氧化铜矿硫酸搅拌浸出试验研究

兰玮锋

（江西江钨钴业有限公司，江西 赣州 341000）

酸浸工艺是氧化铜矿石处理的主要工艺，适合处理以酸性脉石为主的矿石，常用于从低品位、表外矿、残矿中提取铜。浸出剂一般选用硫酸，不宜处理含高钙镁碳酸盐的矿石。酸浸工艺主要包括堆浸、池浸、原地浸和搅拌浸出。其中堆浸法由于操作简单、投资省、见效快而得到广泛的应用。堆浸法常用于处理低品位氧化铜矿以及剥离的表外矿石，通过喷淋或滴淋的工艺进行浸出。针对含泥高的氧化铜矿，人们可通过制粒或分级堆浸增加渗透性，提高铜浸出率，缩短堆浸周期。地下浸出是针对品位低、不易开采或工程地质条件复杂的矿石直接浸出的一种方法，相比常规技术开采更具有经济性。氨浸工艺可用来处理高碱性脉石的氧化铜矿，氨浸液对铜和脉石组分具有较高的选择性，浸出液中杂质含量较低[1-4]。

工业生产中通常采用硫酸浸出-萃取-电积工艺处理高品位氧化铜矿。本文主要介绍了该氧化铜矿硫酸搅拌浸出试验研究。

1 试验原料与方法

1.1 试验原料

本次试验原料选用的是高品位氧化铜矿，其主要化学成分和铜的物相分析分别如表1、图1所示。

表1 氧化铜矿主要化学成分

通过物相分析结果，笔者发现，该氧化铜矿中的铜主要以孔雀石、蓝铜矿两种形式存在，共占其矿石总铜量的93%；其次是以硫酸铜形式存在，此外还有少量铜与铁或硅相结合。

1.2 试验方法

硫酸搅拌浸出试验：首先按一定液固比将矿样与水在烧杯（2 L）中混合浆化，升温到一定浸出温度后，根据硫酸用量将硫酸缓慢加入烧杯中，浸出过程保持搅拌，并使用pH计监测矿浆pH值变化，关注温度变化。试验考察浸出温度、浸出时间、硫酸用量及矿石粒度等因素对氧化铜矿搅拌酸浸出效果的影响。

图1 氧化铜矿中铜的物相分析结果

1.3 试验基本原理

该氧化铜矿中的铜主要以碳酸盐矿物形态存在，包括孔雀石（Cu2CO3（OH）2）、蓝铜矿（Cu3（CO3）2（OH）2）。氧化铜矿硫酸浸出的主要反应如下：

2 试验结果与分析

2.1 浸出温度及硫酸用量对氧化铜矿浸出的影响

浸出硫酸用量及浸出温度条件试验考察了不同温度下，硫酸用量在100～150 kg/t矿变化时对氧化铜矿样浸出效果的影响，并根据初始硫酸添加量和浸出终点溶液酸度测算实际酸耗。

试验条件：浸出时间2 h，浸出液固比4，搅拌速度300 r/min，矿石粒度小于200 μm占比80%（P80200 μm）。图2反映硫酸用量和反应温度对浸出效果影响。

如图2所示，在室温条件下，随着硫酸用量的增加，从100 kg/t矿至140 kg/t矿，浸出终点酸度升高，但终点Cu浸出率增幅较小，Cu平均浸出率约为91.5%。

在浸出温度60℃的条件下，增加硫酸用量从110 kg/t矿至150 kg/t矿，试验发现Cu终点浸出率稍有提高，平均浸出率约为92%。

图2 浸出温度和硫酸用量对氧化铜矿浸出的影响

通过时间取样分析，本文发现在常温和加热（60℃、80℃）条件下，终点Cu浸出率变化略小。但是，随着温度的升高，Cu的浸出速度明显加快，表明加热能够提升浸出效率，在加热条件下浸出15 min后Cu浸出率达到85%，延长反应时间至1 h，铜浸出率达到90%，继续延长浸出时间Cu浸出率缓慢增加。

上述试验结果表明，该氧化铜矿中铜的浸出速度较快，提高浸出温度和硫酸用量，氧化铜矿Cu浸出率有所提高，但是增幅较小。浸出温度升高，酸耗相应增大。因此，推荐常温下浸出，硫酸用量100 kg/t矿，浸出时间2 h，此时Cu浸出率约为91%，浸出液含Cu 10 g/L，终点pH值1.7，浸出渣含Cu 0.5%。

2.2 磨矿粒度条件试验

氧化铜矿经鄂式破碎后，在棒磨机中进行细磨后得到P80200 μm、P80150 μm、P80105 μm和P8074 μm四种粒度的氧化铜矿样，分别进行常温搅拌浸出。

试验条件：常温，浸出时间2 h，浸出液固比4，硫酸用量100 kg/t矿，搅拌速度300 r/min。矿石粒度对浸出的影响如图3所示。

磨矿粒度条件试验结果表明，在常温和硫酸用量100 kg/t矿的条件下，矿石粒度越小，浸出反应速度越高，浸出终点酸度值低，总耗酸量增加。但本文发现浸出时间到达2 h时，不同矿石粒度原料的铜最终浸出率基本一致，表明此时矿石粒度对铜的浸出率影响较小。考虑到磨矿能耗较高，笔者推荐该氧化铜矿硫酸搅拌浸出的矿石粒度为小于200 μm的颗粒占比80%。

图3 磨矿粒度对氧化铜矿浸出的影响

2.3 浸出渣物相分析

氧化铜矿在推荐条件试验下进行酸浸试验，过滤得到浸出渣并对其进行物相分析，如图4所示。结果表明，浸出渣中铜成分主要为铁矿物和硫化铜，其次为孔雀石和蓝铜矿，此外还有少量的铜分布在硅酸盐中。

图4 氧化铜矿浸出渣中铜的物相分析

3 结论

物相分析结果表明，该氧化铜矿中铜主要以孔雀石、蓝铜矿形式存在，共占矿石中总铜量的93%；其次以硫酸铜存在，此外还有少量铜与铁或硅相结合。氧化铜矿硫酸搅拌浸出试验条件优化为：反应温度常温、硫酸用量100 kg/t矿、浸出时间2 h、浸出液固比4、矿石粒度小于200 μm占比80%。

在推荐的浸出条件下，Cu浸出率在91%以上，浸出液含Cu 10 g/L，终点pH值1.7，杂质含量低，满足后续萃取工艺条件。浸出渣物相分析结果表明，铜主要分布在铁矿物和硫化铜中，其次分布在孔雀石和蓝铜矿中，此外还有少量的铜分布在硅酸盐中。

1 王 玮.氧化铜矿硫酸搅拌浸出工艺研究[J].中国资源综合利用，2016，34（12）：23-25.

2 张景绘.复杂难处理氧化铜矿制备高纯电积铜的新工艺及理论研究[D].昆明：昆明理工大学，2013.

3 宋志鹏，胡国荣，彭忠东，等.碳酸铵溶液浸出非洲氧化铜矿的研究[J].矿冶工程，2008，（3）：84-87.

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].矿产综合利用，2006，（2）：37-39.