陳露露，鄭朝振，李 賀，李相良，劉三平

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160）

剛果（金）自然資源極其豐富，尤以其東南部加丹加省的銅和鈷資源最為著名[1-2]。隨著國(guó)內(nèi)銅鈷資源的需求量越來(lái)越大，大批中資企業(yè)赴剛果（金）進(jìn)行銅鈷資源的開(kāi)發(fā)與加工[3-6]。本文針對(duì)剛果（金）某中資公司提供的氧化銅鈷礦，開(kāi)展了系統(tǒng)的攪拌浸出條件試驗(yàn)，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 試驗(yàn)原料

礦樣主要元素分析和多元素分析結(jié)果如表1、表2所示。

（續(xù)表2）

表1 礦樣主要元素分析結(jié)果

表2 礦樣多元素分析結(jié)果

2 試驗(yàn)設(shè)備與試劑

試驗(yàn)設(shè)備：攪拌器、燒杯、電子天平、量筒、真空抽濾泵、抽濾瓶、布氏漏斗、恒溫干燥箱等。

試劑：硫酸（分析純），亞硫酸鈉（分析純）。

3 試驗(yàn)原理

剛果氧化銅礦中銅主要以孔雀石（Cu2CO3（OH）2） 和藍(lán)銅礦（Cu3（CO3）2（OH）2）等形式存在，另有CuO、磷銅礦等含銅礦物。在酸性浸出過(guò)程中，主要發(fā)生如下反應(yīng)：

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 粒度影響

樣品經(jīng)破碎球磨后，得到P80-0.150 mm、P80-0.105 mm 和P80-0.074 mm 三種粒度分布樣品，針對(duì)球磨后樣品進(jìn)行攪拌浸出試驗(yàn)，考察礦石粒度對(duì)銅、鈷浸出效果的影響。試驗(yàn)固定條件為：礦量400 g，礦漿濃度25%，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，反應(yīng)時(shí)間4 h。試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 不同粒度對(duì)銅鈷浸出效果的影響

圖2 不同粒度pH 隨反應(yīng)時(shí)間的變化

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，磨礦粒度對(duì)銅浸出率無(wú)明顯影響，磨礦粒度對(duì)鈷浸出率有一定的影響，粒度越細(xì)，鈷浸出率稍高。反應(yīng)時(shí)間對(duì)銅浸出率無(wú)明顯影響，在試驗(yàn)所選擇的時(shí)間范圍內(nèi)銅浸出率沒(méi)有明顯變化，反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出有一定影響，隨著浸出時(shí)間的增加，鈷浸出率稍有上升。隨著礦石粒度細(xì)度的增加，礦漿pH 值稍有上升，即礦石越細(xì)酸耗相對(duì)較高。綜合考慮磨礦成本等因素，初步選定礦石粒度P80-0.150 mm。

4.2 酸度影響

試驗(yàn)固定條件：礦量400 g，礦漿濃度25%，礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，反應(yīng)時(shí)間4 h。試驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著酸度的增加，銅浸出率變化不大，鈷浸出率稍有上升。隨著酸度的增加，礦漿pH 減小。選用硫酸用量132 kg/t 礦。

圖3 不同酸度對(duì)銅鈷浸出效果的影響

圖4 不同酸度pH 隨時(shí)間的變化

4.3 礦漿濃度影響

試驗(yàn)固定條件：礦量400 g，礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，反應(yīng)時(shí)間4 h。試驗(yàn)結(jié)果如圖5和圖6所示。

圖5 礦漿濃度對(duì)銅鈷浸出效果的影響

圖6 不同礦漿濃度pH 隨時(shí)間的變化

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，礦漿濃度對(duì)銅浸出率無(wú)明顯影響，礦漿濃度對(duì)鈷浸出率有一定影響，礦漿濃度越高，鈷浸出率呈上升趨勢(shì)。礦漿濃度越高，在相同酸礦比的條件下，礦漿的初始酸度越高，有利于鈷的浸出。初步推薦礦漿濃度為25%，在該條件下，溶液中銅濃度可達(dá)到8 ～9 g/L，鈷濃度達(dá)0.5 g/L 左右。設(shè)計(jì)或生產(chǎn)實(shí)際可根據(jù)系統(tǒng)水平衡及萃取溶液處理量適當(dāng)調(diào)整礦漿濃度。

4.4 反應(yīng)時(shí)間影響

試驗(yàn)固定條件為：礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，礦漿濃度25%。試驗(yàn)結(jié)果如圖7和圖8所示。

圖7 PN 礦體中部樣反應(yīng)時(shí)間對(duì)銅鈷浸出效果的影響

圖8 PN 礦體中部樣不同反應(yīng)時(shí)間pH 隨時(shí)間的變化

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，反應(yīng)時(shí)間對(duì)銅浸出率影響不明顯，銅礦物浸出較快，較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)即可得到較高的銅浸出率。反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出率有一定的影響，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，鈷浸出率上升，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4 h 時(shí)，鈷浸出率幾乎不再上升，初步推薦反應(yīng)時(shí)間為4 h。

4.5 電位影響

試驗(yàn)固定條件為：礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，礦漿濃度25%。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 電位對(duì)銅鈷浸出影響試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在不添加還原劑的條件下，浸渣鈷含量較低，鈷浸出率可達(dá)81.31%，添加還原劑未使鈷浸出率得到提高，該礦樣在生產(chǎn)中可不加還原劑。

4.6 綜合條件試驗(yàn)

在上述單因素條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定本次氧化銅鈷礦的浸出條件如下：

礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，反應(yīng)時(shí)間4 h，礦漿濃度25%，酸耗132 kg/t 礦，不添加還原劑。在此條件下，進(jìn)行了3 組綜合條件驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在此優(yōu)化條件下，浸出渣含銅為0.05%，含鈷0.08%以下，銅鈷浸出率分別可達(dá)98%和77%，試驗(yàn)重現(xiàn)性好。鈷浸出率較高，浸渣含鈷較低，生產(chǎn)中無(wú)需添加還原劑。

浸渣多元素分析結(jié)果如表5所示。

表5 浸渣多元素分析結(jié)果

（續(xù)表5）

5 結(jié)論

磨礦粒度、酸礦比、礦漿濃度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)銅浸出率影響較小，磨礦粒度、酸礦比、礦漿濃度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出率有一定影響，在考察的條件范圍內(nèi)，粒度越細(xì)、酸礦比越大、礦漿濃度越大、反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，鈷浸出率越高。該礦樣添加還原劑對(duì)鈷浸出率沒(méi)有影響，在生產(chǎn)中可不加還原劑。

該氧化銅鈷礦綜合試驗(yàn)條件為：磨礦粒度P80-0.150 mm，浸出溫度為室溫，初始礦漿濃度25%，酸礦比132 kg/t 礦，浸出時(shí)間為4 h。在此優(yōu)化條件下，銅鈷浸出率分別可達(dá)98%和77%，試驗(yàn)重現(xiàn)性好。鈷浸出率較高，浸渣含鈷較低，生產(chǎn)中無(wú)需添加還原劑。