曾 培，陳興海，馬鑫銘

（1.華剛礦業(yè)股份有限公司，北京 100039；2.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160）

剛果（金）SICOMINES銅鈷礦屬于大型層狀銅鈷礦床，銅金屬儲(chǔ)量達(dá)868萬(wàn)t。該礦山采用“先浮硫后浮氧”的選礦工藝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)銅礦物的有效回收，得到的氧化銅精礦產(chǎn)品采用濕法冶金生產(chǎn)陰極銅，硫化銅精礦外銷。為提高產(chǎn)品的附加值，計(jì)劃對(duì)硫化銅精礦進(jìn)行就地冶煉。

硫化銅精礦冶煉工藝主要有火法熔煉、硫酸化焙燒-濕法、氧化焙燒-濕法、加壓酸浸等。因該硫化銅精礦具有低硫、高銅特點(diǎn)，采用火法冶煉需要配入含F(xiàn)e、S的礦種，當(dāng)?shù)厝狈ε涞V要求的黃銅礦或黃鐵礦，火法冶煉的優(yōu)勢(shì)無(wú)法發(fā)揮；加壓酸浸在高溫高壓下進(jìn)行，對(duì)操作人員和設(shè)備的要求較高。氧化焙燒-酸浸工藝是處理硫化銅精礦的主要技術(shù)之一，在工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、電力資源不足、技術(shù)水平較低的剛果（金）更具吸引力。

本文以該礦山選礦所得的硫化銅精礦為試驗(yàn)對(duì)象，采用預(yù)浸出-焙燒-酸浸工藝，分別考察預(yù)浸出用酸量、液固比以及焙燒溫度、預(yù)浸渣焙燒浸出用酸量等因素對(duì)銅回收率和浸出液中鐵、鎂離子濃度的影響，得出最佳的工藝試驗(yàn)條件，為后續(xù)硫化銅精礦冶金方案論證提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)原料

經(jīng)礦石元素分析，硫化銅精礦主要化學(xué)分析結(jié)果如表1所示。

表1 硫化銅精礦主要化學(xué)分析結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 預(yù)浸出試驗(yàn)

2.1.1 預(yù)浸出用酸試驗(yàn)

在預(yù)浸出液固比4∶1、浸出溫度28 ℃、預(yù)浸時(shí)間2.0 h的條件下，開(kāi)展預(yù)浸出用酸試驗(yàn)，硫酸在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)一次性加入。預(yù)浸出酸用量對(duì)銅、鐵、鎂浸出率的影響如圖1所示。

圖1 酸用量對(duì)預(yù)浸過(guò)程金屬浸出率的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，酸用量的變化對(duì)Cu的浸出率影響不大，對(duì)Fe和Mg的浸出率影響較大。酸用量增大至0.35 t/t礦時(shí)，Cu浸出率為29.18%，而Fe和Mg的浸出率分別增大至41.03%和25.93%，之后隨著酸用量變化，Mg浸出率基本不變，F(xiàn)e浸出率略有增長(zhǎng)。因此，宜采用的酸用量為0.35 t/t原礦，此時(shí)礦漿終點(diǎn)pH約為1.0。

2.1.2 預(yù)浸出液固比

在硫酸用量0.35 t/t原礦、浸出時(shí)間2.0 h、浸出溫度28 ℃的條件下，考察液固比對(duì)金屬浸出率的影響，硫酸在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)一次性加入。預(yù)浸出液固比對(duì)銅、鐵、鎂浸出率的影響如圖2所示。

圖2 液固比對(duì)預(yù)浸過(guò)程金屬浸出率的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)浸出液固比對(duì)Cu和Mg的浸出率影響不大，對(duì)Fe浸出率稍有影響，且液固比越小，鐵的浸出率越高。綜合考慮溶液處理量并盡可能除去銅精礦中的鐵，選擇預(yù)浸出液固比為2∶1。

2.1.3 預(yù)浸出綜合試驗(yàn)

在硫酸用量0.35 t/t原礦、溫度28 ℃、浸出時(shí)間2.0 h和液固比2∶1的條件下，開(kāi)展預(yù)浸出綜合試驗(yàn)。預(yù)浸出綜合試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 預(yù)浸出綜合試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，主要元素銅浸出率為29.62%，鈷浸出率為40.00%，鐵浸出率為45.45%，鎂浸出率為16.21%。酸浸渣中硫含量為13.67%，相比原料硫化銅精礦的硫含量（9.99%），明顯升高，得到富集，為后續(xù)焙燒工序的自熱焙燒提供保證。硫化銅精礦在試驗(yàn)條件下進(jìn)行預(yù)浸出時(shí)，預(yù)浸渣率約為75%。

2.2 預(yù)浸渣焙燒試驗(yàn)

使用硫化銅精礦預(yù)浸處理得到的浸出渣進(jìn)行焙燒試驗(yàn)。焙燒溫度設(shè)定為750 ℃，考察了焙燒時(shí)間對(duì)脫硫率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 焙燒時(shí)間對(duì)預(yù)浸渣脫硫率的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，750 ℃溫度下焙燒2.0 h，焙砂產(chǎn)率為102.80%，脫硫率達(dá)到76.84%，脫硫率隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)有所增大，但增大趨勢(shì)減緩。

2.3 預(yù)浸出-焙燒渣浸出試驗(yàn)

在浸出時(shí)間3.0 h、浸出溫度50 ℃、液固比8∶1的條件下，開(kāi)展預(yù)浸出-焙燒渣浸出用酸量試驗(yàn)，硫酸在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)一次性加入。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 預(yù)浸出-焙燒渣浸出用酸量試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果表明，浸出用酸量對(duì)Cu、Fe、Mg的浸出影響較小，在酸礦比為2.0（殘酸約為140 g/L）的條件下，鐵的浸出率仍小于5%，浸出液的鐵含量?jī)H約為0.1 g/L，這十分有利于浸出液直接進(jìn)行電積，同時(shí)電積貧液可大量直接返回浸出，電積貧液開(kāi)路量大大減少。焙砂浸出渣含銅約6%，預(yù)浸出-焙燒-浸出的總渣率約為20%，銅的總浸出率約為98%。焙砂浸出液中，鐵含量約為0.1 g/L，鎂含量約為1.4 g/L。

3 結(jié)論

硫化銅精礦的適宜預(yù)浸條件為：硫酸用量0.35 t/t礦，溫度28 ℃，浸出時(shí)間2.0 h，液固比2∶1。在該酸浸條件下，預(yù)浸渣率約為75%，主要元素銅浸出率為29.62%，鈷浸出率為40.00%，鐵浸出率為45.45%，鎂浸出率為16.21%。預(yù)浸出后，酸浸渣硫含量為13.67%，相比原料硫化銅精礦的硫含量（9.99%），顯著升高，硫含量增加有利于實(shí)現(xiàn)焙燒爐的自熱反應(yīng)，提高煙氣的二氧化硫濃度。預(yù)浸渣在750 ℃下焙燒2.0 h，焙燒脫硫率約為75%。焙砂采用酸浸，銅總浸出率約為98%，焙砂浸出液含鐵約0.1 g/L、含鎂約1.4 g/L，為后續(xù)焙砂浸出液直接電積創(chuàng)造了條件。