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低品位铜镍钴氧化矿堆浸扩大试验

  2023-11-24    50  上传者:管理员

摘要:针对某低品位铜镍钴矿矿区规模大、浸出成本高的特点,提出了堆浸工艺。在Φ290 mm×6 000 mm的堆浸柱中模拟工业堆场,进行了硫酸堆浸扩大试验。主要考察了配矿比例、原料粒度、浸出天数、细菌添加等因素对堆浸效果的影响。结果表明,筛分后制粒可显著提高料柱渗透性,Cu的最终浸出率可达73%,其中加入硫酸亚铁可以提升Co、Ni的浸出率,而添加细菌浸出可降低浸出硫酸用量。本研究可为低品位铜镍钴氧化铜的堆浸工艺工业应用提供技术支撑。

  • 关键词:
  • 堆浸
  • 扩大试验
  • 硫酸
  • 细菌
  • 铜镍钴氧化矿
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铜是一种极为重要的战略金属资源[1],在国民经济中占有重要地位。近年来,随着制造业的迅速发展,铜的消费需求增长也十分迅猛[2],因此对铜矿的开采及冶炼需求也相应提高。目前铜冶炼的主要原料是硫化铜矿,但是随着硫化铜矿资源的日趋减少,对低品位氧化铜矿的开发正在受到广泛关注。目前一些铜冶炼企业采用湿法工艺处理氧化铜矿[3],但是传统的搅拌浸出工艺相比于堆浸有着设备投资较高、生产工艺复杂、流程较长、规模小的缺点[4]。对低品位氧化铜矿而言,堆浸不失为一种可行的浸出工艺。国外某氧化铜矿区位于地广人稀的地区[5],该区域地势较为平坦,矿区规模较大,使用建厂投资小、见效快、生产成本低、生产工艺简单、适应性强的堆浸工艺[6]来处理当地的低品位氧化铜矿则能带来更大收益。由于该矿床的含铜矿物主要呈微小颗粒,大多小于0.05 mm[7],且存在粉化、泥化情况,针对矿物中细颗粒则采用先制粒后堆浸的工艺。由于矿区当地硫酸采购困难,价格较高,所以氧化矿中掺入部分硫化矿,同时在浸出液中加入细菌,用细菌氧化硫化矿产生硫酸,以降低酸耗[8,9]。本文的研究可为为低品位氧化铜矿堆浸工艺工业应用提供一定的技术支撑。


1、试验原料


本次试验的原料为国外某铜镍钴氧化矿,矿区的氧化矿主要分为黑页岩和白云岩两大类。

白云岩型矿石的矿物组成很复杂,矿物种类达40多种[10],其中含铜矿物主要有孔雀石、辉铜矿、蓝晶石等。矿样的XRD谱如图1(a)所示,主要矿物为石英、高岭土、白云母等。白云岩原矿多元素分析结果(%):Fe 17.48、Co 0.16、Ni 0.11、Cu 1.14、Pb 1.82、Zn 0.16、Mn 1.45、MgO 4.71、CaO 0.18。铜的平均品位为1.14%,其中氧化铜含量占总含铜化合物的95%,属低品位氧化铜矿。通过干筛测得白云岩原矿中粒径小于1 mm的粉状矿占比约为40%。

黑页岩矿石中含铜矿物主要有孔雀石、翠绿磷铜矿、蓝辉铜矿等[11]。矿样的XRD谱如图1(b)所示,主要矿物为石英、高岭土、白云母、斜绿泥石等。原矿多元素分析结果(%):Fe 8.55、Co 0.06、Ni 0.06、Cu 0.61、Pb 1.23、Zn 0.08、Mn 0.23、MgO 2.61、CaO 0.20。铜的平均品位为0.61%,其中氧化铜含量占总含铜化合物的99%,属低品位氧化铜矿。干筛测得黑页岩原矿中粒径小于1 mm的粉状矿占比约为43%。

