舒方霞，叢自范，李 輝

（中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán) 沈陽(yáng)有色金屬研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

贊比亞謙比希氧化銅礦是我國(guó)政府批準(zhǔn)在境外開發(fā)建設(shè)的第一個(gè)有色金屬礦山，礦床銅品位相當(dāng)于我國(guó)探明銅礦床平均地質(zhì)品位的2．5倍，具有極大開發(fā)價(jià)值，但受技術(shù)條件限制，目前僅對(duì)氧化率相對(duì)較低（20%～50%）的礦體進(jìn)行了開發(fā)，氧化率相對(duì)較高的礦體暫時(shí)堆放。這部分礦體氧化率高、結(jié)合銅含量高、含泥量大、氧硫混雜、多種礦物共存，采用單一浮選法或浸出法難以有效回收銅。

針對(duì)礦石銅回收率低的問(wèn)題，根據(jù)研究現(xiàn)狀［1-6］，研發(fā)出一套空氣能加熱浸出裝置，用于此類貧礦、浮選尾礦及難選氧化銅礦的強(qiáng)化浸出。前期試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣能加熱比直接電加熱或油浴加熱節(jié)能30%～40%。試驗(yàn)研究了在常壓、空氣能加熱條件下，用硫酸從銅浮選尾礦中浸出銅，旨在有效浸出浮選尾礦中的銅，提高銅回收率。

1 試驗(yàn)部分

1．1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)所用為贊比亞謙比希銅礦西礦體銅礦石的浮選尾礦，主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。浮選尾礦銅品位為0．825%，主要脈石礦物為SiO2，為硅高而硫磷等有害元素含量低的低品位銅礦石；CaO、MgO和Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)都不高，對(duì)銅浸出過(guò)程影響較小。

表1 銅浮選尾礦化學(xué)成分分析結(jié)果 %

銅的物相分析結(jié)果見(jiàn)表2?？梢钥闯觯焊∵x尾礦中，硫化銅僅占總銅的4%，氧化銅則高達(dá)96%，屬典型的氧化礦，其中結(jié)合氧化銅約占49．70%，常溫下銅浸出率不會(huì)很高。

表2 銅的物相分析結(jié)果

1．2 試驗(yàn)原理與方法

浮選尾礦中結(jié)合氧化銅所占比例較高，而低溫下結(jié)合氧化銅不易溶解，所以，需要適當(dāng)提高溫度促進(jìn)溶解反應(yīng)進(jìn)行。用空氣能加熱既可保證浸出溫度，又可節(jié)省能源。空氣能高溫?zé)岜脵C(jī)組在17～18℃環(huán)境中給水加熱的最高溫度為80℃。原則上，當(dāng)冶金工藝溫度超過(guò)80℃時(shí)，空氣能高溫?zé)岜脵C(jī)組不適用。因此，設(shè)定考察溫度為30～80℃。

尾礦礦漿通過(guò)空氣能加熱裝置循環(huán)加熱浸出，浸出劑為硫酸。氧化銅通常與硫化銅、自然銅等共生，單一稀硫酸浸出只能使大部分氧化銅礦物溶解，而對(duì)赤銅礦、自然銅、輝銅礦等浸出效果稍差［5］，如低價(jià)的氧化銅（Cu2O）礦物和次生硫化銅礦物（Cu2S）在稀酸中的溶解需要有氧化劑的存在才能反應(yīng)完全。因此，為提高浸出率，需向溶液中加氧化劑。

浸出結(jié)束后，用布氏漏斗和真空泵過(guò)濾分離。浸出渣經(jīng)攪拌、水洗后烘干、稱重并取樣分析，浸出液也取樣分析，根據(jù)分析結(jié)果分別計(jì)算浸出率。對(duì)始酸質(zhì)量濃度、溫度、浸出時(shí)間、氧化劑種類及用量、液固體積質(zhì)量比等可能影響浸出率的因素分別考察，每次礦石質(zhì)量為100g。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 浸出溫度對(duì)銅、鐵浸出率的影響

首先在室溫（17～18℃）下對(duì)礦樣進(jìn)行探索性浸出試驗(yàn)，結(jié)果顯示，銅浸出率僅為36．08%。

試驗(yàn)條件：礦石粒度-200目占85%以上，浸出時(shí)間2h，硫酸初始質(zhì)量濃度10g／L，液固體積質(zhì)量比4∶1。浸出溫度對(duì)銅、鐵浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 浸出溫度對(duì)銅、鐵浸出率的影響

