巫鑾東

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司, 福建上杭縣 364200)

西藏玉龍銅礦氧化礦資源綜合回收試驗(yàn)研究

巫鑾東

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司, 福建上杭縣 364200)

根據(jù)玉龍銅礦 II礦體銅礦資源的特點(diǎn),采用堆浸 -攪拌浸出 -萃取 -電積工藝從Ⅱ礦體氧化礦中回收銅金屬。通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)研究了攪拌浸出、萃取、電積等工藝流程,評(píng)價(jià)了各工序的技術(shù)可行性。生產(chǎn)實(shí)踐表明,對(duì)玉龍銅礦平均品位在 3.5%以上的富氧化銅礦資源,采用現(xiàn)有工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和穩(wěn)定化,推薦的最佳入浸的礦物粒度為 0.1～1 mm,浸出率可達(dá) 90%以上,酸耗為 350 kg/t礦。對(duì) II礦體 3#線的氧化礦銅的攪拌浸出,濃密洗滌的銅回收率可達(dá) 95%以上,排到尾礦壩的底流濃度可達(dá) 40%,電積陰極銅質(zhì)量已達(dá)到 GB/T467-1997中一級(jí)銅的標(biāo)準(zhǔn),該項(xiàng)目的實(shí)施基本不存在環(huán)境污染問(wèn)題。

玉龍銅礦;浸出;萃取;電積

0 引 言

西藏玉龍銅礦位于西藏昌都地區(qū)江達(dá)縣青泥洞鄉(xiāng)境內(nèi),其銅資源儲(chǔ)量 650萬(wàn) t,遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá) 1000萬(wàn)t,為我國(guó)第二大銅礦,是世界 60個(gè)特大型銅礦之一。其中氧化礦銅儲(chǔ)量 274萬(wàn) t,硫化礦銅儲(chǔ)量 376萬(wàn) t,并伴生有 15萬(wàn) t鉬、2萬(wàn) t鈷等。玉龍銅礦為斑巖型和矽卡巖型復(fù)合礦體,由Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ號(hào) 3個(gè)礦體組成。Ⅱ礦體的 0-10號(hào)線的層片狀礦體已完成地質(zhì)詳勘。該礦段按礦石類型劃分為 4個(gè)礦層。氧化礦中銅以孔雀石和藍(lán)銅礦,硫化礦中銅以輝銅礦 -藍(lán)輝銅礦為主,還含有少量黃銅礦和斑銅礦,其它硫化礦物主要是黃鐵礦。玉龍銅礦的開(kāi)發(fā)對(duì)藏東地區(qū)的發(fā)展有著舉足輕重的作用,對(duì)西藏經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、人與自然和諧發(fā)展乃至整個(gè)國(guó)家的建設(shè)都具有重大意義。

1 實(shí)驗(yàn)原理及裝置

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

從礦樣的化學(xué)物相分析結(jié)果可知,主要銅礦物為孔雀石和藍(lán)銅礦。在常溫常壓的條件下,上述 2種礦物在硫酸的作用下可浸出銅:

從反應(yīng)式 (1)、(2)來(lái)看,孔雀石和藍(lán)銅礦在浸出反應(yīng)過(guò)程中的產(chǎn)物都是硫酸銅,同時(shí)放出二氧化碳?xì)怏w。從物理化學(xué)的角度看,上述反應(yīng)速度很快。只要溶液的 pH值滿足反應(yīng)需要,銅的浸出就會(huì)進(jìn)行下去。pH值越低反應(yīng)越徹底,同時(shí)溫度對(duì)反應(yīng)的影響不是很大。

本試驗(yàn)研究采用萃取技術(shù)從浸出液中回收銅,選擇北京礦冶研究總院生產(chǎn)的銅萃取劑 BK992,它是經(jīng)過(guò)復(fù)配的螯合型萃取劑,主要成分是 1∶1的BK991和 BK993并配入少量高閃點(diǎn)煤油,對(duì)銅有很高的選擇性,其結(jié)構(gòu)式如下:

反萃得到的銅離子采用電積技術(shù)直接轉(zhuǎn)化為金屬銅。

1.2 工藝流程

本次工業(yè)試驗(yàn)采用的流程見(jiàn)圖1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 堆浸

