巫銮东

(紫金矿业集团股份有限公司, 福建上杭县 364200)

西藏玉龙铜矿氧化矿资源综合回收试验研究

巫銮东

(紫金矿业集团股份有限公司, 福建上杭县 364200)

根据玉龙铜矿 II矿体铜矿资源的特点,采用堆浸 -搅拌浸出 -萃取 -电积工艺从Ⅱ矿体氧化矿中回收铜金属。通过工业试验研究了搅拌浸出、萃取、电积等工艺流程,评价了各工序的技术可行性。生产实践表明,对玉龙铜矿平均品位在 3.5%以上的富氧化铜矿资源,采用现有工艺流程能够实现生产的连续化和稳定化,推荐的最佳入浸的矿物粒度为 0.1～1 mm,浸出率可达 90%以上,酸耗为 350 kg/t矿。对 II矿体 3#线的氧化矿铜的搅拌浸出,浓密洗涤的铜回收率可达 95%以上,排到尾矿坝的底流浓度可达 40%,电积阴极铜质量已达到 GB/T467-1997中一级铜的标准,该项目的实施基本不存在环境污染问题。

玉龙铜矿;浸出;萃取;电积

0 引 言

西藏玉龙铜矿位于西藏昌都地区江达县青泥洞乡境内,其铜资源储量 650万 t,远景储量达 1000万t,为我国第二大铜矿,是世界 60个特大型铜矿之一。其中氧化矿铜储量 274万 t,硫化矿铜储量 376万 t,并伴生有 15万 t钼、2万 t钴等。玉龙铜矿为斑岩型和矽卡岩型复合矿体,由Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ号 3个矿体组成。Ⅱ矿体的 0-10号线的层片状矿体已完成地质详勘。该矿段按矿石类型划分为 4个矿层。氧化矿中铜以孔雀石和蓝铜矿,硫化矿中铜以辉铜矿 -蓝辉铜矿为主,还含有少量黄铜矿和斑铜矿,其它硫化矿物主要是黄铁矿。玉龙铜矿的开发对藏东地区的发展有着举足轻重的作用,对西藏经济可持续发展、人与自然和谐发展乃至整个国家的建设都具有重大意义。

1 实验原理及装置

1.1 实验原理

从矿样的化学物相分析结果可知,主要铜矿物为孔雀石和蓝铜矿。在常温常压的条件下,上述 2种矿物在硫酸的作用下可浸出铜:

从反应式 (1)、(2)来看,孔雀石和蓝铜矿在浸出反应过程中的产物都是硫酸铜,同时放出二氧化碳气体。从物理化学的角度看,上述反应速度很快。只要溶液的 pH值满足反应需要,铜的浸出就会进行下去。pH值越低反应越彻底,同时温度对反应的影响不是很大。

本试验研究采用萃取技术从浸出液中回收铜,选择北京矿冶研究总院生产的铜萃取剂 BK992,它是经过复配的螯合型萃取剂,主要成分是 1∶1的BK991和 BK993并配入少量高闪点煤油,对铜有很高的选择性,其结构式如下:

反萃得到的铜离子采用电积技术直接转化为金属铜。

1.2 工艺流程

本次工业试验采用的流程见图1。

2 试验结果与讨论

2.1 堆浸

图1 湿法炼铜厂的工艺流程

入破碎站原矿主要采自 II矿体 03号勘探线ZK37、ZK38钻孔间的富氧化铜 (FCuO)矿层和 CuO矿层,还有一部分来自 05号勘探线 ZK50钻孔附近土状为主的富氧化铜矿。铜矿石品位为 3.5%左右,含水量为 18.58%,含泥量为 73%。经筛分破碎后入堆矿石含泥量为 28%,矿石粒度为 30～40 mm。堆场面积为 170 m2(10 m×17 m)。矿石堆比重为 1.75～1.85 g/cm3,真比重为 3.1,堆高为 0.85 m,筑堆的安息角为 50°。

入堆浸出的矿石总量为 257.82 t,平均品位为9.31%,总金属量为 24.01 t。实验总堆累积浸出率η与时间的关系见图2。

图2 总堆累积浸出率与时间的关系

铜的浸出率在前 30 d日浸出率相对较高,之后浸出率下降;各堆的流量控制为 3 m3/h,渗透速率为 17 L/(m2·h),从现场观察 1#堆的渗透性比 2#堆好,总体两堆的渗透性较好。

两堆的日浸出率都比 7～8月份堆的浸出率低,其中主要原因有:7～8月份处理的矿石品位高 (9%以上);1#和 2#堆浸出时间在冬季,浸出反应受温度的影响使浸出率降低;此次筑堆过程中使部分堆浸厂地膜破坏,有部分浸出液渗透到地下,使铜的浸出率降低。

比较冬季和夏季堆浸情况,冬季铜的浸出速度明显降低,月浸出率只有 2%～3%。

2.2 搅拌浸出

搅拌浸出工序主要包括球磨、搅拌浸出以及浓密工序。原料为经破碎站筛分破碎后的泥矿(＜-20 mm),泥矿在球磨机加料端溜槽处通过重力和自来水的作用,进入高速运转球磨机,矿石在筒体内一方面受到铁球的冲击力,另一方面在铁球之间及筒壁接触区受到挤压和磨剥力,将矿石磨碎。