由圖1看出，升高溫度有利于銅、鐵的浸出：溫度從30℃升高到70℃時(shí)，銅浸出率從56．33%提高到82．35%，這是礦石中結(jié)合氧化銅含量比較高的緣故；溫度高于70℃后，銅浸出率提高幅度不大；試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，鐵浸出率最高僅為2．4%。溫度越高，溶液蒸發(fā)量越大，綜合考慮，浸出溫度確定為70℃。

2．2 硫酸初始質(zhì)量濃度對(duì)浸出的影響

試驗(yàn)條件：礦石粒度-200目占85%以上，浸出時(shí)間2h，浸出溫度70℃，液固體積質(zhì)量比4∶1。硫酸初始質(zhì)量濃度對(duì)銅、鐵浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 硫酸初始質(zhì)量濃度對(duì)銅、鐵浸出率的影響

由圖2看出，隨硫酸初始質(zhì)量濃度增大，銅、鐵浸出率均提高：硫酸初始質(zhì)量濃度從4g／L升高到 10g／L，銅浸出率從 42．45%提高到82．35%；硫酸初始質(zhì)量濃度大于10g／L后，銅浸出率變化不大；試驗(yàn)范圍內(nèi)，鐵浸出率最高僅為3．78%，對(duì)后續(xù)試驗(yàn)影響不大。綜合考慮，確定硫酸初始質(zhì)量濃度以10g／L為宜。

2．3 浸出時(shí)間對(duì)銅、鐵浸出率的影響

試驗(yàn)條件：礦石粒度-200目占85%以上，浸出溫度70℃，硫酸初始質(zhì)量濃度10g／L，液固體積質(zhì)量比4∶1。浸出時(shí)間對(duì)銅、鐵浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 浸出時(shí)間對(duì)銅、鐵浸出率的影響

由圖3看出：銅浸出率隨浸出時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，反應(yīng)4h后，銅浸出率變化不大；鐵浸出率雖然也隨浸出時(shí)間延長(zhǎng)而提高，但整體變化不大。顯然，適當(dāng)延長(zhǎng)浸出時(shí)間對(duì)提高銅浸出率有利，所以，適宜的浸出時(shí)間確定為4～5h。

2．4 液固體積質(zhì)量比對(duì)銅、鐵浸出率的影響

試驗(yàn)條件：礦石粒度-200目占85%以上，浸出溫度70℃，硫酸初始質(zhì)量濃度10g／L，浸出時(shí)間4h。液固體積質(zhì)量比對(duì)銅、鐵浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 液固體積質(zhì)量比對(duì)銅、鐵浸出率的影響

由圖4看出：隨液固體積質(zhì)量比增大，銅、鐵浸出率均略有提高。液固體積質(zhì)量比過(guò)低，礦漿黏度較大，不利于固、液相之間的傳質(zhì)；但液固體積質(zhì)量比過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致浸出和液固分離設(shè)備負(fù)荷加大及浸出劑損耗加大：綜合考慮，確定適宜的液固體積質(zhì)量比為4∶1。

2．5 氧化劑對(duì)銅、鐵浸出率的影響

不加氧化劑，銅浸出率可達(dá)85%。為了進(jìn)一步提高銅浸出率，在浸出體系中添加適量氧化劑。常用氧化劑有多種，試驗(yàn)僅對(duì)通空氣和MnO2的氧化效果進(jìn)行考察。試驗(yàn)條件：礦石粒度-200目占85%以上，浸出溫度70℃，浸出時(shí)間4h，硫酸初始質(zhì)量濃度10g／L，液固體積質(zhì)量比4∶1。不同氧化劑對(duì)銅、鐵浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同氧化劑對(duì)銅、鐵浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果

從表3看出：加入氧化劑后，銅浸出率有所提高；當(dāng)通入空氣及少量MnO2時(shí)，銅浸出率可提高到90．46%。

3 結(jié)論

銅礦石浮選尾礦氧化率高達(dá)95%，而且結(jié)合氧化銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，接近50%，常溫下很難浸出銅，通過(guò)加溫、加入氧化劑等方式可以提高銅浸出率。浸出試驗(yàn)結(jié)果表明，在礦石粒度-200目占85%以上、浸出溫度70℃、浸出時(shí)間4h、硫酸初始質(zhì)量濃度10g／L、液固體積質(zhì)量比4∶1條件下，加適量氧化劑，銅浸出率可達(dá)90．46%。采用新型空氣能加熱裝置輔助浸出銅浮選尾礦，節(jié)能效果明顯，銅浸出效果較好，但設(shè)備處理能力有限，目前在工業(yè)上的應(yīng)用受到一定限制。

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