃硫酸和還原劑SO2。浸出后的礦漿泵送至濃密機濃縮，溢流即為高銅料液，底流經過4級逆流洗滌得到的溢流即低銅料液，4級逆流洗滌后的底流泵送至尾礦庫。高、低銅料液經多級沉降凈化后送入萃取。萃取工段設置5級，包括3級萃取、1級洗滌、1級反萃。反萃后得到的較高濃度硫酸銅溶液送去電積，電積采用直流電解法生產陰極銅。萃取后的萃余液，部分送去攪拌浸出車間，部分用于鈷生產。鈷生產工序主要包括除雜、一段沉鈷和二段沉鈷。一段沉鈷回收率控制在80%，可得到質量較好產品。由于一段沉鈷得到的氫氧化鈷濕料水分含量高達60%左右，為降低運輸成本，鈷濕料經干燥后生產出最終氫氧化鈷產品。

2 銅、鈷損失分布和回收率影響因素

該礦山一般每月可生產陰極銅2000t，生產氫氧化鈷折合鈷金屬量150t。考慮堆浸作業周期長達10個月，且當地每年有一半時間為旱季，一半時間為雨季，一般安排堆浸場在旱季開展噴淋浸出作業。本文僅分析攪浸生產線銅鈷損失分布情況，但對提高堆浸回收率進行了探討。銅鈷損失分布情況詳見表1和表2。

表1 銅損失分布情況

表2 鈷損失分布情況

除雜 廢渣 18.57 7.8二段沉鈷 沉鈷廢液 0.24 0.1其他損失 揚塵、跑冒滴漏 2.86 1.2

圖1 銅鈷濕法冶煉基本工藝流程

2.1 銅損失分布及影響因素

從表1中可以看出，該礦山銅金屬損失主要有浸渣損失、洗滌損失及鈷生產除雜工序的廢渣損失和氫氧化鈷產品中的銅金屬損失。攪拌浸出和逆流洗滌的銅金屬損失分別占總損失的71.67%和12.67%。鈷生產過程除雜和一段沉鈷工序的銅金屬損失占總損失的15%。因此，提高銅回收率的關鍵是提高攪拌浸出過程的銅浸出率，降低浸渣中銅含量，其次是減少鈷生產過程的銅損失，再次是提高逆流洗滌效果，降低銅損失。加強跑冒滴漏管理和陰極銅產品質量控制，也有助于提高回收率。

破碎、磨礦、脫水工序的銅金屬損失較低，主要為礦石卸料、運輸、破碎過程中的揚塵、跑冒滴漏、機械損失等。萃取工序的銅損失很低，主要是跑冒滴漏。電積工序的銅損失較低，主要為生產出的不合格廢銅。

浸渣銅損失原因主要是礦石氧化程度決定了浸出回收率上限，同時磨礦礦漿粒度、浸出礦漿濃度、礦石處理量、浸出pH等生產指標出現波動也會造成浸出率降低。逆流洗滌的銅損失主要原因是洗滌比和洗滌級數不可能無限增加，洗滌過程必然會有一定銅損失，應該盡量避免的損失是由于計量及在線監測設備不準，實際洗滌參數不盡合理造成洗滌效率下降。鈷生產過程中除雜和一段沉鈷工序形成銅損失的根本原因是萃余液含有一定濃度銅離子。

2.2 鈷損失分布及影響因素

從表2中可以看出，該礦山鈷金屬損失主要有浸渣損失、洗滌損失及鈷生產除雜工序的廢渣損失和二段沉鈷廢液的鈷金屬損失。其中攪拌浸出的鈷金屬損失占總損失的68.57%，鈷生產過程除雜的鈷金屬損失占總損失的18.57%，逆流洗滌的鈷金屬損失占總損失的9.76%。因此，提高鈷回收率的關鍵是提高攪拌浸出過程的鈷浸出率，降低浸渣中鈷含量，其次是減少鈷生產除雜工序廢渣的鈷損失，再次是提高逆流洗滌效果，降低鈷損失。加強跑冒滴漏管理，也有助于提高回收率。

破碎、磨礦、脫水、攪拌浸出、逆流洗滌、萃取工序的鈷損失原因和銅損失原因基本一致，主要區別在于鈷生產增加了除雜、一段沉鈷、二段沉鈷和干燥工序。除雜過程鈷損失原因主要是除雜時，少量鈷離子會沉淀進入廢渣，若除雜的電位和pH控制不好，鈷損失會增加。二段沉鈷的鈷損失原因主要是反應pH控制不當。干燥過程鈷損失的主要原因是干燥收塵裝置損壞會造成氫氧化鈷粉塵漏料。

