一种用于低品位高泥氧化铜矿的酸性洗矿浸出工艺 【技术领域】
本发明涉及铜湿法冶金技术领域，特别是一种酸性洗矿浸出工艺，应用该工艺可使低品位高泥氧化铜矿中的铜离子得到有效回收。
背景技术
我国铜矿资源中存在着较大比例的低品位氧化铜矿，该类型矿物一般都具有氧化率高、嵌布粒度细、含泥量大、多金属复杂共生等特点，采用酸性浸出-萃取-电积工艺处理该类矿石较之使用常规选冶技术会获得更好的技术经济指标。但氧化铜矿矿石中往往混有一定程度的泥和水，当矿石中含泥含水量过多时，会对浸出过程造成不利影响，矿泥会堵塞进料仓、漏斗和破碎设备，同时脉石中的钙镁氧化物等碱性化合物溶浸后进入浸出液，也会产生大量的沉淀物和络合物，与矿泥一起作用造成浸出过程中矿堆渗透性差、透气性差、浸堆表面积液沟流、铜浸出速度慢、浸出率低等一系列问题，从而恶化浸出效果和浸出指标，增大生产成本。因此采用先洗矿后浸出的方法来处理此类矿物就显得很有必要了。洗矿方法可以有效的分离泥矿和块矿(矿砂)，增强矿堆的渗透性和透气性，增强浸出效果，提高浸出指标。
一般来说，当矿石含泥量大于6％、含水量大于5％时，应考虑进行洗矿。洗矿一般都是在破碎筛分过程中进行的。
洗矿方法的选择与矿石中所含脉石物质成分和粘土的种类、比例及其可塑性、膨胀性、渗透性等相关。根据氧化铜矿矿石中所含粘土的表观状态、塑性指数和粘聚系数值，可将待洗含泥矿石大致分为三种类型。
1、易洗矿石：带有砂质粘土，粘土的塑性指数小于5，粘聚系数(t/m2)≤0.5，此类矿物可冲水筛洗。
2、中等可洗矿石：粘土在手中可以碾碎。粘土的塑性指数5～10，粘聚系数(t/m2)为0.5～2，此类矿物可用洗矿机械洗1～2次。
3、难洗矿石：粘土在手中难以碾碎。粘土的塑性指数大于10，粘聚系数(t/m2)≥2，此类矿物需用洗矿机械洗2次以上。
在洗矿过程中所采用的常见洗矿设备包括螺旋分级机、水力旋流器或槽式洗矿机等。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于低品位高泥氧化铜矿的酸性洗矿浸出工艺，本工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、对环境污染小，在洗矿过程内中和除去部分易于溶解的碱性脉石，进一步解决了因为泥矿的存在和碱性脉石的溶出沉淀而造成的堆浸渗透性差、铜浸出率低等问题，提高了铜的回收率，综合利用了高泥低品位氧化铜矿产资源，可获得更大的经济效益。
为实现上述目的，新工艺采用如下设计方案：
本发明对原矿矿物进行矿物鉴定、粒级分析和杂质成分分析。若矿物鉴定结果表明该矿物中铜矿矿物为孔雀石、蓝铜矿、黑铜矿、赤铜矿、水胆矾或硅孔雀石且嵌布粒度细、粒级分析结果表明该矿物含泥量比例≥10％、杂质成分中存在大量的钙镁氧化物时，采用本工艺进行后续操作。本发明的工艺步骤有：
(1)原矿经破碎筛分后，粗粒级矿石送往堆场筑堆，细粒级矿石送往洗矿系统进行洗矿分级；
(2)洗矿过程中添加稀硫酸，除去部分碱性脉石；
(3)洗矿后得到的砂矿送往堆场筑堆，泥矿送往搅拌槽进行搅拌浸出；堆浸及搅拌浸出工序出来的浸出液送至萃取电积工序，得到合格的阴极铜产品。
原矿经颚式破碎机进行破碎，经振动筛进行筛分，粗粒级(+50mm)矿石送往堆场筑堆，较细粒级(-50mm)含泥矿石进入酸性洗矿系统，进行洗矿分级。
对高泥氧化铜矿矿石采用稀硫酸进行洗矿操作，将其中粒度小于0.074mm的矿物认为矿泥。洗矿时采用浓度为0.05～0.1mol/l的稀硫酸，可针对矿物脉石中粘土的粘聚系数值及钙镁氧化物的含量大小进行调整，采用螺旋分级机、水力旋流器或槽式洗矿机等设备，经过稀硫酸洗矿去除掉脉石矿物中约10～15％的钙镁氧化物(碱性脉石)，最终使矿泥洗脱率＞85％，洗脱的-50mm～+0.074mm矿物进入堆场，进行堆浸操作。
对酸性洗矿后得到的泥浆进行沉淀分离，在沉淀过程中可加入阳离子絮凝剂，加速泥浆中矿泥的沉淀过程。经分离得到矿泥送往搅拌槽进行搅拌浸出，液体回到酸性洗矿系统，补加适量硫酸，进行循环利用。
对将破碎筛分后+50mm粒级的矿石及洗矿后+0.074mm粒级的砂矿筑堆，筑堆过程中要保持矿石尽可能形成自然堆放，形成多孔的自然堆，矿堆高为2m～4m。筑堆完成后，采用滴淋或喷淋的方式按照30～50L/m2·h的速度进行浸出提铜，滴(喷)淋液酸度保持在50～70g/L H2S04。滴淋管的间距为0.5m～1m。
将洗矿后-0.074mm粒级的泥矿进入机械搅拌槽进行搅拌浸出，固体含量35％～50％(重量百分比)，加酸调至pH值1.0～1.5，搅拌转速为120～150转/min，在搅拌槽中停留约2～3h，浸出液含铜2～3g/L，送往萃取工段。浸出渣中和处理后，当浸渣pH值≥5时，送往尾矿库堆存。将堆浸及搅拌浸出工序得到的浸出液送至后续萃取和电积工序，得到合格的阴极铜产品。
