工业实践证明,堆浸法具有工艺简单、投资省、成本低、见效快和作业安全等优点,它能够处理常规浮选工艺不能经济处理的贫矿、表外矿、废石、废渣及其它含铜物料。堆浸适用范围如下:
①处于工业边界品位以上,但氧化程度较深的难选矿石;
②处于工业边界品位以下,矿石所含金属仍有回收价值的贫矿和废石;
③化学成分复杂,伴生有害元素的矿石;
④被遗弃在采空区的低品位矿柱、残矿金属回收;
⑤冶炼废渣、化工废料中有价元素提取。
美国采用堆浸工艺对低品位氧化铜矿(Cu含量<0.40%)进行浸出,应用细菌堆浸回收硫化铜矿石(实际处理品位0.04%~0.20%),这些技术的应用依然可使企业盈利。如平托瓦利(Pinto Valley)铜矿在山谷之间筑堆,堆高40~50m,入堆含铜品位0.40%。泰龙(Tyrene)矿对含铜废石(Cu0.1%~0.3%)进行细菌堆浸,共有12个堆场,矿堆每层高9m,浸出周期120d,每个矿堆8~10层。
世界湿法冶金工艺生产电积铜金属量增长统计表,见表2-1。
■表2-1 世界湿法冶金工艺铜产量增长统计
刚果的绿纱矿每年2.5万吨;MKG矿每年2.5万吨;SICOM矿每年10万吨;赞比亚卢安夏矿每年4万吨。2010年世界湿法工艺生产电积铜为331万吨,随着世界对电铜需求量日益增加,铜资源紧张局面难以缓解,国内外低品位氧化铜矿资源难以选别,利用湿法冶金工艺进行处理显得十分迫切。
1983年在海南昌江县建立了第一座湿法铜厂,采用堆浸-萃取-电积工艺从低品位氧化铜矿中生产电积铜,生产能力为每年100吨。随着生产能力、工艺技术水平的提高,湿法炼铜技术逐渐得到推广应用,经过30年的发展,目前国内湿法铜的产量已经达到每年18万吨。中国湿法冶金生产电积铜统计表,见表2-2。
■表2-2 中国湿法冶金生产电积铜统计表
1997年中条山铜矿峪铜矿建成一座年产500吨电积铜的地下溶浸工厂,后来又扩建到每天可以处理料液4000m 3 ,生产电积铜1500吨/年。地下溶浸工艺技术生产电积铜,不产生废渣,不必开采矿石,对品位低、采选成本高的井下“废弃矿石”,吨铜硫酸单耗低、浸出率高,含矿层下部的废石底板不会渗透稀硫酸溶液,含矿层底板不会与硫酸发生化学反应,该技术可充分回收利用矿产资源,提高企业经济效益。而且,该工艺的关键是矿石及脉石耗酸低,矿体底板不耗酸,且为隔水层,经过防渗漏处理后浸出液不发生渗漏,金属及硫酸损失率很低,不会造成地下水及环境污染。
2002年,福建紫金山铜矿建成了一座年产1000吨电积铜的细菌堆浸厂,投产后效益较好,2008年将产能提升到年产电积铜1万吨,2011年生产能力达3万吨电积铜,实现最高产铜1.8万吨,为我国最大湿法电积铜工厂。随着产能不断扩大,入堆品位已由最初的0.60%降至0.30%,铜矿物以辉铜矿、斑岩铜矿为主。该技术在浸出过程中不加硫酸,依靠驯化后的中温细菌及酸性矿坑水(含Cu 2+ 0.20~0.30g/L)浸出,浸出时间7~8个月,浸出率≥80%。
2008年,云南羊拉铜矿建成一座年产2000吨电积铜生产能力的工厂,处理土状氧化铜矿,采用洗矿分级,粒、块矿堆浸,泥矿搅拌浸出的联合工艺,提高了堆浸渗透率,全部资源得到利用,实现年产1800吨电积铜的目标。
中原黄金冶炼厂、灵宝黄金冶炼厂均建成一座年产15000吨电积铜厂,都是利用铜、金、银精矿焙烧-浸出-萃取-电积方法生产电积铜,浸渣用氰化法生产金、银产品。
中国铜资源贫矿多,富矿少;小矿多,大矿少。国内矿山生产精矿含铜或电积铜仅为80万吨,只能供给国内需求的30%。从小矿、贫矿、难选氧化矿中获取铜金属资源十分迫切,湿法冶金工艺的推广应用范围将会逐渐扩大。
矿石堆浸浸出剂一般为工业硫酸,硫酸消耗取决于矿石品位、铜氧化率、脉石性质、浸出率指标。采用硫酸浸出法处理难选硅酸盐型氧化铜矿,可以获得较好技术经济指标,具有设施简单、投资小、易操作控制、见效快等优势。