剛果（布）氧化銅礦回收銅生產實踐

陳廣華

摘要：剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司針對BK 礦區氧化銅礦石性質，采用常壓酸性浸出—濃密機液固分離—溶劑萃取—電積工藝生產陰極銅，獲得了良好的生產指標。介紹了BK 礦區氧化銅礦回收銅生產實踐，總結了生產過程中采取的優化與改進措施，為氧化銅礦石處理工藝選擇及工藝參數優化提供參考。

關鍵詞：氧化銅礦;碎磨;酸浸;洗滌;萃取;電積

中圖分類號：TD952 TF811文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）03-0066-04doi：10.11792/hj20200314

剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司銅鉛鋅多金屬礦位于剛果共和國（剛果（布））第一港口城市黑角市以東 250 km，首都布拉才維爾市以西200 km的尼阿里（Niari）省。該金礦由2個礦區組成：博科松湖礦區（BK 礦區），主要為孔雀石形式的氧化銅礦，BK礦區保有銅礦石總資源量134.7萬t，銅品位5.10 %，銅金屬量6.9萬t;雅閣庫班澤礦區（YK 礦區），主要為鉛鋅銅多金屬氧化礦，YK 礦區可利用高銅礦資源量170.2萬t，銅品位4.56 %，銅金屬量8.2萬t。該金礦分2期建設，其中一期工程為回收BK礦區氧化銅礦，工藝為原礦經破碎、磨礦制漿后，采用常壓酸性浸出—濃密機液固分離—溶劑萃取—電積工藝生產陰極銅，年產電解陰極銅約20 000 t。本文主要介紹了一期工程建設回收BK礦區氧化銅礦生產實踐，為銅礦產資源的開發利用提供借鑒。

1 礦石性質

BK礦區礦石中銅礦物主要為孔雀石及藍銅礦，還有少量赤銅礦、黑銅礦及自然銅;鋅礦物主要為菱鋅礦，其次為異極礦;鉛礦物主要為白鉛礦，其次為鉛硬錳礦、砷菱鉛礬;其他金屬礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦，其次為硬錳礦、金紅石，偶見黃鐵礦等。脈石礦物主要為石英、高嶺石，其次為白云母、長石、白云石、方解石、黃鉀鐵礬等。礦石中銅主要以碳酸銅形式存在，銅分布率為83.13 %;其次以鐵、錳結合銅形式存在，銅分布率為9.02 %。礦石化學多元素分析結果見表1，礦石礦物組成分析結果見表2，銅物相分析結果見表3[1]。

2 選冶生產工藝

選礦工藝采用半自磨+濃縮工藝，磨礦細度-106 μm占75 %～80 %，濃縮產出的礦漿濃度為45 %。濕法銅冶煉工藝為：酸性浸出—濃密分離—高銅溶液精濾及銅萃取—銅電積產出陰極銅;濃密機底流CCD逆流洗滌—低銅溶液精濾及銅萃取—銅電積;尾渣中和等。氧化銅礦漿經硫酸浸出后，送濃密機進行液固分離，濃密機底流礦漿送CCD逆流洗滌，溢流經高銅溶液精濾后進行高銅萃取;CCD底流經尾渣中和處理后送尾礦庫，CCD溢流經低銅溶液精濾后進行低銅萃取。高銅萃余液返回浸出作業，低銅萃余液經中和后作為洗水返回CCD作業;負載有機相進行反萃，反萃后有機相返回銅萃取作業，反萃后富銅液經雙介質除油凈化，凈化后的富銅電解液送電積工序制備陰極銅，電積貧液作為反萃液返回反萃作業。尾礦庫回水經沉淀凈化后返回選礦工序和石灰乳制備工序。銅回收工藝流程見圖1。

2.1 酸性浸出

酸性浸出終點pH值為1.80±，反應時間為2 h，反應溫度為常溫。酸性浸出過程中發生的主要化學反應為：

Cu2（OH）2CO3+2H2SO4

2CuSO4+3H2O+CO2↑。

2.2 濃密分離及CCD逆流洗滌

浸出后的礦漿經泵送入濃密機進行液固分離，濃密機底流經泵送至CCD逆流洗滌工序，濃密機溢流為高銅溶液，高銅溶液自流至高銅溶液貯存池。CCD逆流洗滌工序中，底流依次從CCD1→CCD5經泵送至尾渣中和工序。CCD5→CCD1的溢流為低銅溶液，低銅溶液自流至低銅溶液貯存池。

2.3 浸出液精濾

高、低銅溶液分別經泵送至高銅溶液精濾工序、低銅溶液精濾工序。通過精濾將高銅溶液及低銅溶液中的含固量降低到10×10-6以下，然后再送至銅萃取工序。

2.4 萃取和電積

銅萃取采用2級低萃─1級高萃─1級洗滌─1級反萃串并聯萃取工藝流程，銅萃取劑采用Lix984與260號煤油（體積比為3∶7）。高、低銅萃余液經澄清槽回收有機相后分別自流到高銅萃余液貯存池和低銅萃余液貯存池。負載有機相用含銅35 g/L、H2SO4 180 g/L的電積陽極液反萃，反萃后液中銅質量濃度50 g/L，經澄清、除油后自流至電解液循環槽。

銅電積采用Pb-Ca-Sn合金作為陽極，316L不銹鋼作為陰極。選取自動剝銅機組剝銅，銅電積槽為樹脂混凝土材質。銅電積過程中加入硫酸鈷和瓜爾膠。銅電積過程發生的主要化學反應為：