本发明的优点是：工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、对环境污染小，在洗矿过程内中和除去部分易于溶解的碱性脉石，进一步解决了因为泥矿的存在和碱性脉石的溶出沉淀而造成的堆浸渗透性差、铜浸出率低等问题，提高了铜的回收率，综合利用了高泥低品位氧化铜矿产资源，可获得更大的经济效益。
【附图说明】
图1：本发明原则工艺流程图
图1中，工序1为应用本工艺前进行的准备工序(对原矿矿物进行矿物鉴定、粒级分析和杂质成分分析)和破碎筛分；
工序2为酸性洗矿系统，通过它进行洗矿分级；
工序3为沉淀分离；
工序4为搅拌浸出；
工序5为堆浸；
工序6为萃取电积。
【具体实施方式】
如图1所示，原矿经破碎筛分，+50mm粒级的矿石送往堆场筑堆，-50mm粒级矿石通过洗矿系统处理后，+0.074mm粒级的砂矿送往堆场筑堆，-0.074mm粒级的泥矿进入搅拌浸出工序。搅拌浸出的浸出液与堆浸的浸出液经汇合后进入萃取电积工序，最终得到阴极铜产品。
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
将本工艺应用于我国西部地区某含泥高的低品位氧化铜矿，经原矿鉴定该氧化铜矿物主要为孔雀石、兰铜矿、少量胆矾、黑铜矿；脉石矿物主要是粘土矿物、长石蚀变物及少量的绢云母和碳酸盐矿物。矿石中Cu含量为1.65％，Fe 9.45％，Ca 18.66％，Mg9.25％，SiO2 38.13％，Al2O3 4.56％。杂质主成分为钙镁氧化物、碳酸盐和磷矾化合物。粒级分析表明+0.074mm矿物含量为80％，-0.074mm含量为20％。本发明所涉及的酸性洗矿-浸出-萃取电积工艺适合于本矿物。
1、矿石预处理：原矿经颚式破碎机进行破碎筛分，+50m粒级的矿石直接送往堆场筑堆，-50mm粒级地矿石进入酸性洗矿系统，
2、对高泥氧化铜矿矿石采用稀硫酸进行洗矿操作，将其中粒度小于0.074mm的矿物认为矿泥。洗矿时采用浓度为0.1mol/l的稀硫酸，洗矿设备为水力旋流器，洗矿速度为10m3/min，在洗液表面可见-层白色的漂浮物，经分析为硫酸钙镁的沉淀物。经过稀硫酸洗矿去除掉脉石矿物中约12.5％的钙镁氧化物，最终矿泥洗脱率为88.5％，同时，经3个月操作后观察，洗矿设备未见明显腐蚀。洗脱得到的-50mm～+0.074mm矿物进入堆场，进行堆浸操作，对泥浆进行分离。
3、对酸性洗矿后得到的泥浆进行沉淀分离，在洗液池内进行沉淀物的自然沉降，在沉淀过程中加入阳离子絮凝剂，加速泥浆中矿泥的沉淀过程，约20小时后，泥浆可以做到固液的基本分离。经分离得到的矿泥送往搅拌槽进行搅拌浸出，液体补加适量的硫酸，进行循环利用。
4、将+50mm及+0.074mm～-50mm粒级的矿石送往堆场筑堆，筑堆过程中为了保持矿石尽可能形成多孔洞、通风良好的自然堆，采用了后退式筑堆法进行，筑堆高度为3.0m，堆的形状为梯形台。筑堆完成后，安装滴淋管，滴淋管的间距为0.8m。滴淋液的酸度为50～70g/L H2SO4，滴淋速度为15～20L/m2·h；除非出现暴雨或大雪天气，滴淋一直进行，不进行休闲。冬季利用保温棉对矿堆保温。当浸出液中的铜离子浓度达到2.0g/L后，送到浸出液的萃取与反萃工序进行处理。
经过3个月的滴淋浸出后，矿石中铜的浸出率已达到85％，此时停止滴淋，浸出结束，并对滴淋管进行拆卸留作下一轮堆浸使用。同时，可以在旧矿堆上进行新一轮的筑堆浸出。
5、将洗矿后得到的-0.074mm粒级的矿泥送往机械搅拌槽进行搅拌浸出，固体含量40％，加酸调至pH值1.5左右，搅拌转速为150转/min，在搅拌槽中停留约3h，浸出液含铜达到2.5g/L后，送往萃取工段进行处理。浸出渣利用石灰进行中和处理，当浸渣的pH值≥5时，送往尾矿库堆存。
6、含铜浸出液的萃取与反萃：浸出液的成分为：Cu 2.45g/L；酸度为17.25g/L H2SO4。采用M5640作为萃取剂，萃取剂浓度10％，萃取相比O∶A＝1∶1，通过两级逆流萃取，铜萃取率达到96.78％，经二级逆流反萃，相比O∶A＝1∶2，铜的反萃率为97.22％。电积产铜：反萃后溶液成分为：Cu 29.8g/L。进入电积的溶液中铁含量需低于5g/L，电流密度为100～180A/m2，槽电压为1.6～2.2V，电积槽温度为30℃。所得到的阴极铜品质达到国家标椎，铜的电积回收率达到99.5％。电解贫液返回矿石浸出。
本发明的效果是：解决了含泥高的氧化铜矿石浸出时造成的矿堆渗透性差、铜浸出率低等问题，适合用于低品位高泥的氧化铜矿资源的开发，扩大铜矿产资源的利用范围，提高铜的综合利用率。