新疆祁连铜矿经过四十余年生产，硫化铜矿产资源面临枯竭，但矿山顶部及周边尚有大量的、品位较高的氧化铜矿资源。为了尽可能回收铜资源，延长矿山寿命，首先进行了氧化铜矿硫化浮选回收铜小型试验研究，但由于该矿风化严重，含铁、含泥高，试验结果为浮选指标低，工艺与药剂制度复杂，不适宜进行现场工业生产。为此，祁连铜矿将该矿样进行酸浸小型试验，目的是为湿法酸浸厂建设可行性研究提供依据。
一、矿样准备
矿样主要源自祁连铜矿的两个氧化矿主矿体。矿石加工按1∶1进行配制，并且按小型试验要求进行样品加工。其矿石加工流程及取样程序见图1。
图1 矿石加工流程及取样程序
二、矿石性质
对配制加工的该矿石样品送中心化验室，进行矿石主要元素及物相分析，结果见表1。
表1 矿石主要元素及物相分析
元素 | Cu | Fe | CaO | MgO | 总CuO | 自由CuO | 结合CuO |
含量% | 2.845 | 21.90 | 1.678 | 3.648 | 2.435 | 1.252 | 1.183 |
由表1数据分析可知，该矿石具有以下特点：原矿含铜较高2.845%，氧化率68.47％，结合率很高33.26%，预计浸出率不会很高。常规来讲，如果非氧化铜（占总铜31.65%）100％不能够浸出；易浸出的自由氧化铜（占总铜35.09％）100%能够浸出；不易浸出的结合氧化铜（占总铜33.26％）50％能够浸出，那么，预计浸出率应该在51%左右。
原矿含铁很高21.9％，会消耗一部分酸。CaO、MgO含量不高，基本不会影响铜浸出过程。该矿样泥化程度高，细粒级占的比例大，对浸出会带来不利影响。
三、研磨样震荡浸出试验
研磨样震荡浸出试验的目的，是研究该矿石铜的最佳浸出率，以此对比其它浸出方法的效果。试验结果如下。
浸出条件：在1000ml烧杯中浸出，装矿量200g，矿样细度－200目占95.8%，浸出液固比4∶1，使用工业硫酸（密度为1.83g/ml，纯度95％），起始酸度69.54g/L，震荡浸出2h，放置16h澄清，取样化验，浸出液含铜3.85g/L，含铁6.75g/L，终止酸度47.09g/L。
浸出结果：原矿铜品位2.845％，铁品位21.9％，其中氧化铜2.435％，结合氧化铜1.183％，浸出液含铜3.85g/L，按液计钢浸出率54.13％（折氧化铜浸出率79.06％），吨矿耗硫酸89.8kg（按密度为1.83g/ml，纯度95％的工业硫酸计算，以下同），折算吨铜耗硫酸5.83t。铁的浸出率12.33％。
试验结果说明，该矿样在实验室条件下铜的浸出率达到预期效果。矿石中氧化铜中结合率很高，影响铜的浸出率。澄清时间长，给铜、铁的浸出延长了时间，从而消耗一部分酸，增加了耗酸量。
四、－5mm综合样搅拌浸出试验
－5mm综合样搅拌浸出试验的目的，是研究该矿石在现场生产条件所能达到的最小破碎粒度条件下，铜的最佳浸出率。该种粒级的矿石浸出现场可以采用搅拌浸出或槽（池）浸。
浸出条件：在1000ml烧杯中浸出，装矿量150g，细度－200目占11.3％，液固比4∶1，使用工业硫酸（密度为1.83g/ml，纯度95％），起始酸度52.16g/L，机械搅拌浸出2h，放置2h澄清，取样化验，浸出液含铜3.379g/L，含铁0.8g／L，终止酸度50.91g/L。
浸出结果：原矿铜品位2.845％，铁品位21.9％，其中氧化铜2.435％，结合氧化铜1.183%，浸出液含铜3.379g/L，按液计铜浸出率47.51％（折氧化铜浸出率69.38％），吨矿耗硫酸5kg，折吨铜耗硫酸0.37dt，铁的浸出率1.46%。
上述结果说明，该矿石浸出与粒度大小有很大关系，小于5mm的矿样泥化程度低，对浸出有利；铁几乎没浸出，所以酸耗很低。
五、槽浸试验
槽浸试验的目的，是研究该矿石在现场一般生产条件两段破碎达到的粒度条件下，铜的最佳浸出率。该种粒级的矿石浸出，现场适宜采用槽（池）浸。
试验采用小于20mm的综合样，矿样干量9.lkg，用15L塑料桶浸泡，每天搅拌2～3次，浸泡2d倒净浸出液，再加液体。
槽浸试验结果见图2、表2。依据表2计算，槽浸吨矿耗酸量9.68kg/t矿，吨铜耗酸为0.87t/t铜。耗酸少于柱浸，浸出率明显也低于柱浸。
图2 槽浸铜、铁累计浸出图
表2 槽浸小型试验结果（一）
浸出天数d | 初始酸度 | 浸出成分及含量 | ||||||
H2SO4g/L | 体积mL | Cug/L | Feg/L | H2SO4 g/L | Cu 含量g | 累计Cu 含量g | 累计Fe 含量g | |
2 | 60.85 | 5706 | 9.86 | 1.70 | 53.30 | 56.27 | 9.70 | |
