樓江鵬

（贛州騰遠(yuǎn)鈷業(yè)新材料股份有限公司，江西 贛州 341100）

銅是重要的有色金屬，隨著疫情高峰期的結(jié)束，企業(yè)的大規(guī)模復(fù)工，截止2020年6月銅材累計(jì)產(chǎn)量940萬噸，同比增長6.1%。從這幾年看，雖然銅材產(chǎn)量有著小規(guī)模調(diào)整，但總體趨于穩(wěn)定。伴隨我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對銅的需求不斷增加，在銅元素開采利用無法滿足人們需要的時(shí)候，就不得不需要從國外進(jìn)口大量的銅材料和銅制品，由此使得銅元素的供需矛盾日益突出。

在銅礦石開采品味的不斷降低下，難以處理的礦石數(shù)量不斷增加，加上礦石處理過程中產(chǎn)生的二氧化硫，對人們賴以生存的環(huán)境帶來了不可磨滅的污染。為此，針對我國銅礦石品味較低的現(xiàn)狀，文章提出濕法銅技術(shù)，就低品位銅濕法冶煉問題進(jìn)行探究。

1 國外低品位銅濕法冶煉發(fā)展分析

1.1 堆場大型化，銅元素的重復(fù)性利用

堆浸是使用最為廣泛和普遍難度一種銅礦石直接浸出方式，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，這種浸出方式具備操作簡單、投資節(jié)省的特點(diǎn)，且礦石開采的機(jī)械化程度交工。美國和周圍國家積極合作，在北部投資大量資金使用浸出-萃取-電積技術(shù)形式來處理礦石。這項(xiàng)工程的機(jī)械化水平比較高，在操作的時(shí)候可以使用方便移動(dòng)的大型皮帶運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備鑄堆處理。經(jīng)過機(jī)械化處理的銅開采效率提升，浸出以后使用一臺斗輪裝載運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備來挖去材料，之后將尾渣運(yùn)輸?shù)綇U棄石場進(jìn)行二次浸出處理。通過使用這種堆浸處理方式雖然增加了卸堆和尾渣的處理費(fèi)用，但是由于堆場面積縮小，浸出周期縮短，浸出效率提升[1]。

1.2 生物浸出的大范圍應(yīng)用

使用生物浸出技術(shù)能夠從礦產(chǎn)資源中提取大量的金屬，期間所能夠提取金屬的種類也不斷擴(kuò)展，金屬包含銅元素、金元素、軸元素等，且和傳統(tǒng)火法相比，這種處理方式的成本低廉，投資方便，適合應(yīng)用的范圍比較廣泛。

美國和智利利用SX-EW 法所生產(chǎn)的銅元素有一半以上都采用了生物堆浸技術(shù)形式。比如智利北部處于高海拔位置上的濕法煉銅廠，主要被用來處理輝銅礦和藍(lán)銅礦，在加工的時(shí)候使用薄層細(xì)菌堆浸技術(shù)形式，經(jīng)過處理產(chǎn)出的銅元素浸出率達(dá)到了82%比例。在這個(gè)技術(shù)的支持下不僅能夠從低品位硫化銅礦中提取銅元素，而且也能夠從高品位的硫化礦或者銅精礦中來提取銅元素。

從實(shí)際應(yīng)用角度來看，這類技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵是對耐高溫漁鷗毒有害物質(zhì)進(jìn)行研究，合理調(diào)節(jié)菌種處理事宜的溫度范圍。同時(shí)，在使用這類技術(shù)的時(shí)候要做好高效生物氧化器的設(shè)計(jì)，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)姆绞娇刂粕镅趸鞯臏囟取⑺釅A數(shù)值、空氣通入量。

1.3 地下溶浸技術(shù)

地下浸出是一種融合采集、選擇、冶煉為一體的礦物處理技術(shù)形式，在上個(gè)世紀(jì)七十年代發(fā)展起來。地下浸出可以劃分為原地浸出和地下破碎浸出兩個(gè)類型。地下破碎浸出處理需要對礦石進(jìn)行爆破松動(dòng)處理，原地浸出會(huì)通過注液井工程來將浸出液注入到地下，之后將收集起來的泵運(yùn)送到地表。在使用地下溶浸技術(shù)的時(shí)候不需要將礦石開采出來就能夠?qū)崿F(xiàn)對周圍環(huán)境污染問題的綜合治理。