图1白云岩(a)和黑页岩(b)的XRD谱  


2、试验装置


堆浸扩大试验在4根堆浸柱中进行,装置主要由高位槽、堆浸柱、低位槽、溶液循环泵组成。4根堆浸柱采用有机玻璃管制作,尺寸为Φ290 mm×6 000 mm,高位槽、低位槽由PP塑料制成。浸出液由高位槽流入堆浸柱,通过阀门调节溶液流量以控制喷淋强度,溶液渗透过堆浸柱的矿堆后,由堆浸柱底部流出,自流入低位槽。低位槽的浸出液可通过循环水泵泵入高位槽,以此使溶液在高位槽、堆浸柱、低位槽之间循环,浸出矿石中的铜、镍、钴等有价元素。试验装置示意图及实物图分别如图2、图3所示。

图2堆浸扩大试验装置安装示意图  

图3堆浸扩大试验装置图  


3、试验过程


3.1物料准备

试验所用矿样包括白云岩和黑页岩两种,根据前期搅拌浸出试验结果,确定白云岩和黑页岩的配比为5∶2(质量比)。将白云岩混合样与黑页岩混合样按5∶2的质量比混合均匀(以下称为混合矿)。考虑到矿石粉化、泥化情况,-1 mm的细粒粉矿含量较高,为了考察不同的筑堆形式对渗透性的影响,采用几种不同的筑堆方式:

1)原矿直接筑堆。

2)用1 mm的筛网过筛,筛下矿制粒,干燥后和筛上矿混合筑堆。

3)用1 mm的筛网过筛,筛上矿筑堆。-1 mm细粒矿制粒在圆盘制粒机中进行,采用两种制粒方式,(1)直接喷淋50 g/L硫酸溶液制粒,(2)在细粒矿中加入添加剂,喷淋20 g/L硫酸溶液制粒。制得的矿粒直径1~2 cm,自然晒干后备用。

为了验证细菌氧化硫化矿产生硫酸以减少硫酸耗量,需要向氧化矿中添加部分硫化矿,以硫铁矿作为硫源,粒度为1~3 mm,含硫49.77%,含铁44.20%。

3.2菌液培养

试验采用的菌种是一种混合菌株,主要有以下几种浸矿细菌组成:Acidithiobacillus ferrooxidans、Acidithiobacillus thiooxidans、Leptospirillum ferrooxidans、Ferrimicrobium acidiphilum。细菌培养液(9K培养基)配制:(NH4)2SO43.00 g、K2HPO40.50 g、KCl 0.10 g、Ca(NO3)20.01 g、MgSO4·7H2O 0.50 g、FeSO4·7H2O 44.22 g、蒸馏水1 000 mL、pH 1.80~2.00。试验中每次取培养基与菌液体积比为9∶1,调整pH至1.5~1.6,用气泵鼓入空气,培养5~7 d,菌液电位达到580~620 mV即可,在显微镜下观测细菌浓度,细菌浓度达到(2~7)×107 cell/mL。

3.3装柱堆浸

共进行了9柱次的堆浸试验,筑堆浸出条件如下。

混合矿530 kg装入柱中,堆高5.5 m。用浓度30 g/L的H2SO4和5 g/L的Fe2+的混合溶液进行喷淋浸出,硫酸为浸出剂,硫酸亚铁为还原剂。控制喷淋强度为预定的15 L/(m2·h),后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为1#。

混合矿530 kg装入柱中,堆高5.5 m。用浓度为20 g/L的H2SO4溶液进行喷淋浸出,硫酸为浸出剂,亚硫酸钠为还原剂。控制喷淋强度为预定的15 L/(m2·h),后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为2#。

混合矿469 kg,过1 mm筛网进行筛分,得到-1 mm的混合矿粉214 kg和筛上颗粒矿255 kg。使用圆盘制粒机将筛下214 kg矿粉,混合50 g/L的硫酸溶液进行制粒,颗粒直径1~2 cm,晒干后质量228 kg。晒干后的粒矿与255 kg筛上粗颗粒矿均匀混合后装入柱中,堆高5.5 m。用浓度为20 g/L的H2SO4溶液进行喷淋浸出,硫酸为浸出剂,硫酸亚铁为还原剂。控制喷淋强度为实验预定的15 L/(m2·h),后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为3#。