4 | 46.36 | 4000 | 5.25 | 2.68 | 45.07 | 21.00 | 77.27 | 20.42 |
6 | 30.91 | 4000 | 2.43 | 1.76 | 33.36 | 9.72 | 86.99 | 27.46 |
8 | 34.77 | 3000 | 2.47 | 1.46 | 35.01 | 7.41 | 94.40 | 31.84 |
10 | 34.77 | 3000 | 1.29 | 1.76 | 33.46 | 3.87 | 98.27 | 37.12 |
12 | 52.16 | 3000 | 0.79 | 1.55 | 49.98 | 2.37 | 100.64 | 41.77 |
14 | 34.77 | 3000 | 0.31 | 1.55 | 37.90 | 0.91 | 101.55 | 46.42 |
累计 | 101.55 | |||||||
续表2 槽浸小型试验结果（二）
浸出天数d | 耗酸量 | Cu浸出率% | CuO浸出率% | Fe累计浸出率% | ||
g | 当日 | 累计 | 当日 | 累计 | ||
2 | 43.60 | 21.75 | 25.41 | 0.47 | ||
4 | 28.34 | 8.12 | 29.87 | 9.48 | 34.89 | 1.02 |
6 | 5.64 | 3.76 | 33.63 | 4.39 | 39.28 | 1.38 |
8 | 0.00 | 2.86 | 36.49 | 3.35 | 42.63 | 1.60 |
10 | 3.93 | 1.50 | 37.99 | 1.75 | 44.38 | 1.86 |
12 | 6.53 | 0.92 | 38.91 | 1.07 | 45.45 | 2.09 |
14 | 0.00 | 0.35 | 39.26 | 0.41 | 45.86 | 2.33 |
累计 | 88.04 | |||||
六、柱浸试验
柱浸试验的目的，是研究该矿石在现场一般生产条件两段或一段破碎达到的粒度条件下，采用堆浸或原地浸出工艺铜的最佳浸出率。
在Φ120×800mm的柱中进行柱浸试验。
浸出条件：入柱矿石粒度小于20mm，装矿石量为9.37kg，装矿高度为590mm，喷淋速度2～5ml/min，喷淋16h，空闲8h，喷淋强度13L/h. m2。
柱浸试验结果见图3、表3。
图3 柱浸铜、铁累计浸出图
表3 柱浸试验结果（一）
浸出天数d | 初始酸度 | 浸出成分及含量 | ||||||
H2SO4g/L | 体积mL | Cug/L | Feg/L | H2SO4 g/L | Cu 含量g | 累计Cu 含量g | 累计Fe 含量g | |
1 | 55.97 | 2986 | 13.69 | 1.75 | 30.72 | 40.88 | 5.23 | |
2 | 52.16 | 2590 | 10.62 | 4.42 | 38.57 | 27.51 | 68.39 | 16.68 |
3 | 34.77 | 3000 | 5.35 | 3.88 | 32.52 | 16.05 | 84.44 | 28.32 |
4 | 34.77 | 3000 | 3.85 | 3.88 | 27.13 | 11.55 | 95.99 | 39.96 |
5 | 34.77 | 3000 | 2.45 | 3.88 | 26.46 | 7.35 | 103.34 | 51.60 |
6 | 34.77 | 3000 | 1.93 | 4.08 | 27.16 | 5.79 | 109.13 | 63.84 |
7 | 34.77 | 2980 | 1.01 | 3.76 | 25.61 | 3.01 | 112.14 | 75.04 |
8 | 52.16 | 2960 | 1.04 | 5.00 | 33.56 | 3.09 | 115.23 | 89.84 |
9 | 34.77 | 3060 | 0.79 | 6.06 | 34.08 | 2.43 | 117.66 | 108.38 |
10 | 52.16 | 2970 | 0.69 | 5.28 | 36.76 | 2.05 | 119.71 | 124.06 |
11 | 34.77 | 2970 | 0.69 | 5.28 | 36.76 | 2.05 | 121.76 | 139.74 |
12 | 34.77 | 3480 | 0.52 | 4.88 | 28.92 | 1.82 | 123.58 | 156.72 |
