CN102643983A

CN102643983A - 一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺

Info

Publication number: CN102643983A
Application number: CN2012101616045A
Authority: CN
Inventors: 王福元; 袁国才
Original assignee: China Nerin Engineering Co Ltd
Current assignee: China ruim engineering technology Limited by Share Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: CN102643983B

Abstract

本发明公开了一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺,用于处理氧化矿和硫化矿的低品位混合铜矿石，该工艺由以下步骤组成：（1）原矿破碎:原矿进行三段一闭路破碎；（2）硫酸熟化；（3）第一阶段堆浸：可复用堆场堆浸过程；（4）第二阶段堆浸：永久性堆场堆浸过程；（5）铜金属回收：萃取、反萃、电积过程。使用本发明的一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，根据氧化铜矿石和硫化铜矿石浸出周期的差异，遵照“能收早收”原则，实现了浸出速度快的氧化铜矿物中的铜金属快速回收，同时兼顾了硫化铜矿物中的铜金属充分回收。分阶段两步堆浸有效的提高了低品位混合铜矿石中铜金属的浸出率，有利于低品位铜矿石的有效回收，扩大资源利用率。

Description

一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺

技术领域

本发明属于湿法冶金堆浸工艺，一种分阶段堆浸从低品位混合铜矿石中提取金属铜的方法，特别是针对一种从低品位混合铜矿石中提取金属铜的方法。

背景技术

目前，从含硫化铜矿物和氧化铜矿物的混合铜矿中提取铜的方法主要是：浮选工艺+火法冶炼工艺，即混合铜矿石碎磨后采用先选硫化矿再选氧化矿的浮选工艺，分别得到硫化铜精矿和氧化铜精矿，而后再对铜精矿采用火法冶炼和电解提纯得到电解铜。该类方法工艺复杂、投资大、运输量大、运营成本高、火法冶炼及制酸产生的废气对环境污染大，且氧化铜矿物的浮选效果较差，铜的回收率低。该类方法常用于品位较高且选别效果较好的混合铜矿物。

对于低品位混合类型的铜矿床目前很难得到开发利用，不能将这部分资源有效的利用起来，进而将当地的资源优势转化为经济优势。如何将这些资源既经济合理的利用起来，同时又不污染环境是一个值得研究的课题。

堆浸是通常从低品位矿石中回收金属的一种方法，因其工艺简单、投资低、运行成本低、对环境友好而被广泛使用。氧化铜矿物和硫化铜矿物浸出机理如下：

（1）氧化铜矿物分成自由氧化铜矿物和结合氧化铜矿物，混合类型铜矿床中的氧化铜矿物，主要是自由氧化铜矿物，自由氧化铜矿物都能被稀硫酸浸出。

氧化铜矿物经硫酸作用下，浸出反应示例如下：

Cu₂CO₃(OH)₂+2H₂SO₄→2CuSO₄ +CO₂+3H₂O；

Cu₃(CO₃)₂(OH)₂+3H₂SO₄→3CuSO₄+2CO₂+4H₂O；

CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O；

从反应式可看出，浸出反应过程中产物都以硫酸铜的形式进入溶液中。从物理化学的角度看，上述反应速度较快。浸出过程中铜氧化物溶解进入溶液，硅等杂质留入渣相中，达到分离的目的。

（2）硫化铜矿的细菌浸出技术是微生物直接或间接地参与金属硫化铜矿物的氧化和溶解过程，主要是指氧化铁硫杆菌等自养细菌浸出。经过多年的研究和实践，人们已基本掌握微生物浸矿的技术。细菌通过直接和间接的复合作用导致硫化铜矿物被氧化溶解生成硫酸铜和硫酸。

细菌浸出直接作用：细菌附着在矿物表面上，侵蚀破坏矿物晶格，使矿物氧化溶解。在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌作用浸出反应示例如下：

