某氧化铜钴矿硫酸浸出试验研究

赵思佳，肖 超，刘景槐

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

某氧化铜钴矿硫酸浸出试验研究

赵思佳，肖 超，刘景槐

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

采用硫酸为浸出剂，对氧化铜钴矿浸出工艺进行了研究。试验结果表明：硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，氧化铜钴矿粒度磨样－74μm占87%，浸出温度80℃，浸出时间2 h，浸出液固比L／S＝2∶1；铜浸出率为89.26%，钴浸出率为78.69%。

氧化铜钴矿；铜；钴；浸出

铜的矿物主要有原生硫化铜矿物和次生氧化铜矿物。工业上可应用的铜矿中，铜的最低含量已由2%～3%降至0.4%～0.5%［1］。钴在矿床中常呈砷化、硫化、氧化钴矿物，钴矿石最低含钴量为0.02%～0.1%，一般为0.1%～0.5%［2］。随着铜、钴矿物开采的不断进行，高品位、易处理铜矿与钴矿资源的日益减少，人们开始重视氧化铜、氧化钴矿的开发利用，采用湿法处理氧化铜矿、氧化钴矿。氧化铜钴矿一般采用浮选工艺回收，先浮选硫化矿，后浮选氧化矿，氧化矿采用异步浮选工艺。如果氧化铜矿中有益铜矿物嵌布粒度极细成浸染状，提高磨矿细度也达不到单体解离［3］。某氧化铜钴矿氧化率较高、硅孔雀石、结合氧化铜含量高，铜矿物呈极细粒嵌布，属于难选氧化铜钴矿石。本文通过实验室搅拌浸出试验，采用硫酸为浸出剂，分别考察了硫酸加入量、浸出温度、磨矿粒度、浸出时间、液固比等对某氧化铜钴矿中铜、钴浸出的影响，并获得了最佳浸出工艺条件。

1 矿石的性质研究

试验矿样来自国外某氧化铜钴矿，原矿含铜为2.41%左右，钴为0.18%左右。矿石特点：（1）铜氧化率在60%左右，钴氧化率在75%左右；（2）某氧化铜钴矿中，铜主要以自由氧化铜、硅孔雀石、结合氧化铜以及少量的次生硫化铜、原生硫化铜的形式存在。钴主要以氧化钴以及少量的硫化钴、碳酸钴的形式存在。

某氧化铜钴矿的多元素分析结果见表1。

表1 某氧化铜钴矿化学多元素分析结果%

由表1的分析结果可知，该氧化铜钴矿中有价元素是铜和钴，其中铜含量为2.41%，钴含量为0.18%，其它金属没有回收价值；二氧化硅的含量达64.24%，酸性浸出时不利于液固快速分离；铁、氧化钙的含量较低，但是氧化铜钴矿中氧化镁、氧化铝的含量较高，这可能也是氧化铜钴矿硫酸浸出硫酸消耗较多的原因。

2 试验方法

某氧化铜钴矿的浸出在烧杯中进行，用热电偶控温的增力电动搅拌机进行加热搅拌反应，达到预定的浸出时间后，用真空泵进行抽滤，渣样烘干称重后送分析，并计算铜、钴的浸出率。

3 试验结果与讨论

3.1 硫酸加入量对铜、钴浸出率的影响

固定条件：氧化铜钴矿200 g（－74μm占46.65%），液固比2∶1，浸出温度80℃，浸出时间2 h。硫酸的加入量以氧化铜钴矿质量为基准计算。

硫酸加入量对铜、钴浸出率的影响如图1所示。

图1 硫酸加入量对铜、钴浸出率的影响

由图1可知，硫酸浸出氧化铜钴矿时，硫酸加入量对氧化铜钴矿中铜、钴的浸出率影响较大。铜和钴的浸出率都随着硫酸加入量的增加而增加。当硫酸的用量为25 g时，即硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%时，铜的渣计浸出率为89.65%，钴渣计浸出率为49.36%。随着硫酸加入量的增加，铜、钴的浸出率增加较为缓慢。综合铜、钴的回收以及经济因素，氧化铜钴矿的硫酸浸出试验硫酸的加入量选取氧化铜钴矿质量的12.5%。

3.2 浸出温度对铜、钴浸出率的影响

固定条件：氧化铜钴矿200 g（－74μm占46.65%），硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，液固比2∶1，浸出时间2 h。

浸出温度对铜、钴浸出率的影响如图2所示。

图2 浸出温度对铜、钴浸出率的影响

由图2可知，硫酸浸出氧化铜钴矿时，浸出温度对该氧化铜钴矿中铜、钴的浸出率影响很大。当浸出温度小于80℃时，随着浸出温度的增加，铜钴矿中铜、钴的浸出率显著增加；当浸出温度为80℃时，铜钴矿中铜的渣计浸出率达到了89.56%，钴的浸出率达到了50.35%；进一步升高浸出温度，铜钴矿中铜、钴的浸出率基本保持不变。因此，从节能减耗考虑，氧化铜钴矿硫酸浸出试验浸出温度选择为80℃。