混合矿470 kg和铅锌硫化矿94 kg按照质量比5∶1混合均匀,装入4号柱中,堆高5.5 m。用浓度为20 g/L的H2SO4溶液和浓度为(2~7)×107 cell/mL的铁硫杆菌混合液进行喷淋浸出,考察细菌浸出硫化矿减少硫酸消耗的效果,控制喷淋强度为预定的15 L/(m2·h),后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为4#。

混合矿677 kg,用1 mm筛网进行筛分,取筛上矿362 kg装入2号柱,堆高3.8 m。溶液H2SO4浓度为20 g/L,Fe2+浓度为5 g/L。硫酸为浸出剂,硫酸亚铁为还原剂。控制喷淋强度为预定的15 L/(m2·h),喷淋流量为1 L/h,后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为5#。

黑页岩720 kg,用1 mm筛网进行筛分,取筛上矿400 kg和铅锌硫化矿80 kg共480 kg装入1#柱,堆高5 m。高位槽加H2SO4溶液与培养好的菌液的混合液,体积比为10∶1,初期H2SO4浓度为30 g/L,菌液中硫化杆菌浓度为(2~7)×107 cell/mL。喷淋强度为预定的15 L/(m2·h),喷淋流量为1 L/h,后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为6#。

为测试加入黏结剂的球团矿在柱内的渗透性,将低黏、中黏、高黏的三种添加剂按质量比1∶1∶2混合,取混合后的黏结剂2.9 kg、细粒黄铁矿29 kg、混合矿过1 mm筛网的筛下粉矿290 kg,混合均匀后喷洒10~20 g/L的硫酸,在制粒机中进行制粒,共消耗硫酸800 g,制得球团大小为0.5~1 cm的球团矿323 kg,柱底装入9 kg硫化矿,上部则装入制粒的323 kg球团矿,矿柱堆高4.6 m。高位槽加入5 g/L H2SO4与铁硫杆菌混合液,细菌和黄铁矿反应产生硫酸以减少酸耗。该矿堆记为7#。

取-1 mm黑页岩矿96.5 kg,加入9.65 kg细粒硫铁矿、0.965 kg的高黏添加剂,用圆盘制粒机喷淋10 g/L的硫酸溶液进行制粒,混合颗粒直径1~2 cm,晒干后质量107 kg。将晒干后的107 kg粒矿与228 kg大于1 mm粗颗粒黑页岩矿、22.8 kg粗粒硫铁矿均匀混合后装入柱中,堆高3.85 m。在高位槽加入45 L的5 g/L的硫酸溶液和45 L浓度为(2~7)×107 cell/mL的铁硫杆菌溶液,后续加液量和比例保持不变。为保持矿堆顶部无明显积液,控制喷淋强度在7.5 L/(m2·h),喷淋流量为0.5 L/h,后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为8#。

5#堆浸结束的矿渣为251 kg,用1 mm筛网湿筛得+1 mm粗渣90.8 kg,取7#堆浸未浸出完成即取出的晒干矿块(粉矿黏结成直径2~3 cm的球团矿)48 kg,将190.8 kg粗渣和48 kg矿块混合装入柱中,堆高2.6 m。在高位槽加入45 L的5 g/L的硫酸溶液和45 L浓度为(2~7)×107 cell/mL的铁硫杆菌溶液。为保持矿堆顶部无明显积液,控制喷淋强度在12 L/(m2·h),喷淋流量为0.8 L/h,后续喷淋强度随浸出时间与实际浸出情况调整,以矿堆顶部无明显积液为标准。该矿堆记为9#。