CuS+2O₂ 细菌2CuSO₄；

CuFeS₂+4O₂ 细菌2CuSO₄+FeSO₄；

细菌浸出间接作用：细菌的活性细胞内特有的铁氧化酶和硫氧化酶来氧化催化矿石中的二价铁成为三价铁，三价铁是强氧化剂，可氧化溶解许多硫化铜矿物。浸出示例如下：

辉铜矿浸出：Cu₂S+2Fe₂(SO4)₃→2CuSO₄+4FeSO₄+S；

由于细菌生长繁殖速度比矿物化学浸出反应慢得多，因此硫化铜矿物与氧化铜矿物浸出浸出周期差别很大，氧化铜矿物的浸出周期为25~80天，硫化铜矿物的浸出周期为180~400天。另外细菌浸出过程还受很多因素的影响，譬如：环境温度、环境酸度、铁离子的含量、通气条件等等。堆浸目前主要应用于单一低品位氧化矿物或低品位硫化矿物的浸出。

发明内容

本发明提供一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，通过两阶段分步堆浸能最大限度地提高低品位混合铜矿石中铜金属浸出率，有利于低品位铜矿石的有效回收，扩大资源利用率。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，以氧化铜矿和硫化铜矿的混合矿为原料，其特征在于，包括以下步骤：

（a）原矿破碎:对低品位混合铜矿石原料进行破碎；

（b）硫酸熟化：将经步骤（a）破碎后的矿石给入圆筒混合机中喷淋硫酸溶液进行润湿、团聚、熟化；

（c）可复用堆场堆浸：将经步骤（b）的熟化后的矿石输送到可复用堆场进行筑堆，形成多个单独的单层矿堆或多个单元组成的大矿堆，用含氧化铁硫杆菌等自养型细菌的稀硫酸溶液进行喷淋或滴淋浸出，矿石经过一个周期浸出后需拆堆运出而后再次筑堆新矿石进行浸出且一直循环此过程；

（d）永久性堆场堆浸：经步骤（c）的矿石经一个周期浸出后用卸料机或前装机进行拆堆，拆堆后的矿石输送至永久性堆场进行筑堆，形成多个单元组成的大矿堆，然后用含氧化铁硫杆菌等自养型细菌的稀硫酸溶液喷淋或滴淋浸出，永久性堆场不拆堆，不断往上叠加堆矿浸出；

（e）萃取：对步骤（c）和步骤（d）的浸出富液进行萃取，萃余液返回可复用堆场和永久性堆场循环使用；

（f）反萃、电积：对步骤（e）得到的负载有机相依次进行反萃、电积，最终得阴极铜产品。

作为本发明的优选,所述对低品位混合铜矿石原料进行破碎可采用三段一闭路破碎，低品位混合铜矿石经三段一闭路破碎后其产品粒度为0~15mm。对于对低品位混合铜矿石原料进行破碎亦可采用一段破碎或两段破碎方法。可复用堆场和永久性堆场的下方分别设置富液池、中间液池、萃余液池、暴雨池。所述富液池接受来自矿堆的浸出液中铜离子浓度大于2.0g/l的富液并将其输送至萃取车间，所述中间液池接受来自矿堆的铜离子浓度小于2.0g/l的中间液、所述萃余液池接受萃取车间返回的萃余液，所述暴雨池接受堆场长时间降雨时其他溶液池容纳不了的雨水。可复用堆场的堆高4~8m,滴淋强度10~18L/m².h，浸出周期25~80天。永久性堆场的堆高6~10m,滴淋强度6~15L/m².h，浸出周期180~400天。

本发明的优势为：（1）使用本发明对低品位的氧化铜和硫化铜矿混合矿的堆浸，能使浸出速度较快的氧化铜矿中的铜金属尽早的回收，通过两阶段分步堆浸能最大限度地提高低品位混合铜矿石中铜金属浸出率，有利于低品位铜矿石的有效回收，扩大资源利用率；（2）可复用堆场的堆浸周期较短，即可复用堆场的占地面积相应较少，占地面积较单阶段堆浸节省50%；（3）永久性堆场对地形的要求不高，可利用山谷、沟壑等，因此本工艺对于堆浸场地不够宽裕的堆浸厂极具优势；（4）利用山谷、沟壑堆积成的永久性堆场易于复垦，复垦成本低40%；（5）矿石由可复用堆场拆堆运至永久性堆场即为一个再开采的过程，使可复用堆场矿堆中的浸出死角得以完全浸出；矿堆的渗透性好，铜的浸出率高，较单阶段堆浸提高10~15%；（6）本发明为一种低投入、低运营成本、对环境友好地从低品位混合铜矿石中提取高纯度阴极铜的方法。