圖1 濕法煉銅廠的工藝流程

入破碎站原礦主要采自 II礦體 03號(hào)勘探線ZK37、ZK38鉆孔間的富氧化銅 (FCuO)礦層和 CuO礦層,還有一部分來(lái)自 05號(hào)勘探線 ZK50鉆孔附近土狀為主的富氧化銅礦。銅礦石品位為 3.5%左右,含水量為 18.58%,含泥量為 73%。經(jīng)篩分破碎后入堆礦石含泥量為 28%,礦石粒度為 30～40 mm。堆場(chǎng)面積為 170 m2(10 m×17 m)。礦石堆比重為 1.75～1.85 g/cm3,真比重為 3.1,堆高為 0.85 m,筑堆的安息角為 50°。

入堆浸出的礦石總量為 257.82 t,平均品位為9.31%,總金屬量為 24.01 t。實(shí)驗(yàn)總堆累積浸出率η與時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 總堆累積浸出率與時(shí)間的關(guān)系

銅的浸出率在前 30 d日浸出率相對(duì)較高,之后浸出率下降;各堆的流量控制為 3 m3/h,滲透速率為 17 L/(m2·h),從現(xiàn)場(chǎng)觀察 1#堆的滲透性比 2#堆好,總體兩堆的滲透性較好。

兩堆的日浸出率都比 7～8月份堆的浸出率低,其中主要原因有:7～8月份處理的礦石品位高 (9%以上);1#和 2#堆浸出時(shí)間在冬季,浸出反應(yīng)受溫度的影響使浸出率降低;此次筑堆過(guò)程中使部分堆浸廠地膜破壞,有部分浸出液滲透到地下,使銅的浸出率降低。

比較冬季和夏季堆浸情況,冬季銅的浸出速度明顯降低,月浸出率只有 2%～3%。

2.2 攪拌浸出

攪拌浸出工序主要包括球磨、攪拌浸出以及濃密工序。原料為經(jīng)破碎站篩分破碎后的泥礦(＜-20 mm),泥礦在球磨機(jī)加料端溜槽處通過(guò)重力和自來(lái)水的作用,進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)球磨機(jī),礦石在筒體內(nèi)一方面受到鐵球的沖擊力,另一方面在鐵球之間及筒壁接觸區(qū)受到擠壓和磨剝力,將礦石磨碎。

球磨機(jī)磨細(xì)后的物料靠重力自流進(jìn)入礦漿儲(chǔ)槽,根據(jù)工藝方案的要求,添加萃余液量調(diào)整礦漿儲(chǔ)槽內(nèi)的礦漿濃度在相應(yīng)值,在攪拌的作用下,礦漿混合均勻。然后用軟管泵將礦漿打入攪拌浸出槽浸出。

控制一定的礦漿流量和相應(yīng)的硫酸流量,礦漿在 3個(gè)攪拌槽內(nèi)順流浸出,浸出時(shí)間為 3 h,在 3#攪拌槽中加入絮凝劑。浸出完的礦漿從 3#攪拌槽溢流口自流到 1#濃密機(jī),濃密機(jī)采用 3級(jí)逆流方式進(jìn)行濃密和洗滌。每級(jí)濃密機(jī)的底流用軟管泵打入下一級(jí)濃密機(jī),洗水則靠各濃密機(jī)之間的高差自流。第三級(jí)濃密機(jī)加萃余液洗滌,到第二級(jí)濃密機(jī)再補(bǔ)加少量萃余液洗滌,維持洗滌液的酸性 (pH＜2)。第三級(jí)濃密機(jī)的底流用軟管泵直接泵入尾礦庫(kù)堆存,第一級(jí)的上清液自流入集液池。探索性攪拌浸出試驗(yàn)銅浸出率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 工業(yè)試驗(yàn)銅浸出率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

經(jīng)過(guò) 20 d的連續(xù)工業(yè)試驗(yàn),證明采用攪拌浸出工藝處理 II號(hào)礦體 3#線品位在 3.5%左右的氧化礦是完全可行的。球磨工序的礦石處理量、加水量及鋼球添加量匹配后,能夠保證連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行生產(chǎn),礦石處理量平均為 800 kg/h;推薦的最佳入浸的礦物粒度為 0.1～1 mm,浸出率可達(dá) 90%以上,酸耗為 350 kg/t礦。細(xì)磨不能明顯提高銅的浸出率卻導(dǎo)致硅、鐵的浸出增加,且不利于濃密機(jī)中的液固分離。強(qiáng)化浸出可實(shí)現(xiàn)浸出過(guò)程自熱,且可抑制硅的浸出,有利于后續(xù)的液固分離和萃取操作。

