一种凝灰岩型赤铜矿的堆浸方法

摘要

本发明是一种凝灰岩型赤铜矿的堆浸方法。是在堆矿过程中，在凝灰岩型赤铜矿块矿上均匀喷淋98wt%的浓硫酸，停留48小时～72小时，再向矿堆喷淋双氧水溶液，喷淋完成后停留48小时～72小时，循环喷淋稀酸溶液，使含铜溶液达到萃取需要的浓度后，送去萃取、电积，回收铜。该方法充分利用硫酸自身的氧化性，实现了赤铜矿的氧化浸出，添加双氧水促进了赤铜矿的氧化。赤铜矿氧化过程中，水的生成和补加水的存在，使硫酸钙生成二水硫酸钙而胶结，对凝灰岩矿块具有凝结作用，提高了矿块的机械强度，减少了粉化，防止通道堵塞，解决了凝灰岩型赤铜矿堆浸存在的技术难题。

说明书

 

技术领域：

    本发明涉及一种凝灰岩型赤铜矿的堆浸方法，属于选矿冶金技术领域。

背景技术：

堆浸已经成为回收低品位氧化铜矿、金矿、铀矿等矿产资源的主要方法之一，对于含钙镁碳酸盐低的低品位氧化铜矿，堆浸耗酸低，浸出率高，处理量大，经济效益好，已经得到国内外矿业领域的高度重视。目前的研究工作主要集中在矿石的粒度组成、堆矿高度、喷淋酸液浓度、喷淋速度、浸出时间等参数方面，已经取得很多成果，使氧化铜矿的堆积技术不断成熟，应用越来越广泛。对于高含泥的氧化铜矿，由于矿泥在酸液喷淋过程中沿矿堆中的空隙移动，逐渐堵塞浸液流动通道，形成径流，最终导致堆浸失败，这成为高含泥氧化铜矿堆浸的技术问题之一。为了解决这一问题，将矿泥与块矿分离，块矿堆浸、矿泥搅拌浸出，已经获得成功，得到工业应用。而对矿泥进行制粒堆浸，是降低搅拌浸出投资和成本的方法之一，这种方法在一定范围内也得到应用。

本发明涉及的对象是凝灰岩型赤铜矿，采用以上常规的堆浸技术，由于特殊的矿石性质，还存在以下技术问题没有解决。

凝灰岩是一种火山碎屑岩，其组成的火山碎屑物质有70%以上的颗粒直径小于2mm，最小的颗粒直径可小到0.002mm，成分主要是火山灰，外貌疏松多孔、粗糙，有层理，颜色多样。凝灰岩遇水会膨胀、粉化。采矿过程中，部分块状矿石受到机械力的作用，粉化成矿泥，当矿石破碎至20mm至40mm时，小于0.074mm的矿泥含量高达50%。对于这样的矿石，破碎后的矿石经筛分，矿泥进行搅拌浸出是可行的，但块矿进行堆浸，存在酸液喷淋过程中，块矿遇水膨胀、粉化，变成矿泥，严重影响酸液流通，浸出效果变差，甚至堆死的问题。

对于块矿中的赤铜矿，硫酸浸出机理完全不同于孔雀石、硅孔雀石等氧化铜矿，这是由于赤铜矿为氧化亚铜，铜为一价，硫酸与该铜矿反应生成硫酸铜的过程中，有一个铜从一价铜被氧化为二价铜的过程。在块矿堆浸过程中，如果没有氧的存在，浸出是无法进行的。而常规的空气含氧为惰性氧，对赤铜矿的氧化需要在加温条件下才能有效进行，而且氧化速度缓慢，对于堆浸，不仅加温难以实现，空气的流通受到空隙的堵塞，供氧量是不足的，所以赤铜矿因氧化不够而难以浸出。