累计 | 35996 | 3.43 | 4.35 | 31.40 | 123.58 | |||
续表3 柱浸试验结果（二）
浸出天数d | 耗酸量 | Cu浸出率% | CuO浸出率% | Fe累计浸出率% | ||
g | 当日 | 累计 | 当日 | 累计 | ||
1 | 116.89 | 15.33 | 22.39 | 0.25 | ||
2 | 56.56 | 10.32 | 25.65 | 15.07 | 37.46 | 0.81 |
3 | 6.75 | 6.02 | 31.67 | 8.79 | 46.25 | 1.38 |
4 | 22.92 | 4.37 | 35.99 | 6.32 | 52.57 | 1.95 |
5 | 24.93 | 2.76 | 38.75 | 4.03 | 56.60 | 2.50 |
6 | 22.83 | 2.17 | 40.92 | 3.17 | 59.77 | 3.10 |
7 | 27.99 | 1.13 | 42.05 | 1.65 | 61.42 | 3.66 |
8 | 57.12 | 1.16 | 43.21 | 1.69 | 63.11 | 4.38 |
9 | 0.03 | 0.91 | 44.12 | 1.33 | 64.44 | 5.28 |
10 | 47.28 | 0.77 | 44.89 | 1.12 | 65.57 | 6.04 |
11 | －4.87 | 0.77 | 45.66 | 1.12 | 66.69 | 6.81 |
12 | 3.67 | 0.68 | 46.34 | 1.00 | 67.69 | 7.64 |
累计 | 382.10 | 46.34 | 67.69 | 7.64 | ||
由表3可知：①全部浸出液混匀化验结果Cu3.25g/L、Fe4.48g/L， H2SO432.53g/L，表3计算累计加权平均值为Cu3.43g/L、Fe4.35g/L、H2SO431.40g/L，基本相符。②依据表3计算，柱浸吨矿耗酸量40.767kg/t矿，吨铜耗酸为 3.09t/t铜。说明该矿堆浸耗酸较少，比搅拌浸出耗酸少。
七、结论与建议
（1）该矿石原矿性质较复杂。CaO、MBO 含量不高，其脉石矿物对浸出过程和浸出耗酸影响不大；矿石含铜虽然较高，但氧化率一般，结合率很高，实际浸出率较低，矿石含铁较高(21.9％），不仅增加酸耗量，还会对萃取、电积产生不利影响，也会对矿山环保造成不利影响；矿石泥化程度高，细泥沉淀速度慢，也会对浸出后的液固分离带来困难。
（2）多种方案的试验结果，结合该矿石性质分析说明，此次小型试验不同矿样在实验室不同条件下，铜的浸出率及其它指标均达到预期效果。理论（矿样－200目占95.8％）铜浸出率54.13％；小粒度（矿样粒级－5mm)搅拌浸出铜浸出率47.51％；大粒度（矿样粒级－20mm）槽浸铜浸出率39.26％；柱浸（代表堆浸）铜浸出率46.34％。搅拌浸出和柱浸铜浸出率明显高于槽浸，说明空气（有氧）的作用有利于铜的浸出。试验推荐该矿石浸出工艺为堆浸或小粒度（矿样粒级－5mm )槽浸，有条件的情况下，槽浸要考虑加强搅拌的频率和强度。
（3）该矿石不适于细粒级浸出（即现场矿石经过破碎球磨后浸出），尤其不适合揽拌浸出。因泥化严重，造成沉淀时间长，液固分离困难，影响浸出效果。在试验过程中，部分微细矿泥可透过滤纸，因此在现场生产中，要充分考虑到液固分离的困难。矿石经过破碎后进行槽浸，则粒度越小，铜浸出率越高，粒度控制在－5mm、－200目细粒级占10%左右浸出效果最佳。
（4）该矿石比较适于堆浸。堆浸铜浸出速度较快，同样粒度情况下，铜浸出率较槽浸高、耗酸低、铁浸出率也较低，且细泥产生的干扰也小。
（5）该矿石浸出速度快，2d浸出率达到25.65％，浸出率含铜第9d就降到0.91g/L，12d降到0.68g/t，但铜浸出率低，仅为46.34％，说明矿石中结合氧化铜较难浸出。
（6）该矿石铜浸出时，铁的浸出率也较高，理论（矿样－200目占95.8％）浸出液铁含量6.75g/L；小粒度（矿样粒级－5mm)搅拌浸出液铁含量0.8g/L；大粒度（矿样粒级－20mm)槽浸液铁含量1.81g/L；柱浸（矿样粒级－20mm )液铁含量4.35g/L。在现场生产中，铜贵液中铁浓度较高（大于3g/L）会影响电积效率，增加电耗，影响电铜质量，排放时铜也会受到损失。
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