附图说明

图1是本发明低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺的主要工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的低品位混合铜矿分阶段堆浸工艺主要由以下几个步骤实现：

一、原矿破碎:低品位氧化铜矿和硫化铜矿的混合铜矿石的原矿破碎后，达到粒度为0~15mm的合格矿石，输送至熟化车间，上述破碎可采用一段破碎、两段破碎方法，其中三段一闭路破碎方法最佳。

二、硫酸熟化：在熟化车间的圆筒混合机内喷洒硫酸溶液对矿石进行润湿、团聚、熟化。

三、第一阶段堆浸：经熟化后的矿石输送至可复用堆场，形成多个单独的单层矿堆或多个单元组成的大矿堆，用含氧化铁硫杆菌等自养型细菌的稀硫酸溶液进行喷淋或滴淋浸出。可复用堆场为单层堆场，矿石经过一个周期浸出后需拆堆运出而后再次筑堆新矿石进行浸出且一直循环此过程。可复用堆场下方分别设置富液池、中间液池、萃余液池、暴雨池。浸出液的铜离子浓度大于2.0g/l的进富液池，浸出液的铜离子浓度小于2.0g/l的中间液进中间液池或萃余液池、萃取车间返回的萃余液进萃余液池，中间液和萃余液再次返回可复用堆场循环使用，堆场长时间降雨时其他溶液池容纳不了的雨水进暴雨池，可复用堆场的堆高4~8m,滴淋强度10~18L/m².h，可复用堆场的矿石经一个周期25~80天浸出后用卸料机或前装机进行拆堆。

四、第二阶段堆浸：拆堆后的矿石输送至永久性堆场进行筑堆，形成多个单元组成的大矿堆，然后用含氧化铁硫杆菌等自养型细菌的稀硫酸溶液喷淋或滴淋浸出，永久性堆场为叠加堆场，对可复用堆场拆堆送过来的矿石进行筑堆、浸出，永久性堆场不拆堆，不断往上叠加堆矿浸出。永久性堆场的堆高6~10m,滴淋强度6~15L/m².h，浸出周期180~400天，永久性堆场的下方分别设置富液池、中间液池、萃余液池、暴雨池。同样浸出液的铜离子浓度大于2.0g/l的进富液池，浸出液的铜离子浓度小于2.0g/l的中间液进中间液池或萃余液池、萃取车间返回的萃余液进萃余液池，中间液和萃余液再次返回可复用堆场循环使用，堆场长时间降雨时其他溶液池容纳不了的雨水进暴雨池。

五、采用常规的萃取、反萃、电积工艺进行铜金属回收：进入萃取车间的富液经萃取作业后的萃余液返回萃余液池用于喷淋浸出，而含铜的负载有机相则进入反萃作业；经反萃后的有机相返回萃取车间继续用于萃取，而含铜溶液则进入电积车间进行电积作业；经电积后的电积后液返回反萃车间继续使用，电积的最终产品为高纯度阴极铜。

实施例1：

在某铜矿山采用上述几个步骤进行分步堆浸，浸出速度快的氧化铜矿物中的铜金属在可复用堆场堆浸阶段回收，浸出速度较慢的硫化铜矿物中的铜金属在永久性堆场回收，铜的浸出率较常规堆浸方式提高10~15%。

该铜矿山属斑岩型铜矿床，为低品位混合铜矿石，其氧化铜矿石与硫化铜矿石含量比例约为3:1。氧化铜矿石主要为孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石；硫化铜矿石主要为辉铜矿、斑铜矿；脉石矿物主要为长石、石英、黑云母。