通過(guò)一些改進(jìn)方法,如絮凝劑添加種類、方式、時(shí)間,設(shè)備管道改進(jìn),泵的種類及流量的調(diào)整等,濃密機(jī)的洗滌澄清效果有所改善,濃密工序銅回收率為 95%以上。連續(xù)工業(yè)試驗(yàn)表明,采用現(xiàn)有工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和穩(wěn)定化。

2.3 萃取

萃取工業(yè)試驗(yàn)的主要目的是考察萃取操作的有關(guān)技術(shù)參數(shù),并重點(diǎn)考察當(dāng)浸出液中雜質(zhì)如硅、鋁、鐵、錳及有機(jī)質(zhì)積累后,對(duì)萃取分相行為及相連續(xù)、系統(tǒng)污物生成量及向電積系統(tǒng)傳遞雜質(zhì)量的影響。對(duì)試驗(yàn)廠循環(huán)萃余液取樣,分析其中的 Cu、Fe、Al、SiO2等的含量,分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 萃余液化學(xué)成分(g/L)

從表1可以了解到在此次工業(yè)試驗(yàn)過(guò)程中,在試驗(yàn)階段 (8～12月)萃余液主要雜質(zhì)在連續(xù)試驗(yàn)中累積的量不大,各種雜質(zhì)的含量均在萃取系統(tǒng)可以允許的范圍之內(nèi)。因此目前還沒(méi)有考慮中和除雜工業(yè)試驗(yàn)。同時(shí),萃余液中鈷的含量為 0.008 g/L,含量也相當(dāng)?shù)?不滿足綜合回收萃余液中鈷的條件。

2.4 電積

由反萃產(chǎn)出的富電解液經(jīng)隔油槽脫油后進(jìn)入電解液貯槽,經(jīng)過(guò)板式換熱器加熱到 40°C后送電解槽生產(chǎn)陰極銅。廢電解液自流返回廢電解液貯槽。電解液的流動(dòng)方式為:廢電解液貯槽 -反萃 -富電解液緩沖槽 -富電解液貯槽 -電解槽 -廢電解液貯槽。

試驗(yàn)從 8月 20開(kāi)始啟動(dòng)電積系統(tǒng)。本次沖槽硫酸鈷 25 kg,瓜而膠 120 g。在電積運(yùn)行過(guò)程中,瓜而膠的添加量按 120 g/t銅進(jìn)行添加。為控制電解過(guò)程中產(chǎn)生的酸霧,在電解槽中添加了酸霧抑制劑。對(duì)控制車間酸霧效果,改善員工的操作環(huán)境,起到了很好的效果。

從 8月 20日到 8月 28日共生產(chǎn)陰極銅 2.132 t,電流效率為 93.75%。從 8月 20日到 12月 20日生產(chǎn)陰極銅 10 t左右,本批次陰極銅經(jīng)化驗(yàn)檢測(cè),其質(zhì)量已達(dá)到國(guó)標(biāo) GB/T467-1997中一級(jí)銅的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

(1)連續(xù)工業(yè)試驗(yàn)證明,采用堆浸 -攪拌浸出 -萃取 -電積工藝處理 II號(hào)礦體 3#線品位在3.5%左右的氧化礦是完全可行的。試驗(yàn)采用三級(jí)順流連續(xù)浸出,時(shí)間為 2 h,最佳入浸的礦物粒度為0.1～1 mm,銅的攪拌浸出工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)已可達(dá)90%以上,酸耗為 350 kg/t礦,濃密洗滌的銅回收率可達(dá) 95%以上,排到尾礦壩的底流濃度可達(dá) 40%。

(2)采用現(xiàn)有工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和穩(wěn)定化,電積陰極銅質(zhì)量已達(dá)到國(guó)標(biāo) GB/T467-1997中一級(jí)銅的標(biāo)準(zhǔn),該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)廠周圍環(huán)境基本不會(huì)產(chǎn)生不利影響。

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2010-10-02)

巫鑾東 (1967-),男,福建上杭人,高級(jí)工程師,主要從事銅的濕法冶金和礦物加工領(lǐng)域的試驗(yàn)與工程化研究,Email:zjkywld@163.com。