4、试验结果


4.1渗透性分析

1#堆浸矿料装入1号柱内,由于矿料含粉量较大,干筛后小于1 mm的粉状矿占总量的45%,柱内大颗粒矿料间隙被粉矿填充,液体渗入不顺利,在喷淋初期,六天时间仅渗透了2 m。随着浸出时间增加,1号柱内部矿料的渗透速度逐渐减慢后趋于停滞,同时矿上积液不断增加,于是降低高位槽的喷淋强度防止积液过高。高位槽持续加液浸出达到40 d, 1号堆浸柱的干湿界面仍距离底部1.8 m。由于渗透速度较低,不能满足后续试验要求,因此将1号柱矿料从柱内取出,空柱清洗后等待重新装柱。

2#堆浸矿料装入2号柱内,同样由于矿料中含粉量太大,矿料之间空隙极小,硫酸溶液难以渗透,向柱中喷淋溶液6 d,柱内形成了较高的积液,而柱内的矿料干湿界面没有随时间下降,表示液体将无法渗透到矿料下部,因此该柱矿料无法满足后续试验要求,因此将2号柱矿料从柱内取出,空柱清洗后等待重新装柱。

3#堆浸矿料装入3号柱内,根据试验实际情况,在喷淋初期调整喷淋强度为5 L/(m2·h),喷淋流量为0.33 L/h,加液渗透矿柱的过程持续20 d。矿柱内球团随浸出时间增加逐渐失去形状,柱内浸出液的渗透性也逐渐降低,喷淋24 d后,底部开始有溶液渗出,在浸出时间超过120 d时,底部出液流量与顶部喷淋流量基本持平。

4#堆浸矿料装入4号柱内,由于矿料中小于1 mm的粉状矿占总量的45%,矿料之间空隙极小,酸液难以渗透,从上部滴液开始渗透到矿柱底部出液共用时64 d,浸出液由上至下的浸出时间过长,因此将4号柱矿料从柱内取出,空柱清洗后等待重新装柱。

5#堆浸矿料装入终止浸出且已清空的2号柱内,控制喷淋强度15 L/(m2·h),喷淋流量为1 L/h,在此喷淋强度下,加液渗透矿柱的过程持续4 d。因筛除了矿料中大部分小于1 mm的粉状矿,底部出液流量与顶部喷淋流量基本持平。

6#堆浸矿料装入终止浸出且已清空的1号柱内,考虑矿柱加液渗透时可能因渗透性问题而出现大量矿上积液,因此控制喷淋强度为4.5 L/(m2·h),喷淋流量为0.3 L/h,在此喷淋强度下,加液渗透矿柱的过程持续15 d。柱内液由上而下形成通路后,重新调整喷淋强度为15 L/(m2·h),喷淋流量为1 L/h,底部出液流量与顶部喷淋流量基本持平。

7#堆浸矿料装入终止浸出且已清空的4号柱内,因矿柱内矿料是由小于1 mm粉矿和细粒黄铁矿制成的球团组成,在酸液中的强度较低,通过调控不同的喷淋强度,以柱内不产生过高积水为最高喷淋强度,最后确定喷淋强度为1.5 L/(m2·h),喷淋流量为0.1 L/h,在此喷淋强度下,加液渗透矿柱过程持续43 d。7#堆浸虽能浸出矿料中的有价金属,但浸出的周期较长,该柱的试验结果不能给矿山的实际生产带来有价值的参考,因此将4号柱矿料从柱内取出,空柱清洗后等待重新装柱。

8#堆浸矿料装入浸出结束且已清空的2号柱内,控制喷淋强度在7.5 L/(m2·h),喷淋流量为0.5 L/h,在此喷淋强度下,矿柱中经过黏结剂加强的大球团和粗粒矿经过10 d渗透到底部,矿柱渗通后渗透速率开始下降,矿堆顶部开始积液,为防止积液过高,下调喷淋强度至5 L/(m2·h),喷淋流量为0.33 L/h。经调控后底部出液流量与顶部喷淋流量能够保持基本持平,能够达到试验预期的渗透效果。

