金铜混合矿中铜的浸出工艺研究

由于金矿中铜品位的升高导致金铜混合矿石成为常见的难浸矿石之一，因此，有效避免铜对金回收率的影响是处理金铜混合矿亟待解决的技术难题。红星机器厂针对紫金山某低品位金铜矿进行金铜混合矿综合利用工业试验研究，为该类资源的综合利用提供可靠的技术支撑。

一、矿石性质

矿石采自紫金山金铜矿，主要矿物组成（%）：石英70.90、明矾石14.58、黄铁矿6.94、地开石6.23、其他1.35。入堆矿石含金0.1g/t，主要成分（%）：Cu0.23、Fe2.20、S4.53、A2O311.17、Ｋ2O2.01、SiO270.74。铜的物相分析结果（%）：次生硫化铜72.35、原生硫化铜18.82、自由氧化铜5.29、结合氧化铜3.53。金的化学物相分析结果（%）：裸露金52.52、硅酸盐及其它包裹金24.46、硫化物包裹金15.83、碳酸盐及氧化物包裹金7.19。

二、试验方法

按照堆场建设规范铺设100mm黄土、2mmhdPE膜和400g/m2无纺土工布三层防渗结构建设千吨级工业试验堆场，堆场规模长18m×宽18m×高5m。矿石经红星机器鄂式破碎机破碎到P80＝50mm后进行筑堆，入堆矿石量3698t。采用铜湿法厂生产系统萃余液进行生物堆浸工业试验，浸出液进入萃取系统回收铜，萃余液返回堆场喷淋。浸出过程中，每日检测喷淋液和浸出液的Ph、Eh以及Cu2+、FE2+、全铁（tFE）浓度等参数；计量喷淋液和浸出液流量，计算液计铜、铁的浸出率。生物堆浸提铜10、30、50、80天时，采用钻孔取样、网格布点的方式分别采集6个点、2个高度（上层1～2m、下层3～4m）的浸出渣，计算渣计铜的浸出率。生物堆浸浸出周期80d。

生物浸出结束后，采用水洗—碱洗工艺进行生物堆浸渣的介质转换，使堆内环境由酸性转为碱性，确保后续氰化浸出在碱性环境中进行。采用间歇喷淋方式洗涤，洗6h停2h蓄水。水洗4d，洗涤比1：3.7，喷淋强度50l/（m2·h），水洗液返回萃余液系统。水洗结束后采用氢氧化钠溶液进行间歇喷淋碱洗5d，洗涤比1：2.8，喷淋强度33.3l/（m2·h），第一天开路碱洗，后续循环碱洗。定期采集洗脱水样测定铜、铁离子浓度，测量洗脱水量，计算洗脱铜、铁金属量，洗脱铜金属量与入堆铜金属量的比值即为水洗、碱洗阶段铜的洗脱率。开路碱洗液（Ph2～3）可进入萃余液池。介质转换完成后，进行堆浸氰化—贵液炭吸附提金工业试验。

三、试验结果与讨论

1、生物堆浸提铜

（1）过程参数变化

生物堆浸提铜过程中，喷淋液氧化还原电位基本稳定，平均746mV。浸出前期，浸出液的电位低于喷淋液的电位，主要因为喷淋液中带入的微生物在矿物表面有一定的适应期，其氧化活性相对较低。30d后，随着浸出时间的延长，细菌数量和活性增加，浸出体系FE2+氧化为FE3+，浸出液电位逐渐升高，高升到880mV。喷淋液Ph平均值1.55；受喷淋液Ph波动的影响，浸出液Ph呈现与喷淋液Ph基本相同的变化规律，Ph在1.37～1.85之间波动，平均1.60；浸出后期，浸出液Ph略低于喷淋液。此时，堆内部分黄铁矿在微生物作用下被氧化，产生一定量的酸和铁，使浸出液Ph降低。浸出液的铁离子浓度随时间的变化趋势与喷淋液变化趋势基本一致，波动范围较大。