陽極反應：H2O-2e2H++1/2O2↑。

陰極反應：Cu2++2eCu。

2.5 尾渣中和

尾渣中和工序采用石灰乳中和殘余的硫酸，中和時間4 h，pH=8～9，有害重金屬離子形成難溶的氫氧化物固體進入尾渣，同時通入壓縮空氣氧化溶液中的錳離子并形成固體進入尾渣。中和后的尾渣送至尾礦庫，尾礦庫回水返回選礦工序和石灰乳制備工序使用。

3 生產工藝優化及改進

在生產運行過程中，根據實際情況，對礦石的磨礦細度、浸出時間、浸出pH及精濾操作、萃取操作和電積操作等控制條件進行了優化，進一步降低生產物料消耗，提高銅浸出率、銅回收率及陰極銅質量，從而有效保證生產穩定高效運行。

1）對采礦過程中夾雜的白云石（石灰石）進行人工挑選，防止其進入磨礦、浸出系統，造成不必要的物料消耗，噸礦耗酸由原來的116.1 kg降低到98.7 kg。原礦采取水洗篩分分級，使細粒級礦料直接進入后續浸出系統，避免進入磨機造成過磨;同時控制半自磨機操作條件，減少鋼球加入量，防止礦料過磨，鋼球消耗由0.80 kg/t降至0.28 kg/t。

2）利用BK礦區礦石性質的差異，合理配礦，多次調整浸出終點pH，并獲得合理、經濟、可行的pH控制指標，確定終點pH值為2.3，對比設計pH值1.8提高了0.5，節約酸用量40 kg/t礦。同時為了保證浸出率，利用低銅萃余液中含有的10 g/L硫酸，在CCD逆流洗滌作業進行一定的浸出反應，優化浸出效果，銅回收率比設計指標提高1.7百分點。此外，取消原設計低銅萃余液石灰石乳中和工序和石灰石乳制備系統，節約石灰石用量48 t/d，年節約中和成本500萬元以上。

3）采用2臺6 000 mm×4 500 mm德國塔克拉夫精濾器，實現了連續作業，降低了工人勞動強度和過濾成本，有效控制了溶液過濾效果，控制料液含固量在50×10-6以下，減少了萃取三相物的生成，保證萃取穩定運行。

4）在高萃澄清室中增加1道分液格柵，降低流速使布液更加均勻，液面更加穩定。同時增加澄清室中有機相的厚度，延長有機相在澄清室中的停留時間，減少萃取、洗滌和反萃各級相夾帶，減少由于夾帶造成雜質元素向電積系統的傳遞，保證陰極銅質量。按照要求進行三相打撈，定期對打撈出的三相物用黏土活化處理。活化后的有機相經過濾后返回系統再利用，萃取指標穩中向好。

5）控制電解液中Fe與Mn質量濃度比至少達到8∶1，由于礦石含錳高，所以需要定期在反萃段加入廢鐵來補充電積液中鐵離子質量濃度，防止低價錳離子氧化為高價錳酸根對有機相造成不利影響。在銅電積作業中，根據析出情況向電解液中加入硫酸鈷，硫酸鈷質量濃度在80～100 mg/L，可有效保護鉛陽極不被腐蝕，降低陰極銅含鉛[2]，而加入瓜爾膠100～120 g/t銅，使陰極銅平整致密。在實際生產中，嚴格規范銅電解槽的操作，及時清理出現問題的陽極板，杜絕陰、陽極板短路，降低電耗，提高電解效率。

6）銅電積采用的Pb-Ca-Sn陽極板導電性、耐腐蝕性好，壽命長，采用的陰極不銹鋼板垂直度好，可有效防止陰極變形給生產帶來的負面影響[3]。此外，不銹鋼陰極板損壞率低，利于自動剝銅機組操作控制。

通過3年多的生產，工藝運行比較平穩，處理量和回收率均超過設計指標，其他技術指標均優于設計指標，產品質量達到GB/T 467—2010 《陰極銅》A級銅標準。陰極銅主要元素分析結果見表4，其他工藝技術指標對比見表5。

4 結 語

剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司采用常壓酸性浸出—濃密機液固分離—溶劑萃取—電積工藝處理氧化銅礦石，可實現銅的高效回收。其中，采用的萃取工藝流程短，污染小，適應性強;采用的Lix984銅萃取劑能夠滿足生產的各種需求，并通過在萃取作業增加分液格柵，控制電解液鐵錳比等措施，有效減少相夾帶和三相物的生成。銅電積采用Pb-Ca-Sn陽極板和不銹鋼陰極板，并加入適量添加劑瓜爾膠，可有效降低陰極銅雜質含量，產出合格陰極銅，而自動剝銅機組的應用提高了勞動生產率。

[參 考 文 獻]

[1] 中國恩菲工程技術有限公司.博科松湖（Boko Songho）和雅閣庫班澤（Yanga Koubenza）礦區銅鉛鋅多金屬礦開發項目基本設計[R].北京：中國恩菲工程技術有限公司，2015.

[2] 朱茂蘭，涂弢，朱根松，等.銅電積技術的現狀及發展[J].有色金屬（冶煉部分），2014（8）：9-13.

[3] 王帥，郭忠誠，陳步明，等.錫含量對電積銅用Pb-Ca-Sn合金陽極電化學性能的影響[J].材料保護，2014，47（8）：18-21.

Abstract：According to the property of copper oxide ores in BK District，the Congo Republic Pointe-Noire Soremi Co.，Ltd.uses atmospheric pressure acid leaching-thickener liquid-solid separation-solvent extraction-electrodeposition for the production of cathode copper process and obtains good production index.The paper introduced the production practice of copper recovery from copper oxide ores in BK District，summarized the optimization and renovation measures taken in the production process，and provided reference for the selection of copper oxide ore treatment process and the optimization of process parameters.

Keywords：copper oxide ore;crushing and grinding;acid leaching;rinsing;extraction;electrodeposition