9#堆浸矿料装入终止浸出且已清空的4号柱内,控制喷淋强度在12 L/(m2·h),喷淋流量为0.8 L/h,在此喷淋强度下,加液渗透矿柱的过程持续3 d,矿柱渗通后渗透速率开始下降,矿堆顶部开始积液,为防止积液过高,下调喷淋强度至4 L/(m2·h),喷淋流量为0.27 L/h,经调控后底部出液流量与顶部喷淋流量能够保持基本持平,能够达到试验预期的渗透效果。

由上述9个堆浸试验的实际渗透情况可以看出,1#、2#、4#、9#堆浸试验矿石中小于1 mm的粉矿含量较高,渗透性较差;7#堆浸试验虽将小于1 mm粉矿制粒,但由于球团遇酸强度降低,且柱内只有制粒的球团矿,随着喷淋的进行,渗透性越来越差,以至于无法完成浸出实验。5#、6#堆浸试验中通过干筛筛除了矿石中大部分小于1 mm的粉矿,渗透性良好,整个试验过程中浸出较为顺利。3#、8#堆浸试验中都采用粉矿制粒混合粗颗粒矿的工艺,在试验前期的渗透性较好,虽然后期渗透性逐渐下降,但也能完成浸出试验。

4.2元素浸出效果分析

本试验进行的9次堆浸中,1#、2#、4#、7#、9#等5次堆浸试验由于矿柱的渗透性问题,未能完成浸出过程,因此,本文只对3#、5#、6#、8#等4次堆浸试验中铜、镍、钴的浸出率进行分析,试验结果见图4。

图4堆浸试验结果

由图4(a)可见,Cu的浸出率远高于Ni、Co的浸出率,浸出初期时,Cu的浸出速率较快,Co、Ni的浸出率变化缓慢。浸出78 d, Co、Ni的浸出率的变化速率开始提升,且Co的浸出率逐渐开始超过Ni的浸出率,因为在此浸出时间段向堆浸柱加入了Fe2+,Fe2+作为还原剂将难以浸出的Co3+还原为易浸出的Co2+,此时Cu、Co、Ni的浸出率分别达到了30.14%、6.44%、8.05%。浸出时间达到178 d时,Cu、Co、Ni的浸出速率开始减缓,且Co的浸出速率大于Cu、Ni,此时Cu、Co、Ni的浸出率分别为52.97%、34.86%、18.25%。浸出时间达到298 d时,Cu、Co、Ni的浸出率分别为53.33%、44.06%、21.5%。由图4(a)可以看出,后续时间浸出率变化趋于停滞,且由于浸出时间过长,柱内制粒的球团基本失去形状,底部出液流量较浸出初期下降了约3/4,且仍在下降,浸出率基本不再变化,浸出结束。

由图4(b)可见,Cu、Co的浸出率远高于Ni的浸出率,浸出初期时,Cu、Co、Ni的浸出速率相对较快,且Cu的浸出率最高。当浸出53 d时,Co的浸出率超过了Cu,达到了59.19%,此时Cu的浸出率为58.69%,Ni的浸出率仅为18.28%。当浸出80 d时,Cu、Co、Ni的浸出率变化缓慢,此时Cu、Co、Ni的浸出率分别达到了68.52%、75.78%、24.89%。浸出224 d, Cu、Co、Ni的浸出率分别达到了72.26%、81.25%、32.66%,浸出率变化极小,结束浸出。

由图4(c)可见,Cu的浸出率远高于Co、Ni,在浸出21 d时,Cu、Co、Ni的浸出率较为接近,Cu、Co、Ni的浸出率分别达到22.38%、17.4%、15.67%。随着浸出时间变长,三者浸出率差距逐渐增大,浸出速率逐渐减慢。在浸出133 d时,Cu的浸出率达到了72.3%,继续浸出时铜浸出率变化缓慢。浸出145 d后,Cu的浸出率达到74.66%,Co的浸出率达到45.15%,Ni的浸出率达到21.26%。继续延长浸出时间至156 d, Cu、Co、Ni浸出率无明显变化,结束浸出。

