氧化铜选矿尾矿磁选铜精矿湿法冶金工艺研究

黄家全，牛 磊

(1.西藏玉龙铜业股份有限公司，西藏昌都 854000;2.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100)

昌都地区位于“三江”特提斯成矿带北、中段，是我国著名的有色金属成矿带和海相火山沉积地带。其中玉龙－芒康成矿带，主要成矿期为燕山－喜马拉雅期，在浅成、超浅成的花岗斑岩或二长花岗斑岩中，形成规模宏大的斑岩铜多金属矿带。

玉龙铜矿是我国“三江”地区的一个世界级特大型斑岩铜矿床，铜金属储量达650万t，居全国第二位［1～3］。矿床规模大，适宜大规模露天开采。除铜金属外，伴生大量钼、金、银等，其中钼10余万t、铁矿储量达8 000多万 t、金约26 t。开创了在海拔4 500 m以上的高原地区发展有色金属工业的先例。

1 试验部分

1.1 原料与试剂

玉龙铜矿开采的铜矿石经过选矿得到高品位的铜精矿，而浮选尾矿中含铜约0.5% ～1%，直接抛尾造成资源浪费。为了提高资源利用效率，浮选尾矿经过磁选得到含铜2%的磁选铜精矿，其品位低，铜嵌布复杂、难选冶［4，5］。其主要成分见表 1，铜物相分析见表2。

表1 磁选铜精矿成分 %

表2 磁选铜精矿铜的物相分析 %

铜精矿中铜主要以自由氧化铜的形式存在，但其占比不高。而难以提取的结合态的铜所占仅次于自由氧化铜，达到30.22%。

磁选铜精矿的主要矿物成分为赤铁矿、褐铁矿、石英和方解石。其矿物组成分析如图1所示。

图1 磁选铜精矿矿物组成分析

1.2 试验方法

浸出:取一定量的磁选铜精矿，加入适量的水和硫酸在一定的温度条件下，机械搅拌，过滤分离液固。

萃取:取具有代表性的浸出液，用碱溶液中和调整pH值至1.5～1.8。萃取相比 O/A为2∶1，混合时间5 min。

2 试验结果与讨论

2.1 磁选铜精矿浸出试验

2.1.1 磨矿粒度对铜浸出率的影响

一般湿法浸出工序的浸出原料粒度越细浸出率越高。因此考察磨矿粒度对铜浸出率指标的影响。

试验条件:在30℃下，液固比为2∶1，硫酸用量为15%，浸出时间4.0 h，在原料不同粒度条件下，考查铜浸出率。试验结果如图2所示。

图2 磨矿粒度对铜浸出效果的影响

由图2可见，磨矿粒度对铜浸出率基本无影响。这主要因为选矿过程中，原料粒度较细，可以满足浸出工艺对粒度要求。

2.1.2 硫酸用量对铜浸出率的影响

磁选铜精矿不磨，选择不同的硫酸用量考查铜浸出率变化。试验结果如图3所示。

图3 硫酸用量对铜浸出率的影响

由图3可见，随着硫酸用量增加，铜浸出率也逐渐上升。当达到25%时，铜浸出率最高可以达到67.8%。所以，硫酸用量以25%为宜。

2.1.3 浸出时间对铜浸出率的影响

硫酸用量为25%，其它参数不变，考察不同的浸出时间铜浸出率变化。试验结果如图4所示。

由图4可见，随着浸出时间增加，铜浸出率快速上升，而后基本稳定不变。这是因为浸出时间过短，反应未完全，铜浸出率偏低;而后浸出完全浸出率不再变化。当浸出时间超过3.0 h，铜浸出率基本不变，维持在67.5%左右。因此浸出时间以3.0 h为宜。