（2）铜浸出率

金铜混合矿生物堆浸工业试验铜的浸出分3个阶段：第1阶段（0～33d），铜浸出率随着时间的延长快速上升，累计液计铜浸出率达39.3%，浸出速率较快；第2阶段（34～70d），期间生产上管道检修停喷5d，铜浸出率上升缓慢，本阶段铜浸出率提高6.5个百分点，累计液计铜浸出率为45.8%；第3阶段（70d后，以休闲为主），铜浸出率仅上升0.6个百分点，浸出时间80d，液计铜浸出率为46.4%。第2和第3阶段，铜的浸出速率较慢，后44d铜浸出率只增加了7个百分点左右。

随着浸出时间的延长，同一取样点同一高度浸出渣样品的铜品位逐渐下降，浸出30d、50d、80d时混合样的铜品位分别为0.23%、0.18%、0.135%。浸出80d时，除个别点较高外，铜品位均降到较低水平。对比同一时期液计和渣计铜的浸出率，结果较为接近。浸出30d和50d时，渣液铜的浸出率较为接近。由于本次生物堆浸工业试验堆高仅有5m，试验期间正处冬季，堆内温度很难维持在较高水平，不利铜蓝矿物的浸出。并且试验周期很短，仅80d，矿物中的铜蓝、蓝辉铜矿转变的铜蓝以及硫砷铜矿在较短时间和较低温度下未得到有效浸出。如果工业生产中提高堆高到8～10m，延长生物提铜周期到150～180d，铜浸出率可得到有效提高。

2、介质转换

生物堆浸渣水洗阶段Ph从1.47上升到2.33，铜、铁浓度分别降到0.08g/l、0.28g/l，水洗阶段铜洗脱率为2.7%。开始碱洗时由于堆内呈酸性，洗脱液的Ph较低，且在碱洗前30h时波动范围较大。碱洗30h后洗脱液的Ph逐渐稳定在10左右。碱洗110h时，洗脱液的Ph上升到12，洗脱液Ph达11.5。碱洗洗脱液中铜、铁离子浓度随洗涤时间的变化逐渐降低，碱洗第5天，铜、铁浓度分别降到8mg/l、8.6mg/l，碱洗阶段铜的洗脱率为0.1%。

3、氰化提金

喷淋第1天贵液金浓度高达0.6mg/l，随氰化时间的延长，金的浸出速率逐渐降低，贵液金浓度逐渐降低，第14天金浓度降低到0.12mg/l。由于第8天和第11天贵液分别经过处理，铜离子浓度降低，提高了后续金的浸出。之后，贵液中金浓度逐渐升高，第22～25天，金浓度维持在0.28mg/l。液计金的浸出率随着浸出时间的延长逐渐升高。前14天金浸出率上升较快，第14天金的浸出率即达40.9%；随后金的浸出速率降低，后13天平均日浸出率仅增加0.96%。26日停止喷淋，28～30日清水洗堆时将堆内浸出的金洗脱下来，金的浸出率快速上升，根据洗堆过程定期取洗脱水综合样测定铜、金浓度及相应浸出液流量，计算清水洗堆金的洗脱率为7.3%。工业试验堆浸氰化和洗堆合计液计金的浸出率为58.7%。

根据生物提铜—介质转换—氰化提金工业试验金、铜浸出情况可知，氰化阶段渣计金、铜的浸出率分别为50.0%、13.9%，加上生物浸出铜浸出率41.3%，累积渣计铜浸出率为55.2%；渣计金的浸出率50%。根据氰化尾渣铜化学物相分析结果，氰化尾渣中铜主要以次生硫化铜矿和原生硫化铜矿为主，次生硫化铜矿含量由原矿中的0.123%降到0.057%。原生矿在反应体系很难浸出，由原矿中的0.032%上升到0.034%。自由氧化铜由原矿0.009%降到0.002%。

四、经济估算

根据千吨级工业试验的技术指标，计算吨矿生产总值。计算结果表明，针对紫金山低品位金铜混合矿（Cu0.23%，Au0.18g/t），千吨级工业试验吨矿生产总值75.11元，吨矿生产总成本72.24元，具有一定的经济效益。如工业生产中提高堆高，延长浸出周期，铜浸出率可得到有效提高，将取得更显著的经济效益。此工艺可经济有效回收金铜混合矿石中的铜、金资源，在处理低品位金铜混合矿中有较广阔的应用前景。

通过以上对金铜混合矿浸染工艺的研究分析，有效延长了铜的浸染周期，并使铜的浸出率得到了很大地提高，取得了非常显著的经济效益。