由图4(d)可见,在浸出过程中Cu、Co的浸出率和浸出速率远高于Ni,且Cu的浸出率一直大于Co和Ni。在浸出14 d, Cu、Co、Ni的浸出率分别达到了20.3%、11.35%、5.5%,在浸出时间到达70 d时,Cu、Co、Ni的浸出率分别达到了61.45%、45.17%、14.82%。8#堆浸出的时间周期与5#、6#堆接近,因此由5#、6#堆浸的结果推测8#堆浸距离浸出率不再变化已经较为接近,后续增加浸出时间,Cu、Co、Ni的浸出率增长将趋于停滞。8#堆与3#堆都采用了制粒工艺,由于8#堆的球团矿加入了一定比例的黏结剂,渗透速率大于3#堆,因此堆浸的时间周期短于3#堆,且浸出率也高于3#堆。

综上所述,3#堆浸在267 d后浸出率不再提升,相较于5#、6#、8#浸出周期较长,且Cu、Co、Ni的浸出率也偏小。5#、6#堆浸在浸出140 d左右,浸出率基本不再变化,且5#的Co、Ni浸出率高于6#、8#,证明加入亚铁离子作为还原剂能够提高Co、Ni浸出率,其中对Co的还原效果更显著。

4.3硫酸消耗分析

酸耗是氧化矿浸出过程中主要的成本因素,尤其是在硫酸采购、运输不便的地区,所以,本试验对采用添加铁硫杆菌来氧化硫化矿产生硫酸以降低酸耗进行了研究。下面对3#、5#、6#、8#等4次堆浸试验中的酸耗情况进行分析,耗酸量与浸出率的关系见图5。

由图5(a)可见,Cu的浸出率远高于Ni、Co,平均每千克矿物消耗硫酸酸量(以下简称耗酸量)在小于30 g时,Co的浸出率小于Ni。当耗酸量大于29 g时,Co的浸出率超过了Ni。当耗酸量大于40 g时,Cu、Ni的浸出率变化开始减缓,Co的浸出率变化继续提升。在耗酸量大于47 g时,Cu、Co、Ni的浸出率变化趋于停滞。

由图5(b)可见,Cu、Co的浸出率远高于Ni,耗酸量在小于52 g时,Cu的浸出率大于Co、Ni,当耗酸量大于52 g时,Co的浸出率超过了Cu, Cu、Co、Ni的浸出速率也开始减缓。耗酸量到达82 g时,Cu、Co、Ni的浸出速率趋于停滞,浸出结束。

由图5(c)可见,耗酸量在12 g时,Cu、Co、Ni的浸出率从2.2%、3.25%、1.43%开始提升,其中浸出速率为Cu>Co>Ni,在耗酸量40 g左右时,Cu的浸出率基本保持不变,Co、Ni的浸出率增长也见缓,后随着酸耗的增加,Cu、Co、Ni的浸出速率又开始提升。在耗酸量为51 g时,Cu、Co、Ni的浸出速率又开始减缓,随后继续提升。在耗酸量从0增长到51 g过程中,每次添加的酸液pH都小于1,经查询相关文献发现,该类硫化杆菌适合在pH为1.5~3.0的酸性环境下生存和繁殖[12]12],因此试验前半部分细菌都未起作用。在耗酸量大于51 g时,调整高位槽浸出液pH至1.2~1.8,浸出一段时间后,试验现场矿柱的底部浸出液中出现浓度为(2~7)×105cell/mL的硫化杆菌,该时间段在减少酸量提供后底部出液的pH较之前未出现较大变化,证明浸出液pH在1.2~1.8时,浸入矿内的细菌与硫化矿物发生生物作用产酸。在耗酸量到达54 g时,Cu、Co、Ni的浸出速率趋于停滞,浸出结束。