從實(shí)際應(yīng)用情況來看，地下浸溶技術(shù)對品味低、埋藏深、不容易開采、工程地質(zhì) 條件復(fù)雜的礦體開采更具意義，在使用的時(shí)候能夠從根本上改進(jìn)采礦工人的勞動(dòng)條件。在堆浸的作用下，下部分采空區(qū)能夠進(jìn)行溶浸處理，在操作時(shí)候可以將含有硫酸的萃取液收集在集液池中，之后使用泵將其運(yùn)輸?shù)降孛?，和堆浸液合并之后送到萃取—電積廠。經(jīng)過一系列處理之后濕法銅的生產(chǎn)能力達(dá)到了7.3 萬t 陰極銅/a 水平。

2 國內(nèi)銅工廠基本情況概述

低品位銅礦包含難選低品位氧化銅礦、氧化一硫化混合礦、低品位硫化銅、含銅廢石等銅資源?？紤]到銅資源元素構(gòu)成的復(fù)雜，使用傳統(tǒng)意義的冶煉技術(shù)無法對銅資源進(jìn)行高效率的處理和回收。當(dāng)前，我國多個(gè)地區(qū)均建立了銅溶劑萃取工廠，銅溶劑萃取工廠在運(yùn)作的時(shí)候?qū)σ蕴幚淼推肺谎趸~為主，銅礦中的銅含量在0.6%到3%，工廠建設(shè)規(guī)模比較小[2,3]。

2.1 楚雄廣通L-SX-EW廠

楚雄廣通L-SX-EW 廠在1993 年的時(shí)候正式投入生產(chǎn)，是我國第一個(gè)銅生產(chǎn)規(guī)模較大的銅廠。整個(gè)銅廠在生產(chǎn)加工的時(shí)候以堆浸為主，處理的銅礦石為砂巖銅礦，銅礦物以孔雀石為主，石礦物中的石英、鈣元素、鎂元素比較低，礦石經(jīng)過顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理，碎后顆粒度-50mm，分區(qū)筑堆，每層高度在4m～6m，堆場的面積為40000 平方米。噴淋系統(tǒng)由軟PVC 管和旋轉(zhuǎn)噴頭組成，萃取系統(tǒng)分兩級萃取，萃取相比O/A=1，反萃相比O/A=3。萃取箱是設(shè)計(jì)院自行設(shè)計(jì)的雙混合室澄清器，混合停留時(shí)間為2.5min，澄清速率為每小時(shí)4 平方米，萃取回收率98%。

2.2 元江福特L-SX-EW廠

元江福特L-SX-EW 廠 位于云南，在1996 年的時(shí)候投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為1000tCu/a，該銅廠以制作粒堆浸為主處理土狀氧化銅礦，礦廠內(nèi)部覆蓋六個(gè)長寬為3m 的攪拌浸出槽。銅廠的含銅礦物主要是孔雀石和斑銅礦，主要礦物是石英，孔雀石呈現(xiàn)出碎屑狀分布狀態(tài)，部分鑲嵌在石英表面和褐鐵礦，其中含銅1%～2%。由于礦石粒度細(xì)小，含泥量比較大，選礦回收率較低，因而早期被列為不可回收的外礦而廢棄。礦石為露天開采，大部分經(jīng)過圓筒制作加工而成，之后被送往堆場筑堆。在顆粒制作的過程中會(huì)在其中加入一定的粘結(jié)劑，在粘結(jié)劑的作用下更有利于顆粒成團(tuán)，粒團(tuán)固化之后會(huì)噴淋浸出，每層堆高為3m，在堆放到一定高度之后需要重新鋪設(shè)底墊，目的是增加堆場的滲透性。堆場的面積大約在30000 平方米，在堆放的時(shí)候少量高品位礦會(huì)直接被運(yùn)送到攪拌槽，經(jīng)過攪拌后浸潤而出[4]。

2.3 多寶山L-SX-EW廠

多寶山L-SX-EW廠位于黑龍江，在1995年的時(shí)候正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為200tCu/a，是我國第一家在北方高寒地區(qū)建立的銅廠，銅廠以堆浸為主，由于銅礦山所處地理環(huán)境和氣候環(huán)境比較惡劣，為了能夠保證在冬季的時(shí)候銅廠都能夠正常生產(chǎn)，堆浸方式會(huì)采取夏季噴淋、冬季灌浸的方式，在這樣堆浸處理作用下有效解決了堆場 冬季防凍技術(shù)應(yīng)用問題，保證了銅廠的正常運(yùn)作。

文章所研究銅廠的礦石采取的是露天開采的方式，使用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理，破碎之后的礦石粒度為-100mm，處理之后分區(qū)鑄堆，每層堆放高度為6m，堆場分為噴淋區(qū)域和灌浸區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)互換處理。夏天采取噴淋浸出的處理方式，通過使用噴淋浸出的方式來解決冬季灌浸的疏漏問題；在冬天的時(shí)候使用灌浸的的方式，借助礦堆表面凍殼和積雪進(jìn)行保溫處理。萃取系統(tǒng)采取2 ＋1p 級萃取處理方式，在冬季生產(chǎn)的時(shí)候，浸出液和反萃液會(huì)通過板式換熱器進(jìn)行加熱，而后進(jìn)行萃取和反萃。