公知的浓硫酸熟化，是将浓度为40%～70%的浓硫酸与物料混合，堆存一定时间，再加水淋洗，可以一定程度提高常规氧化铜矿的浸出速度。但对于赤铜矿型的氧化铜矿，浓硫酸熟化是不能提高浸出速度的，原因是只有98%以上浓度的硫酸才具有强氧化性，98%以上浓度的浓硫酸一旦遇水稀释，只要浓度低于93%，其氧化性便消失，所以，40%～80%的浓硫酸尽管浓度较高，但已经添加水稀释过，用来熟化赤铜矿型氧化铜矿，不能达到氧化赤铜矿的目的。

公知的微生物预氧化堆浸，在硫化铜矿、含金硫化矿的浸出过程中被使用，可以通过微生物将硫化铜氧化成硫酸铜，实现硫化铜的浸出，可以通过微生物预氧化硫化矿，暴露出包裹金，提高金的浸出率。但这种微生物预氧化需要微生物的作用，而微生物的生长繁殖需要硫作为能量源，但赤铜矿分子结构中，没有硫的存在，所以微生物氧化堆浸技术对于赤铜矿的氧化不适用。

基于此，本发明提出一种凝灰岩型赤铜矿浓硫酸预氧化—固化堆浸技术，可以解决赤铜矿氧化不足、凝灰岩粉化的技术问题，实现该类型矿石的有效堆浸。

发明内容:

本发明通过以下技术方案来实现：

（1）粒度为5mm～50mm的凝灰岩型赤铜矿块矿，堆矿时，向块矿均匀喷淋98wt%的硫酸，喷淋硫酸的用量为该矿石浸出吨铜耗酸重量的80%～90%；

（2）步骤（1）的堆矿高度控制在3m～5m，堆矿完成后，停留48小时～72小时，向矿堆喷淋含双氧水溶液，含双氧水溶液用量为矿石重量的5%～8%，双氧水用量为800～1500g/t原矿，喷淋完成后停留48小时～72小时，含双氧水溶液由双氧水加水混合而成；

（3）在步骤（2）的矿堆上喷淋稀硫酸溶液，稀硫酸中硫酸的用量为吨铜耗酸重量的10%～20%，含铜溶液从矿堆底部排出；

（4）从步骤（3）的矿堆底部排出的含铜溶液循环喷淋，直到达到萃取需要的含铜浓度，送去萃取、电积，回收铜。

本发明的技术原理：

（1）98wt%的浓硫酸具有强氧化性，利用该氧化性将赤铜矿中一价铜氧化成二价铜，同时硫酸与二价铜反应生成硫酸铜。

Cu₂O+3H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+SO₂

如果直接采用稀酸，浓硫酸的氧化性将丧失，以上氧化反应不能进行。

（2）含双氧水的清水喷淋到矿堆上，双氧水继续氧化赤铜矿，促进赤铜矿的硫酸浸出。同时部分浓硫酸遇水稀释放热，提高矿堆的温度，提高硫酸浸出铜的速度。

Cu₂O+H₂O₂=2CuO+H₂O

CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O

（3）硫酸与凝灰岩的中的微细粒级方解石反应，生成硫酸钙，在硫酸钙在喷淋水的作用下，生成二水硫酸钙，该过程对矿泥具有凝结作用，通过二水硫酸钙对凝灰岩块矿的凝结，提高其强度和抗水性，防止粉化，避免通道堵塞，为稀酸淋洗创造条件。

CaCO₃+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂

CaSO₄+2H₂O= CaSO₄·2H₂O

本发明具有以下优点和积极效果：

1、一般的稀酸喷淋，硫酸失去氧化性，对于赤铜矿难以有效浸出，本发明采用98wt%的浓硫酸直接喷淋，并预留氧化时间，充分利用了硫酸自身的氧化性，实现了赤铜矿的氧化浸出。

