低品位铜湿法冶炼的现状及发展形势

楼江鹏

（赣州腾远钴业新材料股份有限公司，江西 赣州 341100）

铜是重要的有色金属，随着疫情高峰期的结束，企业的大规模复工，截止2020年6月铜材累计产量940万吨，同比增长6.1%。从这几年看，虽然铜材产量有着小规模调整，但总体趋于稳定。伴随我国社会经济的发展，人们对铜的需求不断增加，在铜元素开采利用无法满足人们需要的时候，就不得不需要从国外进口大量的铜材料和铜制品，由此使得铜元素的供需矛盾日益突出。

在铜矿石开采品味的不断降低下，难以处理的矿石数量不断增加，加上矿石处理过程中产生的二氧化硫，对人们赖以生存的环境带来了不可磨灭的污染。为此，针对我国铜矿石品味较低的现状，文章提出湿法铜技术，就低品位铜湿法冶炼问题进行探究。

1 国外低品位铜湿法冶炼发展分析

1.1 堆场大型化，铜元素的重复性利用

堆浸是使用最为广泛和普遍难度一种铜矿石直接浸出方式，从实际应用情况来看，这种浸出方式具备操作简单、投资节省的特点，且矿石开采的机械化程度交工。美国和周围国家积极合作，在北部投资大量资金使用浸出-萃取-电积技术形式来处理矿石。这项工程的机械化水平比较高，在操作的时候可以使用方便移动的大型皮带运输机械设备铸堆处理。经过机械化处理的铜开采效率提升，浸出以后使用一台斗轮装载运输机械设备来挖去材料，之后将尾渣运输到废弃石场进行二次浸出处理。通过使用这种堆浸处理方式虽然增加了卸堆和尾渣的处理费用，但是由于堆场面积缩小，浸出周期缩短，浸出效率提升[1]。

1.2 生物浸出的大范围应用

使用生物浸出技术能够从矿产资源中提取大量的金属，期间所能够提取金属的种类也不断扩展，金属包含铜元素、金元素、轴元素等，且和传统火法相比，这种处理方式的成本低廉，投资方便，适合应用的范围比较广泛。

美国和智利利用SX-EW 法所生产的铜元素有一半以上都采用了生物堆浸技术形式。比如智利北部处于高海拔位置上的湿法炼铜厂，主要被用来处理辉铜矿和蓝铜矿，在加工的时候使用薄层细菌堆浸技术形式，经过处理产出的铜元素浸出率达到了82%比例。在这个技术的支持下不仅能够从低品位硫化铜矿中提取铜元素，而且也能够从高品位的硫化矿或者铜精矿中来提取铜元素。

从实际应用角度来看，这类技术的应用关键是对耐高温渔鸥毒有害物质进行研究，合理调节菌种处理事宜的温度范围。同时，在使用这类技术的时候要做好高效生物氧化器的设计，应用恰当的方式控制生物氧化器的温度、酸碱数值、空气通入量。

1.3 地下溶浸技术

地下浸出是一种融合采集、选择、冶炼为一体的矿物处理技术形式，在上个世纪七十年代发展起来。地下浸出可以划分为原地浸出和地下破碎浸出两个类型。地下破碎浸出处理需要对矿石进行爆破松动处理，原地浸出会通过注液井工程来将浸出液注入到地下，之后将收集起来的泵运送到地表。在使用地下溶浸技术的时候不需要将矿石开采出来就能够实现对周围环境污染问题的综合治理。

从实际应用情况来看，地下浸溶技术对品味低、埋藏深、不容易开采、工程地质 条件复杂的矿体开采更具意义，在使用的时候能够从根本上改进采矿工人的劳动条件。在堆浸的作用下，下部分采空区能够进行溶浸处理，在操作时候可以将含有硫酸的萃取液收集在集液池中，之后使用泵将其运输到地面，和堆浸液合并之后送到萃取—电积厂。经过一系列处理之后湿法铜的生产能力达到了7.3 万t 阴极铜/a 水平。

2 国内铜工厂基本情况概述

低品位铜矿包含难选低品位氧化铜矿、氧化一硫化混合矿、低品位硫化铜、含铜废石等铜资源。考虑到铜资源元素构成的复杂，使用传统意义的冶炼技术无法对铜资源进行高效率的处理和回收。当前，我国多个地区均建立了铜溶剂萃取工厂，铜溶剂萃取工厂在运作的时候对以处理低品位氧化铜为主，铜矿中的铜含量在0.6%到3%，工厂建设规模比较小[2,3]。

2.1 楚雄广通L-SX-EW厂

楚雄广通L-SX-EW 厂在1993 年的时候正式投入生产，是我国第一个铜生产规模较大的铜厂。整个铜厂在生产加工的时候以堆浸为主，处理的铜矿石为砂岩铜矿，铜矿物以孔雀石为主，石矿物中的石英、钙元素、镁元素比较低，矿石经过颚式破碎机进行破碎处理，碎后颗粒度-50mm，分区筑堆，每层高度在4m～6m，堆场的面积为40000 平方米。喷淋系统由软PVC 管和旋转喷头组成，萃取系统分两级萃取，萃取相比O/A=1，反萃相比O/A=3。萃取箱是设计院自行设计的双混合室澄清器，混合停留时间为2.5min，澄清速率为每小时4 平方米，萃取回收率98%。

