难选氧化铜矿石和表外铜矿石化学选矿新工艺

赖渊

紫金矿业集团股份有限公司

难选氧化铜矿石和表外铜矿石化学选矿新工艺

赖渊

紫金矿业集团股份有限公司

低品位铜矿的选矿工艺是提升矿区经济效益的关键。化学选矿工艺对难选的氧化铜和表外铜矿石遴选具有优势，本文针对化学选矿工艺，结合具体的矿区，简述化学选矿在难选矿石过程中的应用，为难选矿石的选矿提供一定的理论参考和实践应用。

氧化铜矿石；表外铜矿石；化学选矿

1　引言

我国的铜矿资源分布具有的特征：富矿少，贫矿多；伴生的铜矿多，单一的铜矿少；中小型的铜矿分布较多，大型特大型的铜矿较少；分布的矿石比较复杂，开发时需要特有的工艺，开发条件比较差，难选难采矿较多。在铜矿资分布中，许多硫化铜矿层上存在部分的氧化带，另外在全国分布的铜矿资源中，还存在藏量巨大的独立氧化铜矿床。据统计，在具有工业开采价值的铜矿资源中，氧化铜矿床和混合铜矿床的分布数量占全国总矿床的1/4。随着我国高品位铜矿的数量逐渐减少，学者们纷纷研究低品位铜矿床层的开发和实际应用，低品味的铜矿已引起矿业开采界的高度重视，尤其是开发应用成为行业研究的重点。而表外铜矿较低，该类矿石长期以来，由于达不到工业要求，一直作为废石丢掉。造成严重的经济损失。

本文结合具体铜矿开采，对难选氧化铜矿石和表外铜矿石化学选矿新工艺进行了说明，旨在为我国难开采矿床的开采提供理论参考和应用实践实例。

2　矿石性质分析

本文结合具体铜矿，该铜矿四号铜矿区现有铜矿石168.5万吨，其中氧化矿数量占一半以上，平均品位3%-4%，该矿区的矿石属于高结合率、高含泥矿石，利用传统的浮选法进行遴选，选择效率较低，回收指标较差，不能得到有效的利用。该矿区属于低品位的花岗闪长斑岩型表外铜矿，平均品位在0.3%-0.5%，该矿石由于达不到工业要求，一直作为废石处理。出于针对矿区的经济效益，决定利用化学选矿对难选的氧化铜矿石和表外铜矿石进行遴选。

2.1四号矿区难选氧化矿石

对氧化矿石的原矿、铜物相、粒级状态进行分析研究后发现，该矿区的氧化矿石钙镁含量不高，主要为硅酸盐，属于可溶于酸的铜矿石，适合采取硫酸浸出处理工艺，外观破碎严重、泥化现象较严重，-300目粒级的铜矿占有率接近40%，这些均给处理工艺带来一些影响。

通过分析可以发现，原矿氧化程度较高，粒径小，可浸性良好，但是含泥率较高，给处理工艺带来困难，容易堆积造成死堆，为解决这一难题，采用酸化处理提高浸出率，可以缩短浸矿工期。

2.2四号矿体斑岩型低品位表外铜矿石

花岗闪长斑岩体位于矿区的中部，一般呈现灰色和深褐色，形状为斑状。通过对矿石的矿物成分及含量分析，发现主要为中长石和钾长石，不适合采用酸浸处理技术工艺。表1为该岩石（TSK）与R戴里花岗闪长斑岩（RDL）平均成分对比表。从表1中可以看出，两者的主要氧化物含量基本相同。

表1　岩石化学成分对照表

从上表中可以看出，含铜斑岩型矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿等，其中一半呈自形结构，晶形破碎，斑铜矿和黝铜矿呈它形，沿黄铁矿裂隙交代，局部呈边缘交代结构，主要为网状构造，穿插石英脉两侧，部分呈浸染状构造，脉壁处矿化强烈。