3 低品位銅濕法冶煉工藝分析

某年產(chǎn)銅1000t 工廠原輔助材料消耗和成本如表1 所示，根據(jù)表二的數(shù)據(jù)信息發(fā)現(xiàn)，在使用L-SX-EW 技術(shù)之后，銅元素處理所需要的藥劑類型不僅減少，加工生產(chǎn)的消耗也在不斷減少，總體消費(fèi)成本低?？鄢V石費(fèi)用之后，銅元素的直接加工成本為6540 元。在總成本中，所牽扯到的項(xiàng)目費(fèi)用分別是礦石費(fèi)用、硫酸費(fèi)用、電力費(fèi)用、萃取劑消耗費(fèi)用等。礦石費(fèi)用的消耗主要和礦石開采條件、當(dāng)?shù)氐V石的供需變化以及礦石的品味存在密切的關(guān)聯(lián)。硫酸費(fèi)用包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，即酸耗和酸價(jià)，礦石中堿性脈石、鐵、鋁的含量越低，酸耗就會(huì)越低，多數(shù)工廠損耗基本保持在3～5t/tcCu。酸價(jià)會(huì)隨著地區(qū)和市場的波動(dòng)變化而發(fā)生相應(yīng)的變化。

表1 某年產(chǎn)銅1000t 工廠原輔助材料消耗和成本表

4 其他銅資源的利用和基本發(fā)展趨勢

4.1 高堿性脈石膏結(jié)合律低品位氧化銅礦的龍

這個(gè)類型的銅礦廣泛分布在云南、新疆、廣西、內(nèi)蒙古、甘肅等地區(qū)，這個(gè)類型銅礦的共同特點(diǎn)是礦石中的堿性脈石含量高，這種情況下使用常規(guī)意義上的酸浸工藝不僅消耗比較多酸資源，而且經(jīng)濟(jì)費(fèi)用消耗也比較多，同時(shí)，受酸浸時(shí)會(huì)生成大量硫酸鈣，因此很容易讓礦堆板結(jié)，不利于溶液的滲透，相關(guān)技術(shù)使用也不夠完善，而采用氨浸堆浸則是能夠很好的解決礦石的處理難題。

在實(shí)現(xiàn)氨浸堆浸處理的時(shí)候要首先解決氨的揮發(fā)性問題，考慮到礦石是露天擺放，浸出的液體無法密封處理，使用常規(guī)意義上的處理方式會(huì)加大氨的揮發(fā)，對周圍環(huán)境也會(huì)帶來不利的影響。為此，在處理的時(shí)候要先使用滴灌堆浸技術(shù)抑制按期的揮發(fā)，而后在進(jìn)行節(jié)水保溫處理[5,6]。

4.2 銅礦山表外礦、含銅廢石、廢水和殘?jiān)幕厥仗幚?/h3>

廢氣的銅資源會(huì)廣泛分布在我國各個(gè)銅礦山中，成為我國銅萃取工廠潛在發(fā)展趨于，比如山西、湖北、甘肅等地區(qū)的銅礦山。廢氣表外礦和含廢石匯總，金屬銅的存儲量比較高，這些表外礦、含銅廢石中的銅多會(huì)以伴生的硫化礦形式存在，銅元素的含量小于0.2%。對于這類銅資源可以采用就地浸出和細(xì)菌浸出結(jié)合的方式，在具體操作的時(shí)候可以在廢礦堆上噴淋浸出，并在浸出的過程中培育繁殖鐵硫桿菌。

4.3 高海拔和高寒地區(qū)銅資源的開發(fā)

現(xiàn)階段，國內(nèi)L-SX-EW 銅廠主要集中在氣候溫和、交通便利的云南地區(qū)，對于 北方高寒高海拔地區(qū)的研究比較少。北方地區(qū)其冬天氣候寒冷，凍土層比較厚，以往的噴淋堆浸方式無法進(jìn)行銅資源的開發(fā)，只有使用灌浸的方式來能夠做好銅資源的防凍工作[7]。

5 結(jié)語

綜上所述，采用浸出-萃取-電積技術(shù)能夠從低品位銅資源中生產(chǎn)陰極銅，在具體實(shí)施操作的時(shí)候具有投資少、成本低、效益好、無污染的特點(diǎn)，整個(gè)技術(shù)有效拓寬了可利用的銅礦資源范圍，使得以往無法開發(fā)和利用的低品位銅資源得到了充分開發(fā)和利用，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具備良好的發(fā)展前景。