该低品位混合铜矿石含铜为0.42%，该矿山日处理原矿规模为7000t。该混合铜矿石的处理工艺如下：

原矿经三段一闭路破碎至0~15mm，然后送至熟化车间的圆筒混合机并在其内喷淋硫酸溶液进行熟化，熟化后矿粒含液量约8%。熟化后的矿石输送至可复用堆场进行第一阶段浸出：堆高：5m；喷淋强度：10~15L/m².h；浸出周期：50天；可复用堆场浸出率：64%。可复用堆场矿石经一个周期浸出后，拆堆输送至永久性堆场进行第二阶段的浸出：堆高：8m；喷淋强度：6~11L/m².h；浸出周期：300天；经永久性堆场浸出后铜的最终浸出率为：90%。

堆场滴淋的工作制度在初期、中期、后期有所不同。堆浸初期基本上采用全滴淋，不休闲或少休闲；中期以多滴淋、少休闲为主；末期以少滴淋、多休闲为主。可复用堆场和永久性堆场下方分别布置有中间液池、萃余液池和富液池，其标高较低，能保证各堆场的浸出液自流至各溶液池。滴淋前期用萃余液或中间液滴淋，当浸出液含铜品位达到2.0g/L时进富液池，然后送萃取作业；滴淋后期达不到富液品位的中间液进中间液池，然后返回矿堆继续滴淋作业；萃取车间产生的萃余液用泵送至堆场的萃余液池，再用溶液泵送至堆场滴淋。若下雨时间较长且雨量较大则停止喷淋，矿堆初期流出的雨水，含铜品位在0.15～2.0g/L时则进中间液池，品位小于0.15g/L时则进暴雨池。

进入萃取车间的富液（2.0g/L）经萃取作业后的含铜负载有机相进入反萃作业；经反萃后的有机相返回萃取车间继续用于萃取，而含铜溶液则进入电积车间进行电积作业；经电积后的电积后液返回反萃车间继续使用，电积的最终产品为高纯度阴极铜。

未经破碎的原矿、一段破碎或两段破碎后的矿石均可采用此工艺，浸出方式可仿此实行，属此发明权利范围。单独的氧化矿、硫化矿浸出时，也可按此工艺过程进行设计、生产，均属此发明权利范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims

1.一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，以氧化铜矿和硫化铜矿的混合矿为原料，其特征在于，包括以下步骤：

（a）原矿破碎:对低品位混合铜矿石原料进行破碎；

（c）可复用堆场堆浸：将经步骤（b）的熟化后的矿石输送到可复用堆场进行筑堆，形成多个单独的单层矿堆或多个单元组成的大矿堆，用含氧化铁硫杆菌等自养型细菌的稀硫酸溶液进行喷淋或滴淋浸出；

（d）永久性堆场堆浸：经步骤（c）的矿石经一个周期浸出后用卸料机或前装机进行拆堆，拆堆后的矿石输送至永久性堆场进行筑堆，形成多个单元组成的大矿堆，然后用含氧化铁硫杆菌等自养型细菌的稀硫酸溶液喷淋或滴淋浸出；

2.根据权利要求1所述一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，其特征在于，步骤（a）中对低品位混合铜矿石原料进行破碎可采用三段一闭路破碎或一段破碎或两段破碎。

3.根据权利要求1、2中任一所述的一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，其特征在于，步骤（a）中低品位混合铜矿石经三段一闭路破碎后其产品粒度为0~15mm，产品粒度范围可根据破碎段数的变化调整。

4.根据权利要求1、2中任一所述一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，其特征在于，步骤（c）中可复用堆场和步骤（d）中永久性堆场的下方分别设置富液池、中间液池、萃余液池、暴雨池。

5.根据权利要求4所述一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，其特征在于，所述富液池接受来自矿堆的浸出液中铜离子浓度大于2.0g/l的富液并将其输送至萃取车间，所述中间液池接受来自矿堆的铜离子浓度小于2.0g/l的中间液、所述萃余液池接受萃取车间返回的萃余液，所述暴雨池接受堆场长时间降雨时其他溶液池容纳不了的雨水。

6.根据权利要求1所述一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，其特征在于，步骤（c）中可复用堆场的堆高4~8m,滴淋强度10~18L/m².h，浸出周期25~80天。

7.根据权利要求1所述一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，其特征在于，步骤（d）中永久性堆场的堆高6~10m,滴淋强度6~15L/m².h，浸出周期180~400天。