3.3 磨矿粒度对铜、钴浸出率的影响

固定条件：氧化铜钴矿200 g，硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，液固比2∶1，浸出温度80℃，浸出时间2 h。

磨矿粒度对铜、钴浸出率的影响如图3所示。

图3 磨矿粒度对铜、钴浸出率的影响

由图3可知，硫酸浸出氧化铜钴矿时，磨矿粒度对该氧化铜钴矿中铜的浸出率影响较小，而磨矿粒度对钴的浸出率影响较大，这可能与铜钴矿中钴的存赋形式有关。为了综合回收氧化铜钴矿中的铜、钴，氧化铜钴矿的硫酸浸出试验磨矿粒度以－74μm占87%以上为宜。但当磨矿粒度－74μm占87%以上时液固分离速度较慢。

3.4 浸出时间对铜、钴浸出率的影响

固定条件：氧化铜钴矿200 g（－74μm占87%），硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，液固比2∶1，浸出温度为80℃。

浸出时间对铜、钴浸出率的影响如图4所示。

图4 浸出时间对铜、钴浸出率的影响

由图4可知，硫酸浸出氧化铜钴矿时，浸出时间对氧化铜钴矿中铜的浸出率影响较小，对氧化铜钴矿中钴的浸出影响大。浸出0.5 h，铜的渣计浸出率可达87.45%，钴的渣计浸出率可以达到40.48%；浸出2 h，铜的渣计浸出率可达89.46%，钴的渣计浸出率可以达到79.18%，进一步延长浸出时间，氧化铜钴矿中铜、钴的浸出率基本保持不变。因此考虑到生产实际，氧化铜钴矿硫酸浸出试验中浸出时间以2 h为宜。

3.5 液固比对铜、钴浸出率的影响

固定条件：氧化铜钴矿200 g（－74μm占87%），硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，将硫酸溶于一定量的水溶液后加矿浸出，浸出温度80℃，浸出时间2 h。

不同液固比对铜、钴浸出率的影响如图5所示。

图5 液固比对铜、钴浸出率的影响

由图5可知，硫酸浸出氧化铜钴矿时，液固比对氧化铜钴矿中铜、钴的浸出率影响较小，考虑到生产实际，氧化铜钴矿的硫酸浸出试验液固比以2∶1为宜。

3.6 氧化剂添加量对铜、钴浸出率的影响

固定条件：氧化铜钴矿200 g（含铜2.01%，－74 μm占87%），硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，液固比2∶1，浸出温度为室温（10℃），浸出时间2 h。氧化剂选择氯酸钠。

氧化剂加入量对铜、钴浸出率的影响如图6所示。

由图6可知，硫酸浸出氧化铜钴矿时，氧化剂氯酸钠对氧化铜钴矿中铜、钴的浸出率影响不大。因此，氧化铜钴矿硫酸浸出试验中选择不添加氧化剂。

图6 氧化剂加入量对铜、钴浸出率的影响

3.7 最佳工艺条件确定及验证

根据以上条件试验可以得出，氧化铜钴矿硫酸浸出的最佳工艺条件为：硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，浸出温度80℃，氧化铜钴矿粒度为磨样至－74μm占87%，浸出时间2 h，浸出液固比L／S＝2∶1。

在上述最佳条件下进行原矿1 kg验证试验，得出浸出渣892.19 g，渣含铜0.29%，渣计铜浸出率89.26%；渣含钴0.043%，渣计钴浸出率78.69%。

4 结 论

1.影响铜、钴浸出率的主要因素是硫酸加入量、浸出温度、磨矿粒度、浸出时间。

2.氧化铜钴矿硫酸浸出最佳工艺条件：硫酸加入量为氧化铜钴矿质量的12.5%，浸出温度80℃，氧化铜钴矿粒度为磨样至－74μm占87%，浸出时间2 h，浸出液固比L／S＝2∶1。在此条件下，铜的浸出率可达89.26%，钴的浸出率可达78.69%。

［1］ 彭容秋，任鸿九，张训鹏，等.铜冶金［M］.长沙：中南大学出版社，2004.5.

［2］ 乐颂光，夏忠让，吕证华，等.钴冶金［M］.北京：冶金工业出版社，1987.26.

［3］ 胡绍彬.关于汤丹难选氧化铜矿浮选过程中连生体的浮选问题［J］.云南冶金，1999，（1）：25－27.

Study on Sulfuric Acid Leaching of Oxide Copper-cobalt Ore

ZHAO Si-jia，XIAO Chao，LIU Jing-huai
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

An oxide copper-cobalt ore was leached with sulfuric acid.The results show that copper leaching rate is 89.26%and cobalt leaching rate is 78.69%under the conditions including addition H2SO4of 25 g for 200 g oxide copper－cobalt ore，fine grain of oxide copper-cobalt ore at least－200 mesh amounts to 87%，leaching temperature of 80℃and leaching time of 2 h，liquid－solid ratio of 2∶1.

oxide copper-cobalt ore；copper；cobalt；leaching

TF811

：A

：1003－5540（2014）04－0036－03

2014－05－12

赵思佳（1983－），男，硕士，助理工程师，主要从事重金属冶金以及低品位、难处理金矿堆浸技术研究。