2、添加双氧水补充氧化，促进了赤铜矿的氧化。

3、赤铜矿氧化过程中，水的生成和补加水的存在，使硫酸钙生成二水硫酸钙胶凝材料，对凝灰岩矿块具有凝结作用，提高了矿块的机械强度，减少了粉化，防止通道堵塞。

4、浓硫酸遇水发热对赤铜矿的硫酸浸出具体提高反应速度的作用。

具体实施方式： 

实施例一：

凝灰岩赤铜矿含铜品位0.70%，氧化率75%，氧化铜矿主要为赤铜矿，孔雀石次之，少量硅孔雀石，赤铜矿中的铜占矿石含铜的65%。

（1）粒度为5mm～50mm的凝灰岩型赤铜矿块矿，堆矿时，向块矿均匀喷淋98wt%的硫酸，喷淋硫酸的用量为该矿石浸出吨铜耗酸重量10.50吨的80%，浸出率为70%时，一吨矿石喷淋41.16kg98wt%的浓硫酸。

（2）步骤（1）的堆矿高度控制在3m，堆矿完成后，停留48小时，向矿堆喷淋含双氧水溶液，含双氧水溶液用量为矿石重量的5%，双氧水用量为1500g/t原矿，喷淋完成后停留48小时，含双氧水溶液由双氧水加水混合而成。

（3）在步骤（2）的矿堆上喷淋稀酸溶液，稀酸中硫酸的用量为吨铜耗酸重量的20%，即一吨矿石使用硫酸10.29kg。含铜溶液从矿堆底部排出。

（4）从步骤（3）矿堆底部排出的含铜溶液循环喷淋，直到达到萃取需要的含铜浓度，送去萃取、电积，回收铜。

铜的浸出率70%。

实施例二：

凝灰岩赤铜矿含铜品位0.50%，氧化率90%，氧化铜矿主要为赤铜矿，孔雀石、蓝铜矿次之，少量硅孔雀石，赤铜矿中的铜占矿石含铜的68%。

（1）粒度为5mm～50mm的凝灰岩型赤铜矿块矿，堆矿时，向块矿均匀喷淋98wt%的硫酸，喷淋硫酸的用量为该矿石浸出吨铜耗酸重量12.8吨的85%，浸出率为68%时，一吨矿石喷淋36.99kg98wt%的浓硫酸。

（2）步骤（1）的堆矿高度控制在4m，堆矿完成后，停留60小时，，向矿堆喷淋含双氧水溶液，含双氧水溶液用量为矿石重量的7%，双氧水用量为1000g/t原矿，喷淋完成后停留60小时，含双氧水溶液由双氧水加水混合而成。

（3）在步骤（2）的矿堆上喷淋稀酸溶液，稀酸中硫酸的用量为吨铜耗酸重量的15%，即一吨矿石使用硫酸6.53kg。含铜溶液从矿堆底部排出。

（4）从步骤（3）矿堆底部排出的含铜溶液循环喷淋，直到达到萃取需要的含铜浓度，送去萃取、电积，回收铜。

铜的浸出率68%。

实施例三：

凝灰岩赤铜矿含铜品位0.40%，氧化率95%，氧化铜矿主要为赤铜矿，蓝铜矿次之，少量硅孔雀石，赤铜矿中的铜占矿石含铜的70%。

（1）粒度为5mm～50mm的凝灰岩型赤铜矿块矿，堆矿时，向块矿均匀喷淋98wt%的硫酸，喷淋硫酸的用量为该矿石浸出吨铜耗酸重量15.6吨的90%，浸出率为65%时，一吨矿石喷淋36.5kg98wt%的浓硫酸。

（2）步骤（1）的堆矿高度控制在5m，堆矿完成后，停留72小时，向矿堆喷淋含双氧水溶液，含双氧水溶液用量为矿石重量的8%，双氧水用量为800/t原矿，喷淋完成后停留72小时，含双氧水溶液由双氧水加水混合而成。

（3）在步骤（2）的矿堆上喷淋稀酸溶液，稀酸中硫酸的用量为吨铜耗酸重量的10%，即一吨矿石使用硫酸4.06kg。含铜溶液从矿堆底部排出。

（4）从步骤（3）矿堆底部排出的含铜溶液循环喷淋，直到达到萃取需要的含铜浓度，送去萃取、电积，回收铜。

铜的浸出率65%。