球磨机磨细后的物料靠重力自流进入矿浆储槽,根据工艺方案的要求,添加萃余液量调整矿浆储槽内的矿浆浓度在相应值,在搅拌的作用下,矿浆混合均匀。然后用软管泵将矿浆打入搅拌浸出槽浸出。

控制一定的矿浆流量和相应的硫酸流量,矿浆在 3个搅拌槽内顺流浸出,浸出时间为 3 h,在 3#搅拌槽中加入絮凝剂。浸出完的矿浆从 3#搅拌槽溢流口自流到 1#浓密机,浓密机采用 3级逆流方式进行浓密和洗涤。每级浓密机的底流用软管泵打入下一级浓密机,洗水则靠各浓密机之间的高差自流。第三级浓密机加萃余液洗涤,到第二级浓密机再补加少量萃余液洗涤,维持洗涤液的酸性 (pH＜2)。第三级浓密机的底流用软管泵直接泵入尾矿库堆存,第一级的上清液自流入集液池。探索性搅拌浸出试验铜浸出率统计结果见图3。

图3 工业试验铜浸出率统计结果

经过 20 d的连续工业试验,证明采用搅拌浸出工艺处理 II号矿体 3#线品位在 3.5%左右的氧化矿是完全可行的。球磨工序的矿石处理量、加水量及钢球添加量匹配后,能够保证连续稳定的运行生产,矿石处理量平均为 800 kg/h;推荐的最佳入浸的矿物粒度为 0.1～1 mm,浸出率可达 90%以上,酸耗为 350 kg/t矿。细磨不能明显提高铜的浸出率却导致硅、铁的浸出增加,且不利于浓密机中的液固分离。强化浸出可实现浸出过程自热,且可抑制硅的浸出,有利于后续的液固分离和萃取操作。

通过一些改进方法,如絮凝剂添加种类、方式、时间,设备管道改进,泵的种类及流量的调整等,浓密机的洗涤澄清效果有所改善,浓密工序铜回收率为 95%以上。连续工业试验表明,采用现有工艺流程能够实现生产的连续化和稳定化。

2.3 萃取

萃取工业试验的主要目的是考察萃取操作的有关技术参数,并重点考察当浸出液中杂质如硅、铝、铁、锰及有机质积累后,对萃取分相行为及相连续、系统污物生成量及向电积系统传递杂质量的影响。对试验厂循环萃余液取样,分析其中的 Cu、Fe、Al、SiO2等的含量,分析结果见表1。

表1 萃余液化学成分(g/L)

从表1可以了解到在此次工业试验过程中,在试验阶段 (8～12月)萃余液主要杂质在连续试验中累积的量不大,各种杂质的含量均在萃取系统可以允许的范围之内。因此目前还没有考虑中和除杂工业试验。同时,萃余液中钴的含量为 0.008 g/L,含量也相当低,不满足综合回收萃余液中钴的条件。

2.4 电积

由反萃产出的富电解液经隔油槽脱油后进入电解液贮槽,经过板式换热器加热到 40°C后送电解槽生产阴极铜。废电解液自流返回废电解液贮槽。电解液的流动方式为:废电解液贮槽 -反萃 -富电解液缓冲槽 -富电解液贮槽 -电解槽 -废电解液贮槽。

试验从 8月 20开始启动电积系统。本次冲槽硫酸钴 25 kg,瓜而胶 120 g。在电积运行过程中,瓜而胶的添加量按 120 g/t铜进行添加。为控制电解过程中产生的酸雾,在电解槽中添加了酸雾抑制剂。对控制车间酸雾效果,改善员工的操作环境,起到了很好的效果。

从 8月 20日到 8月 28日共生产阴极铜 2.132 t,电流效率为 93.75%。从 8月 20日到 12月 20日生产阴极铜 10 t左右,本批次阴极铜经化验检测,其质量已达到国标 GB/T467-1997中一级铜的标准。

3 结 论

(1)连续工业试验证明,采用堆浸 -搅拌浸出 -萃取 -电积工艺处理 II号矿体 3#线品位在3.5%左右的氧化矿是完全可行的。试验采用三级顺流连续浸出,时间为 2 h,最佳入浸的矿物粒度为0.1～1 mm,铜的搅拌浸出工业试验指标已可达90%以上,酸耗为 350 kg/t矿,浓密洗涤的铜回收率可达 95%以上,排到尾矿坝的底流浓度可达 40%。

(2)采用现有工艺流程能够实现生产的连续化和稳定化,电积阴极铜质量已达到国标 GB/T467-1997中一级铜的标准,该项目的实施对现有试验厂周围环境基本不会产生不利影响。

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2010-10-02)

巫銮东 (1967-),男,福建上杭人,高级工程师,主要从事铜的湿法冶金和矿物加工领域的试验与工程化研究,Email:zjkywld@163.com。