图4 浸出时间对铜浸出率的影响

2.1.4 温度对铜浸出率的影响

浸出时间3.0 h，其它参数不变，分别考察在10℃、30℃、50℃、70℃、80℃、90℃下铜浸出率。结果如图5所示。

图5 浸出温度对铜浸出率的影响

由图5可见，随着浸出温度的提高，铜浸出率明显上升，当温度达到80℃以上时，铜浸出率可以达到80.5%。因此浸出温度应高于80℃。

但玉龙铜矿海拔约4 500 m，水沸点约为85～88℃，常压条件下，采用浸出温度为80℃难度较大，要实现该温度只能选择加压浸出工艺。

2.2 浸出液萃取试验

2.2.1 萃取剂铜铁分离试验

混合铜浸出液成分为Cu 8.89 g/L、Fe 14.19 g/L，pH值为0.67，呈现蓝绿色。浸出液中铁离子浓度较高，不能直接电积铜，必须进行分离，因此萃取剂应当具有良好的铜铁分离效果，以降低铁萃取率，提高电解效率。

萃取剂与煤油按照质量比2∶8混合，反萃剂为180 g/L硫酸。萃取试验选择8种萃取剂，为2级萃取，1级反萃，萃取流程如图6所示。

试验条件:萃取剂浓度20%，萃取相比O/A=2∶1，混合时间5 min。试验进行三次循环。有机相重复使用三次，测定每次萃取时铜铁分离系数，取平均值进行比较。试验结果见表3。

表3 萃取铜铁分离试验结果

结果表明，Mextral5640H、AcorgaM5640、Mextral5774H的铜铁分离系数达到2 500左右，而其它萃取剂铜铁分离系数只有2 000左右。选择铜铁分离效果最好的5种萃取剂进行铜萃取性能试验。

2.2.2 萃取性能试验

按照2级萃取，萃取相比 O/A为2∶1;反萃1级，相比O/A为2∶1，考察铜萃取性能。试验结果见表4。

表4 铜萃取性能试验结果 g/L

从萃余液浓度可以看出，萃取能力 Mextral5774H、Mextral5640H和AcorgaM5640H的萃取能力略强于Mextral973H、Mextral984H，而有机相中铁浓度明显低于后者。

综合比较Mextral5640H的分相性能，萃取能力都较强，铜铁分离系数较好，是较为适宜的萃取剂，其次为Mextral5774H和AcorgaM5640。

2.2.3 规模化连续萃取试验

取混合铜浸出液约300 L，其中Cu 8.89 g/L、Fe 14.19 g/L，pH值为0.67。使用Mextral5640H为萃取剂，按照最佳条件进行萃取，两级萃取，一级反萃，处理量约料液45 L/h。每隔0.5 h对萃余液和负载有机相取样分析铜、铁浓度。试验结果如图7所示。

由图7可见，连续萃取过程中，萃余液中铜浓度一直维持在0.35～0.4 g/L，而负载有机相中铁浓度没有明显的积累，一直维持在3.9～4.25 g/L，铁离子积累不明显，说明Mextral5640H铜萃取性能较佳，可以作为该磁选铜精矿湿法浸出液萃取提铜工艺的优选萃取剂使用。

图7 规模化连续萃取试验结果

3 结论

研究玉龙铜矿浮选尾矿磁选铜精矿提铜工艺方案，得到以下结论:

1.磁选铜精矿中铜以氧化态为主，其次为结合态的铜，还有少量的原生硫化铜和次生硫化铜。

2.采用高温硫酸浸出工艺可以较为有效地提取磁选铜精矿中的铜，浸出工艺条件:硫酸用量25%，液固比2∶1，浸出温度80℃，浸出时间3.0 h。

3.铜萃取剂Mextral5640H分相性能和萃取能力强，铜铁分离系数达2538，是最佳的铜萃取剂。

4.玉龙铜矿海拔约4 500 m，沸点约为85～88℃，常压条件下，采用浸出温度为80℃存在较大难度，需要改为加压浸出工艺，以保证铜回收效果。

［1］ 商理堂.西藏矿产品加工现状及其发展探讨［J］.冶金矿山设计与建设，1999，31(4):14 －17.

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［3］ 陈建平，唐菊兴，丛源，等，藏东玉龙斑岩铜矿床地质特征及成矿模型［J］.地质学报，2009，83(12):1 887－1 896.

［4］ 王双才，李元坤，史光大，等.氧化铜矿的处理工艺及其研究进展［J］.矿产资源综合利用，2006，(2):37－43.

［5］ 屈时汉.浅析低品位氧化铜矿的湿法冶金［J］.湿法冶金，2008，27(3):154 －157.