低品位氧化铜矿常温常压氨浸试验

汤丹氧化铜矿品位比较低，矿物组成复杂，嵌布粒度细，氧化率和结合率高，脉石钙镁含量高，属于典型的难处理氧化铜矿。由于汤丹氧化铜矿石具有“高氧化率、高结合律、高钙镁、低品位”的特征，“酸浸－萃取－电机”以及生物冶金等方法都不适用。因此，氨浸法成为汤丹难选氧化铜湿法冶金唯一选择。近年来，作者在多年研究的基础上，开发成功了“常温常压氨浸－萃取－电积－渣浮选”联合流程，成功应用于生产，取得了良好的经济效益和环境效益。本文主要介绍常温常压氨浸部分的试验和生产结果。

一、试验方法条件流程

（一）试验方法

原矿试样经ø200×250圆筒棒磨机干磨到所需粒度备用，浸出剂按不同浓度要求配制并标定好备用。小型浸出试验每次试验称取原矿试样700g，按试验设计的液固比加入浸出剂，在1500～3000mL的烧杯中用JJ－1增力电动搅拌器进行搅拌浸出。浸出完成后，立即将矿浆进行过滤，浸出渣进行洗涤、过滤烘干、缩分制样，样品装袋密封送分析中心检验分析；浸出液计量容积，混匀取样，样品送分析中心检验分析。

（二）试验药剂与设备

试验药剂氨水、碳酸氢氨、氟化氨铵均为分析纯。试验装置有：ø200×250圆筒棒磨机；JJ－1增力电动搅拌器；烧杯；量筒；多用真空过滤机：XTLZ ø260／200ø；电热鼓风干燥箱等。

（三）试料物相分析

汤丹氧化铜矿小型试验原矿物相成分见表1。

表1  汤丹氧化铜小型试验原矿物相分析结果

（四）试验流程

“常温常压氨浸－萃取－电积－渣浮选”联合流程见图1。

图1  常温常压氨浸－萃取－电积－渣浮选原则流程

二、氨浸机理

氨浸过程主要是利用铜与氨形成络合物的反应，使铜由矿石进入溶液，从而实现其与脉石的分离。在常压下，氨水与孔雀石和硅孔雀石发生如下反应：

孔雀石：

     （1）

硅孔雀石：

（2）

   在有氧的情况下，氨水与Cu₃FeS₃发生如下反应：

      （3）

三、铜浸出率影响因素的研究

（一）氨水浓度对浸出率的影响

铜浸出率随氨水浓度变化的曲线如图2所示。铜的浸出率随着氨水浓度的增加而增加，当氨水浓度在0～2 mol／L范围内，浸出率受氨水浓度的影响较大。当氨水浓度大于2 mol／L时，浸出率受氨水浓度的影响较小。

图2  氨水浓度对铜浸出率的影响

矿石粒度为－0.074mm粒级占80%，浸出时间1h，液固比＝2∶1，室温，

n（NH₃）∶n（NH₄HCO₃）＝2∶1。

（二）浸出时间对浸出率的影响

铜浸出率随时间变化的曲线如图3所示。当浸出时间在0～2h范围内，浸出率受到时间的影响较大。当浸出时间超过2h时，浸出率受时间的影响较小。

图3  浸出时间对浸出率的影响

矿石粒度为－0.074mm占80%，氨水浓度2mol／L，液固比＝2∶1，室温，n（NH₃）∶n（NH₄HCO₃）＝2∶1。

（三）矿石粒度对浸出率的影响

铜浸出率随磨矿粒度变化的曲线如图4所示。浸出率随矿石中－0.074mm粒级含量的增加而升高。但粒度过细，会使矿浆粘度增大，反而降低浸出速度，同时增加磨矿费用，给固液分离作业造成困难。

图4  磨矿细度对浸出率的影响

氨水浓度2mol／L，液固比＝2∶1，室温，浸出时间2h，

n（NH₃）∶n（NH₄HCO₃）＝2∶1。

（四）液固比对浸出率的影响

铜浸出率随矿浆液固比变化的曲线如图5所示。铜的浸出率随矿浆液固比的增大而增大。液固比增大，矿浆的粘度降低，对反应物与生成物的扩散有利。

图5  液固比对浸出率的影响

矿石粒度为－0.074mm粒级占80%，氨水浓度2mol／L，室温，

n（NH₃）∶n（NH₄HCO₃）＝2∶1。

（五）温度对浸出率的影响

铜浸出率随矿浆温度变化的曲线如图6所示。浸出温度对铜的浸出率的影响十分显著，铜的浸出率随温度升高而升高。

图6  反应温度对浸出率的影响

矿石粒度为－0.074mm粒级占80%，反应时间2h，氨水浓度2mol／L，液固比＝2∶1，n（NH₃）∶n（NH₄HCO₃）＝2∶1。

（六）活化剂氟化氢铵对浸出液的影响

为了获得更高的浸出率，考虑活化剂氟化氢铵的使用。采用活化剂NH₃－NH₄HF₂体系浸出，主要是利用氟离子的离子半径小，在矿石离子中渗透能力强，内扩散速度块；同时在常温常压下氟易与铜的硅酸盐矿物作用生成氟硅酸盐，破坏矿石中结合铜原有的结构，使铜游离出来，被氨络合生成铜氨络合物转入溶液。在常温时，活化剂对矿石的活化效果并不明显，反应温度高于30℃时，活化效果比较明显。常压氨浸与活化氨浸对比如图7所示。

图7  常压氨浸与活化氨浸对比

矿石粒度为－0.074mm粒级占80%，浸出时间2h，

液固比＝2∶1，室温，n（NH₃）∶n（NH₄HCO₃）＝2∶1，

活化浸出时n（NH₃）∶n（NH₄HF₂）＝3.5∶0.6

四、生产应用的统计结果

汤丹低品位氧化铜矿石常温常压氨浸工业生产实践表明，在氨浓度1.45 mol／L，浸出粒度－0.074mm粒级占80%～85%，液固比2∶1，浸出时间2h的条件下，获得了总铜浸出率46.86%的理想指标，与小型试验指标一致。2006年3月～2007年10月，昆明瑞源巨冶金有限公司累计处理原矿80万t，工业生产累计指标统计结果列于表2和表3。

表2  工业生产原矿物相分析统计结果

表3  工业生产指标统计结果

五、结语

（一）浸出过程是氨浸湿法冶金工艺流程中回收金属的关键工序。浸出过程受浸出剂浓度、浸出粒度、液固比、浸出时间、浸出温度和活化剂等因素控制。

（二）汤丹低品位氧化铜矿石常温常压氨浸工业生产较为适宜的浸出条件是：氨浓度1～2 mol·L，矿石粒度－0.074mm粒级占80%～85%，液固比2∶1，浸出时间2h。

（三）工业生产指标与小型试验指标基本一致，说明小型试验提出的工艺技术条件是可靠的。