由图5(d)可见,耗酸量在1.89 g时,Cu、Co、Ni的浸出率开始从20.3%、11.35%、5.5%开始提升,Cu、Co的浸出率变化大于Ni,随着耗酸量增加到3.77 g, Cu、Co、Ni的浸出率变化减缓。在耗酸量达到6.29 g时,Cu、Co、Ni的浸出率分别达到了61.45%、45.17%、14.82%。对比3#、5#、6#堆在Cu浸出率达到60%左右时的平均酸耗,8#堆的酸耗极低,仅为其他堆的1/8。8#堆试验验证了依靠细菌与硫化矿物发生生物作用产酸以减少堆浸酸耗的方法是可行的。

图5堆酸耗与浸出率关系图  

4.4堆浸渣成分分析

柱浸完毕,取出3#、5#、6#、7#矿堆顶部的矿渣,对其干燥,混匀并缩分取样分析,元素含量与浸出率结果见表1。由表1的浸出率结果可知,5#、6#矿堆的Cu浸出率都达到了70%以上,3#矿堆因为浸出液渗透慢导致浸出周期变长,Cu浸出率只达到了50%,5#矿堆因为在酸液中加入了Fe2+,Co的浸出率达到了80%,Ni的浸出率达到了30%以上,其他矿堆的Co、Ni浸出率均远小于5#矿堆,7#矿堆由于渗透速度慢,只收集了30 d的浸出液数据,出液量少,无法循环,因而无法计算浸出率。通过渣计算的Cu浸出率相比于通过收集的富集液计算的Cu浸出率差值较小,渣计Co和Ni的浸出率则远大于液计浸出率,推测是由于从矿柱的顶部取样,矿柱内部上下元素分布不均,上部与酸液接触反应更为充分导致的。

表1矿渣中铜、钴、镍含量及浸出率


5、结论


1)矿石直接筑堆堆浸的渗透性差,达不到堆浸的要求。采用+1 mm粗颗粒矿堆浸,可以大幅提升柱内液体的渗透速率,喷淋强度能达到15 L/(m2·h)。采用制粒工艺需在制粒过程中添加适量比例的黏结剂,同时晒干的球团矿需和作为柱内矿物支撑骨架的粗颗粒矿石混合装柱,可以提升柱内液体的渗透速率,喷淋强度能达到5 L/(m2·h)。

2)在硫酸堆浸试验中Cu的最终浸出率能达到73%左右,在硫酸浸出液中配入一定浓度的硫酸亚铁可以提升Co、Ni的浸出率,分别由原来的45.15%、25.26%提高到了81.25%、32.66%,对Co的浸出效果提升尤为显著。

3)向浸出液中加入的硫化杆菌,在高位槽浸出液pH为1.5~3.0内时能够与硫化矿物作用产生硫酸,可以大幅降低堆浸过程的酸耗。


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[10]文德潇,韩润生,吴鹏,等.云南会泽HZT型铅锌矿床蚀变白云岩特征及岩石-地球化学找矿标志[J].中国地质,2014,41(1):235-245.

[11]陈永清,夏庆霖,刘红光.黑色页岩建造中的贵金属矿产评价研究[J].地球物理学进展,2003,18(2):261-268.

[12]赖绍师,覃文庆,杨聪仁,等.低品位硫化铜矿的细菌浸出[J].中国有色金属学报,2011,21(6):1473-1479.


文章来源:甘国贤,马保中,张文娟,陈永强,王成彦,郁建成,吴天益.低品位铜镍钴氧化矿堆浸扩大试验[J].有色金属(冶炼部分), 2023, (12): 1-8.

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有色金属(冶炼部分)

期刊名称:有色金属(冶炼部分)

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期刊详情

主管单位:中国有色金属工业协会

主办单位:矿冶科技集团有限公司

出版地方:北京

专业分类:工业

国际刊号:1007-7545

国内刊号:11-1841/TF

邮发代号:2-464

创刊时间:1949年

发行周期:月刊

期刊开本:大16开

见刊时间:10-12个月

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