CN101435021A - 氧化铜矿酸法堆浸新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧化铜矿酸法堆浸新工艺。氧化铜矿石经破碎筛分后筛上物进行常规酸法堆浸操作，筛下物进行浓缩－调浆－造粒后再筑堆浸出。富含铜离子的浸出液经萃取电积等工序得到市场可售的阴极铜。在对筛下物浓缩后需要添加粘结剂调浆，调浆后的矿浆与预先准备好的5mm－25mm粒度的耐酸性碎石混合造粒。造粒堆浸过程中其堆高为3～5m，堆浸过程中稀硫酸浓度为0.1～2mol/L，喷淋强度为0.2～0.5L/(min.m2)，浸出周期1－2个月。本工艺能够充分利用过去难以利用的含粘土矿物多、易泥化氧化铜矿资源，提高矿山综合利用水平，节约成本，提高利润。本发明特别适合应用于我国各地区尤其是西部高原偏远地区以氧化铜矿为主的难处理铜矿资源开发。

Description

氧化铜矿酸法堆浸新工艺
技术领域
本发明涉及一种氧化铜矿酸法堆浸新工艺，特别是运用碎石载体造粒、改善矿石渗透性、加快氧化铜矿浸出速率，是一种针对难处理氧化铜矿的节能、环保、高效提铜新技术。
背景技术
氧化铜矿是一种重要的铜矿物，其矿床多由地质表生作用形成。各种氧化铜矿石之间物质组成、结构构造差异多样，但都存在亲水性强、含泥量大、可溶性强、具有可浮选性等共同特点。
处理氧化铜矿石的主要方法有：浮选法和浸出法。对于含泥量大、易泥化的氧化铜矿石，传统硫化浮选回收率低、难以解决矿泥干扰问题；搅拌浸出法具有浸出周期短、铜浸出率高等优点，但存在生产成本高、固液分离难等缺陷；常规堆浸方法存在渗透性差、浸出率低和浸出周期长等缺点。因此有必要开发新的氧化铜矿提铜工艺，最大限度提取含泥量大、易泥化氧化铜矿石中的金属铜，拓展可利用的铜资源范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种从氧化铜矿石中提取金属铜的新工艺，该工艺具有流程短、投资和运营成本低、操作简单、浸出周期短、铜回收率高等优点，可实现环保、高效、快速回收氧化铜矿石中的金属铜；特别适于处理含泥量大、易泥化、渗透性差的氧化铜矿石。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
这种氧化铜矿酸法堆浸新工艺，它包括以下步骤：
(1)氧化铜矿石经二段破碎后进行筛分，筛上物送往堆场进行常规酸法堆浸操作；筛下物进入浓缩机；
(2)浓缩机底流在添加粘结剂调浆后进入造粒机与耐酸性碎石载体混合造粒，得到表面覆盖一层氧化铜矿、适合堆浸操作的矿物颗粒；
(3)矿物颗粒经运输机运送到堆场进行筑堆酸浸；
(4)浸出过程中，实时监控浸出液酸浓度和铜浓度变化情况，依据监控数据及时调节喷淋液酸度和喷淋强度:
(5)堆场中经多次循环喷淋后的富铜浸出液通过萃取-反萃-电积工序后得到阴极铜产品，萃余液经除油或除杂工序后返回堆浸工序。
氧化铜矿石经二段破碎后，可采用高频振动筛分机筛分，所述的造粒机可采用圆筒滚动造粒机，所述的运输机可采用皮带运输机。
对筛下物的造粒堆浸后可根据需要进行卸堆-筛分回收碎石载体。
以上所述氧化铜矿石经破碎筛分后，150mm～0.074mm的粗粒矿石直接进入酸法堆浸系统，<0.074mm的细小矿石经调浆后进行造粒操作，碎石载体为鹅卵石、矿山本身的黄铁矿基体表外矿或矿山附近的石英类耐酸脉石，碎石载体粒度为5mm～25mm。
粘结剂主要成分为二氧化硅含量>40％的粉煤灰、水泥窑灰、羧甲基纤维素和淀粉的混合物、耐硫酸盐水泥。粘结剂的构成为粉煤灰占30-40％，水泥窑灰占5-15％，耐硫酸盐水泥占35-45％，羧甲基纤维素和淀粉的混合物占10-20％，粘结剂用量为氧化铜矿石重量的1～5％，制粒过程中水量为氧化铜矿石重量的15～25％。
防渗粘土层厚度不小于150mm，矿石缓冲层厚度不小于900mm。
制粒结束后，矿石直接进行后退筑堆法筑堆(即矿堆从供矿距离最远处筑起直到达到要求高度后，逐渐向后移动再筑堆)，堆场长、宽视现场情况而定，堆场高度3～5m。喷淋采用浓度为0.1～2mol/L的稀硫酸溶液，喷淋强度为0.2～0.5L/(min.m2)，连续作业，无间歇期。堆浸时间1～2个月，氧化铜矿石中铜浸出率>85％，进入萃取系统的浸出液含铜>2g/L。