3 提高銅鈷回收率的措施

3.1 提升生產管理

（1）嚴格工藝指標管理。生產實踐中要把回收率細化分解到每道工序，把每個指標落實到分廠、車間、班組、個人。要嚴格執行異常指標管理及考核制度，將工藝運行好壞納入月度工效考核，獎優罰劣，提高員工積極性。

（3）強化工藝及操作培訓，提升標準化操作水平和掌握異常處理辦法。

（4）做好設備維護保養及檢修，保持設備良好運行狀態，避免設備頻繁故障對工藝指標造成較大影響。

（5）加強金屬平衡管理，保持投入產出基本平衡，通過對理論回收率和實際回收率對比分析，查找生產運行中的問題，及時采取措施解決。

（6）加強現場管理，減少跑冒滴漏及機械損失等。各類溶液、礦漿反應槽及泵周圍應設置圍堰及事故池，確保及時回收，避免污染環境。鈷干燥收塵裝置定期檢修維護，及時更換損壞布袋，防止尾氣帶走鈷塵。用于運輸氫氧化鈷的叉車離開干燥區域時應專門清理減少夾帶損失。

（7）堆浸重點是嚴格控制筑堆礦石粒度，改善滲透性，提高回收率。要求送去筑堆的礦石粒度一般控制在-25+5mm，禁止或嚴格控制粉礦-1mm筑堆。由于堆浸過程滲透性會逐漸下降，堆面存水和溝流嚴重時，應及時翻耕堆面，改善滲透性。在舊堆基礎上加高筑堆時，應在舊堆表面鋪設集液管，確保滲透性和浸出率[3]。

3.2 針對性開展技改和工藝優化

（1）礦石原料堆存前要取樣分析，開展攪拌浸出試驗，根據礦石性質分類堆存，找出最優工藝指標指導生產。

（2）攪浸濃密和逆流洗滌工序在合理范圍內應盡量提高底流濃度，同時適當增加洗滌比，改善洗滌效果，減少洗滌環節銅鈷損失。

（3）回收廢液中有價金屬。尾礦庫內低濃度銅鈷溶液循環利用，可輸送至堆浸場噴淋作業，既蒸發水分，有利于保持系統水平衡，又可回收尾礦溶液中少量銅鈷，提高回收率。

（4）從源頭優化，降低鈷生產過程中的銅損失。鈷生產時，含鈷萃余液中的銅進入除雜廢渣和氫氧化鈷產品，鈷產品銷售時銅一般不計價而形成損失。因此，應優化生產方案，從整體上考慮攪拌浸出、萃取和沉鈷工序的聯動生產，攪拌浸出料液pH不宜過低，控制在2.0～2.2較佳，銅濃度不宜過高，控制在6.5g/L～7g/L較佳，并通過調節各萃取級進料液量和回流量優化萃取工藝，把送去沉鈷的部分萃余液中銅濃度降到最低。

（5）增加沉銅工序，回收渣中銅。根據Fe2+、Mn2+等雜質和Cu2+及Co2+的沉淀pH差異，可在除雜（Fe、Mn）工序后設置沉銅工序回收銅，沉銅渣返回攪拌浸出回收銅。

（6）優化除雜工藝，降低廢渣中鈷含量。現場已通過改進布氣技術，將原單根通氣管改造為環形布氣管，并設置大量細小氣孔，這樣氧化性氣體能以微小氣泡彌散在反應溶液中，使鐵、錳等雜質離子氧化程度更充分，降低雜質離子沉淀pH，減少鈷離子沉淀進入廢渣。

（7）開展堆浸還原浸出改造，提高鈷浸出率。堆場礦石含有的高價鈷難以直接通入二氧化硫進行還原浸出，為此設計一套二氧化硫還原亞鐵浸出裝置，預先向噴淋主管路中通入二氧化硫將噴淋液中的高價鐵離子還原為亞鐵離子，然后開展噴淋作業，堆浸鈷浸出率較以前提高了30%。

4 結語

提高銅鈷濕法冶煉回收率，關鍵是要在礦山現有工藝裝備水平條件下狠抓生產管理，確保銅鈷回收不減量。再者是要把科技創新放在重要位置，通過技術升級進一步提高回收率。通過不斷提升生產管理和針對性開展工藝優化技術改造，該礦山銅鈷回收率總體呈上升趨勢，目前銅回收率達到93%，鈷回收率達到78%以上，取得了良好效益。