2.2 元江福特L-SX-EW厂

元江福特L-SX-EW 厂 位于云南，在1996 年的时候投产，设计能力为1000tCu/a，该铜厂以制作粒堆浸为主处理土状氧化铜矿，矿厂内部覆盖六个长宽为3m 的搅拌浸出槽。铜厂的含铜矿物主要是孔雀石和斑铜矿，主要矿物是石英，孔雀石呈现出碎屑状分布状态，部分镶嵌在石英表面和褐铁矿，其中含铜1%～2%。由于矿石粒度细小，含泥量比较大，选矿回收率较低，因而早期被列为不可回收的外矿而废弃。矿石为露天开采，大部分经过圆筒制作加工而成，之后被送往堆场筑堆。在颗粒制作的过程中会在其中加入一定的粘结剂，在粘结剂的作用下更有利于颗粒成团，粒团固化之后会喷淋浸出，每层堆高为3m，在堆放到一定高度之后需要重新铺设底垫，目的是增加堆场的渗透性。堆场的面积大约在30000 平方米，在堆放的时候少量高品位矿会直接被运送到搅拌槽，经过搅拌后浸润而出[4]。

2.3 多宝山L-SX-EW厂

多宝山L-SX-EW厂位于黑龙江，在1995年的时候正式投产，设计能力为200tCu/a，是我国第一家在北方高寒地区建立的铜厂，铜厂以堆浸为主，由于铜矿山所处地理环境和气候环境比较恶劣，为了能够保证在冬季的时候铜厂都能够正常生产，堆浸方式会采取夏季喷淋、冬季灌浸的方式，在这样堆浸处理作用下有效解决了堆场 冬季防冻技术应用问题，保证了铜厂的正常运作。

文章所研究铜厂的矿石采取的是露天开采的方式，使用颚式破碎机进行破碎处理，破碎之后的矿石粒度为-100mm，处理之后分区铸堆，每层堆放高度为6m，堆场分为喷淋区域和灌浸区域，可以实现互换处理。夏天采取喷淋浸出的处理方式，通过使用喷淋浸出的方式来解决冬季灌浸的疏漏问题；在冬天的时候使用灌浸的的方式，借助矿堆表面冻壳和积雪进行保温处理。萃取系统采取2 ＋1p 级萃取处理方式，在冬季生产的时候，浸出液和反萃液会通过板式换热器进行加热，而后进行萃取和反萃。

3 低品位铜湿法冶炼工艺分析

某年产铜1000t 工厂原辅助材料消耗和成本如表1 所示，根据表二的数据信息发现，在使用L-SX-EW 技术之后，铜元素处理所需要的药剂类型不仅减少，加工生产的消耗也在不断减少，总体消费成本低。扣除矿石费用之后，铜元素的直接加工成本为6540 元。在总成本中，所牵扯到的项目费用分别是矿石费用、硫酸费用、电力费用、萃取剂消耗费用等。矿石费用的消耗主要和矿石开采条件、当地矿石的供需变化以及矿石的品味存在密切的关联。硫酸费用包含两个方面的内容，即酸耗和酸价，矿石中碱性脉石、铁、铝的含量越低，酸耗就会越低，多数工厂损耗基本保持在3～5t/tcCu。酸价会随着地区和市场的波动变化而发生相应的变化。

表1 某年产铜1000t 工厂原辅助材料消耗和成本表

4 其他铜资源的利用和基本发展趋势

4.1 高碱性脉石膏结合律低品位氧化铜矿的龙

这个类型的铜矿广泛分布在云南、新疆、广西、内蒙古、甘肃等地区，这个类型铜矿的共同特点是矿石中的碱性脉石含量高，这种情况下使用常规意义上的酸浸工艺不仅消耗比较多酸资源，而且经济费用消耗也比较多，同时，受酸浸时会生成大量硫酸钙，因此很容易让矿堆板结，不利于溶液的渗透，相关技术使用也不够完善，而采用氨浸堆浸则是能够很好的解决矿石的处理难题。

在实现氨浸堆浸处理的时候要首先解决氨的挥发性问题，考虑到矿石是露天摆放，浸出的液体无法密封处理，使用常规意义上的处理方式会加大氨的挥发，对周围环境也会带来不利的影响。为此，在处理的时候要先使用滴灌堆浸技术抑制按期的挥发，而后在进行节水保温处理[5,6]。

4.2 铜矿山表外矿、含铜废石、废水和残渣的回收处理

废气的铜资源会广泛分布在我国各个铜矿山中，成为我国铜萃取工厂潜在发展趋于，比如山西、湖北、甘肃等地区的铜矿山。废气表外矿和含废石汇总，金属铜的存储量比较高，这些表外矿、含铜废石中的铜多会以伴生的硫化矿形式存在，铜元素的含量小于0.2%。对于这类铜资源可以采用就地浸出和细菌浸出结合的方式，在具体操作的时候可以在废矿堆上喷淋浸出，并在浸出的过程中培育繁殖铁硫杆菌。

4.3 高海拔和高寒地区铜资源的开发

现阶段，国内L-SX-EW 铜厂主要集中在气候温和、交通便利的云南地区，对于 北方高寒高海拔地区的研究比较少。北方地区其冬天气候寒冷，冻土层比较厚，以往的喷淋堆浸方式无法进行铜资源的开发，只有使用灌浸的方式来能够做好铜资源的防冻工作[7]。

5 结语

综上所述，采用浸出-萃取-电积技术能够从低品位铜资源中生产阴极铜，在具体实施操作的时候具有投资少、成本低、效益好、无污染的特点，整个技术有效拓宽了可利用的铜矿资源范围，使得以往无法开发和利用的低品位铜资源得到了充分开发和利用，取得了良好的社会效益和经济效益，具备良好的发展前景。