堆场1为大于0.074mm的矿石颗粒，经酸法浸出后可在堆场上多层叠加筑堆，也可以卸堆后再筑堆浸出。
该工艺利用硫酸不溶碎石作为氧化铜矿的载体，将氧化铜矿泥附着在碎石载体上，经筑堆-稀硫酸喷淋-萃取-电积工序获得阴极铜产品。
本发明的效果是：开辟含粘土矿物、易泥化氧化铜矿石的处理新工艺，充分利用过去难以利用的氧化铜矿资源，以及偏远地区的以氧化铜矿为主的铜矿资源，提高矿产资源综合利用水平，降低环境污染，提高经济效益。本发明特别适合应用于我国各地区尤其是西部高原偏远地区以氧化铜矿为主的难处理铜矿资源开发。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图
图2为本发明一种实施例的工艺流程框图
具体实施方式
如图1所示：
工序1：将采矿场剥离出来的氧化铜矿石，进行二段破碎得到最大粒度为30mm的矿石；工序2：对工序1处理后的氧化铜矿石进行筛分，将小于0.074mm的细颗粒洗出，筛上物直接进入堆场1筑堆浸出，筛下物进入下一道工序；工序3：筛分后的细颗粒经浓缩后，浓缩溢流返回筛分系统，浓缩底流进入调浆工序；(4)工序4：浓缩底流在调浆过程中需要添加粘结剂以增加矿物颗粒在碎石载体上的粘附性；(5)工序5：调浆后的矿石颗粒进入造粒工序与预先破碎好的硫酸不溶碎石混合，使得碎石载体上裹覆一薄层氧化铜矿物颗粒，得到适合酸法堆浸工艺的矿物颗粒，矿物颗粒进入堆场2筑堆浸出；(6)工序6：堆场经平整、粘土层、HDPE防水铺垫、矿石缓冲层和浸液收集管道等处理，得到可用于矿石筑堆操作的堆场基底；(7)工序7：将工序2或工序5处理后的矿石分别采用后退式筑堆法筑堆，以保证良好的矿石渗透性。筑堆结束后，在堆顶布置喷淋管道和喷淋装置，用稀硫酸进行喷淋操作；喷淋液经堆顶缓慢渗透至堆底，经集液沟到达集液池，再从集液池喷淋到堆顶，实现浸出液循环；(8)工序8达到萃取浓度要求的浸出液进入萃取电积系统，最终获得阴极铜产品。当萃余液中有害离子含量过高时，需添加石灰石等试剂进行除杂处理，处理后的溶液返回集液池；(9)工序9：当堆浸操作结束后可进行卸堆-筛分回收碎石载体，清洗后的筛下物进入尾矿库。
以下结合具体实施实例对本发明作进一步说明：
实施例1：
国内某铜矿山为氧化铜矿床，氧化铜矿物主要以孔雀石、蓝铜矿的形式存在。矿石中除铜的矿物外，还含有大量的铁，铁主要以褐铁矿的形式存在。脉石矿物主要是粘土矿物、石英和石膏，大部分脉石矿块呈粉土状，结构松软易碎，在脉石矿物的孔洞、缝隙间，常有分散状态的零星分布的孔雀石、蓝铜矿。矿石中矿物组成情况：孔雀石及蓝铜矿28％，褐铁矿35％，石英10％，铁染粘土矿物20％，高岭土5％，石膏2％。
由于矿石中的粘土类易泥化矿物多以及铁矿物含量大，因此无论采用浮选工艺还是重选工艺处理，铜的选别效果都较差，都难于获得良好的技术指标。
(1)酸法堆浸前期准备工作
如图2所示，矿山开采剥离出来的含铜矿石A经二断颚式碎矿机破碎后得到最大粒度为30mm的矿石产品B。矿石产品B经高频振动筛筛分后筛上物C直接进入堆场1筑堆浸出，筛下物D进入浓缩机浓缩。浓缩机溢流返回高频振动筛，浓缩机底流E进入搅拌调浆机。
在搅拌调浆机中添加粘接剂调节矿浆粘度，调节后的矿浆进入滚动造粒机与耐酸的碎石载体混合，使得碎石载体表面覆盖一薄层氧化铜矿物颗粒，得到适合酸法堆浸工艺的矿物颗粒，矿物颗粒进入堆场2筑堆浸出。
在堆场1和堆场2上：矿石筑堆前，都需要对堆场进行平整夯实和防渗底垫、管道铺设等操作；其中，防渗粘土层厚度不小于150mm，矿石缓冲层厚度不小于900mm。具体铺设程序为：防渗粘土层-HDPE防水层-细沙层-矿石缓冲层(同时埋设浸液收集管道)-充气管道。
堆场1和堆场2上的矿物都采用后退筑堆法筑堆(即矿堆从供矿距离最远处筑起直到达到要求高度后，逐渐向后移动再筑堆)，以保持堆场良好的渗透性。
(2)酸法堆浸操作与过程监控
喷淋管道及自动喷淋装置铺设完成后开始喷淋操作，喷淋液为稀硫酸溶液；硫酸浓度为0.1～2mol/L，视矿石酸耗情况确定。喷淋的稀硫酸溶液进入到矿堆的各个部位，并对矿石产生化学溶解作用。同时，喷淋溶液渗透矿堆携带矿石溶解后产生的铜离子，经浸液收集管道回到集液池。对堆场渗出的浸出液进行酸度和铜离子浓度的实时监控，依据监控数据调节喷淋液的酸度和强度。