通过分析可以看出，该表外铜矿石主要为硫化矿，初步计划可以采用细菌浸出技术处理工艺。

3　化学选矿工艺分析

3.1工艺机理

酸浸浸铜：

（1）氧化铜矿酸浸出机理主要包含以下反应：

CuCO3·Cu（OH）2+H2SO4→CuSO4+CO2+H2O

CuSiO3·2H2O+H2SO4→CuSO4+SiO2+H2O

Cu2O+H2SO4→CuSO4+Cu+H2O

（2）萃取机理主要包含以下反应：

萃取［2RH］0+［Cu2++SO42-］→［R2Cu］0+［2H++SO42-］A

反萃［R2Cu］0+［2H++SO42-］A→［2RH］0+［Cu2++SO42-］

硫化矿细菌浸出机理：

硫化矿细菌浸出机理可以分为三种：直接浸出机理、间接浸出机理、混合浸出机理。

直接浸出机理：在没有铁存在的情况下，细菌会直接附着在金属的表面，侵蚀矿物晶格，从而氧化溶解得到金属。参与的主要反应包括∶

CuFeS2+O2+H2SO4→CuSO4+Fe2（SO4）3+H2O

CuS+O2→CuSO4

Cu2S+O2+H2SO4→CuS+CuSO4+H2O

Cu5FeS4+O2+H2SO4→CuS+FeSO4+H2O

间接浸出机理：氧化硫铁杆菌在酸性条件下，使得二价铁离子氧化为三价铁离子，通矿物中的电化学作用主要是三价铁离子起到作用，细菌只起到间接作用，其主要的化学反应如下：

Cu2S+Fe2（SO4）3→CuSO4+FeSO4+SO

CuFeS2+Fe2（SO4）3→CuSO4+FeSO4+SO

SO+O2+H2O→H2SO4

混合浸出机理：在细菌进行实际应用过程中，学者们认为细菌的直接作用和间接作用同时存在，只是两种作用所占的比例存在区别。

3.2难选氧化矿处理方案

该矿区的四号铜矿属于高含泥、高结合率的氧化铜矿，如果采用池浸，浸出率太低且浸出液杂质含量较高，如果采用洗泥-浸出-100目以下的处理工艺，易造成成本高、难处理等缺点，而采用制粒堆浸效果理想，矿堆具有良好的渗透性，浸出液含铜浓度高，铜浸出率达76.44%。

难选氧化矿制粒堆浸较好地解决了矿石“死堆”现象，在实际应用过程中，有的矿区采用水泥作为粘结剂，效果较好，但是由于水泥的碱性较高，容易造成耗酸量增加，增加成本。本次处理工艺采用的是中性粘结剂，取得较好的成果，此工艺的经济效益比较明显：制粒堆浸方案每吨矿石处理费用增加2-3元，折合增加成本120-150元/t铜，但可提高浸出率10%-20%，效益较为明显。

3.3低品位表外矿处理工艺

国内外研究和实际应用经验表明，斑岩型低品位硫化矿的处理工艺适宜采取细菌浸出工艺，针对此矿区，该方法直接应用存在一定的问题，因为细菌的作用环境需要保持酸性，但该矿区的矿石含有较高的钙镁元素，矿浆呈现碱性，无法保证细菌的正常作用条件和环境。针对此种情况，需要先对矿浆进行处理，可以向浆液中通入二氧化碳，通过二氧化碳调节介质的酸性条件，进而再利用细菌浸出处理。通过此方式可以将铜金属的浸出率提高5%左右，具有应用价值。

4　结论

化学选矿新工艺与传统的选矿冶金工艺相比具有成本低、投资少、能耗低、不污染环境等优点，是综合开发复杂、难选、低品位铜资源的有效途径。针对高含泥、高结合率的氧化铜矿一般采用硫酸浸出工艺，其中，粘结剂的优选是关键，也是影响其经济效益和效果的关键。斑岩型低品位的表外铜矿石一般需要先对浆液进行预先处理，再利用细菌浸出技术处理。两类矿石均需深人开展地质勘探工作和工艺矿物学研究工作，进一步查明矿石的储量情况和工艺特性，以便为今后的研究工作和投资建厂提供依据。

［1］陈连秀，等.难选氧化铜矿离析-浮选试验研究［J］.新疆有色金属，2003，（1）.

［2］王成彦.高碱性脉石低难处理氧化铜矿的开发利用-浸出［J］.矿冶，2001，（4）.

［3］汤雁斌.铜绿山铜铁矿难选氧化铜矿石化学选矿工艺探讨［J］.中国矿山工程，2005，（4）.