酸法堆浸期间堆场2实行连续喷淋制度；堆场1实行定期休闲制度，以减少能耗，保证矿石溶解所需的时间。
富含铜离子的浸出液经浸液收集管道回到集液池。当浸出液中金属铜含量达到萃取要求浓度([Cu]>2g/L)后，浸出液进入萃取系统；当浸出液中金属铜含量没有达到萃取要求时，则将浸出液调整酸度后返回到堆场再次喷淋。返回喷淋的浸出液必要时通过添加硫酸调节其pH值，以达到酸法堆浸要求。
为调节雨季与旱季堆浸系统的水量平衡，修建防洪池和水库，储存雨季堆场的富裕水源供堆浸系统缺水时补给所用。
(3)金属提取
溶液中金属铜的回收工艺采用萃取、反萃取、电积工序，达到要求浓度的浸出液进行简单的除杂处理，使浸出液达到萃取操作的质量要求。萃取剂采用LiX984N，其体积浓度为5-10％，吨铜消耗3-3.5kg；稀释剂为260号煤油，其体积浓度95-90％，吨铜消耗≤100kg；浸出液经萃取-反萃操作后获得，适宜于电积操作的含铜溶液。萃余液进行脱油操作，回收部分萃取药剂并减少萃取药剂对堆浸过程的影响。当萃余液中Fe离子含量过高时，需添加石灰石进行中和除铁，处理后的溶液返回集液池。含铜溶液经电积操作获得阴极铜，电积的电流密度为165-180A/m2，电流效率≥95％。电积残液采用了NSH816-4型阴离子交换膜酸扩散渗析器进行酸铁平衡处理，处理后的电积液含铁浓度均在1.36g/L以下；经酸铁平衡处理后返回反萃系统。

Claims (8)

1、一种氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于它包括以下步骤：
(1)氧化铜矿石经二段破碎后进行筛分，筛上物送往堆场进行常规酸法堆浸操作；筛下物进入浓缩机；
(2)浓缩机底流在添加粘结剂调浆后进入造粒机与耐酸性碎石载体混合造粒，得到表面覆盖一层氧化铜矿、适合堆浸操作的矿物颗粒；
(3)矿物颗粒经运输机运送到堆场进行筑堆酸浸；
(4)浸出过程中，实时监控浸出液酸浓度和铜浓度变化情况，依据监控数据及时调节喷淋液酸度和喷淋强度；
(5)堆场中经多次循环喷淋后的富铜浸出液通过萃取-反萃-电积工序后得到阴极铜产品，萃余液经除油或除杂工序后返回堆浸工序。
2、根据权利要求1所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于：氧化铜矿石经二段破碎后进行高频筛分，其筛上物粒径>0.074mm；筛下物粒径<0.074mm。
3、根据权利要求1所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于：所述的氧化铜矿石为含粘土类易泥化矿物多的氧化铜矿石。
4、根据权利要求1或2所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于：所采用的碎石载体为鹅卵石、矿山本身的黄铁矿基体表外矿或矿山附近的石英类耐酸脉石，碎石载体粒度为5mm～25mm。
5、根据权利要求1或2或4所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于粘结剂主要成分为二氧化硅含量>40％的粉煤灰、水泥窑灰、羧甲基纤维素和淀粉的混合物、耐硫酸盐水泥。
6、根据权利要求5所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于：粘结剂的构成为粉煤灰占30-40％，水泥窑灰占5-15％，耐硫酸盐水泥占35-45％，羧甲基纤维素和淀粉的混合物占10-20％，粘结剂用量为氧化铜矿石重量的1～5％。
7、根据权利要求1或2所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于：对筛下物的造粒堆浸过程中其堆高为3～5m，堆浸过程中稀硫酸浓度为0.1～2mol/L，喷淋强度为0.2～0.5L/(min.m2)，浸出周期1-2个月。
8、根据权利要求1或2所述的氧化铜矿酸法堆浸新工艺，其特征在于：对筛下物的造粒堆浸后进行卸堆-筛分回收碎石载体。
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