從非洲某銅鈷礦石中浸出銅鈷試驗研究

張興勛

(紫金礦業集團股份有限公司，福建 上杭 364200)

中非銅帶內有大量銅鈷礦石，品位高、埋藏淺。根據礦石性質和成分，該銅鈷礦石可采用浮選[1-2]、酸浸[3-4]、氧化酸浸[5-6]、生物浸出[7-9]、還原浸出[10-12]、常壓浸出與高壓浸出[13]工藝回收銅、鈷。非洲某銅鈷礦氧化程度較高，鈣鎂含量相對較低，屬難選氧化銅鈷礦，采用火法工藝難以有效回收其中的銅，特別是金屬鈷，適合采用濕法工藝處理。試驗研究了用硫酸作浸出劑、亞硫酸鈉作還原劑從礦石中浸出銅、鈷。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

試驗礦石取自非洲某礦山，共6種，記為A、B、C、D、E、F；根據各樣品擬進入濕法浸出系統比例配制綜合樣品G。各樣品多元素分析結果見表1。樣品D、E的鈣、鎂含量較高，使得樣品G酸耗較大。礦石中，銅、鈷分別以Cu2(CO3)(OH)2、CuSiO3·2H2O及2CoO(OH)形式存在。

試驗所用試劑均為分析純。

表1 各樣品多元素分析結果 %

1.2 試驗原理與方法

銅礦物與硫酸發生如下反應：

2CuSO4+CO2+3H2O；

SiO2·nH2O+(3-n)H2O。

三價鈷化合物需在還原條件下才能浸出：

試驗方法：將礦石破碎至一定粒度后在低溫下烘干，混勻縮分；浸出在1 L燒杯中進行。稱取一定量樣品加入到燒杯中，加入一定量自來水，然后加入一定量硫酸和亞硫酸鈉，常溫下攪拌浸出一定時間。反應完成后，按稀釋比2∶1(清水與原礦質量比)加入清水，之后加入一定量絮凝劑絮凝沉淀，過濾，分別送渣、液測定其中銅、鈷含量，計算銅、鈷浸出率。

2 試驗結果與討論

2.1 磨礦細度對銅、鈷浸出率的影響

試驗條件：常溫下攪拌浸出，攪拌速度300 r/min，礦漿濃度25%，硫酸用量150 kg/t礦石，亞硫酸鈉用量10 kg/t礦石，反應時間5 h。磨礦細度對銅、鈷浸出率的影響試驗結果如圖1所示。

圖1 磨礦細度對銅、鈷浸出率的影響

由圖1看出，磨礦細度對銅鈷浸出率影響較小，隨磨礦細度減小，銅鈷浸出率僅略有升高，變化不大。這可能是因為銅鈷礦物嵌布粒度較粗，對磨礦細度不太敏感。試驗確定磨礦細度以-74 μm占70%為宜。

2.2 硫酸用量對銅、鈷浸出率的影響

試驗條件：常溫下攪拌浸出，攪拌速度300 r/min，磨礦細度-74 μm占70%，礦漿濃度25%，亞硫酸鈉用量10 kg/t礦石，反應時間5 h。硫酸用量對銅、鈷浸出率的影響試驗結果如圖2所示?？梢钥闯觯毫蛩嵊昧繉︹捊雎视绊懖淮?，對銅浸出率影響相對較大；硫酸用量為130 kg/t礦石時，反應終點pH為1.61，銅浸出率較低；隨硫酸用量增加，銅浸出率提高。硫酸用量過高，不但增加生產成本，而且對后續浸出液處理不利，所以，試驗確定硫酸用量以140～150 kg/t礦石為宜。

圖2 硫酸用量對銅、鈷浸出率的影響

2.3 亞硫酸鈉用量對銅、鈷浸出率的影響

試驗條件：常溫下攪拌浸出，攪拌速度300 r/min，磨礦細度-74 μm占70%，礦漿濃度25%，硫酸用量140 kg/t礦石，反應時間5 h。亞硫酸鈉用量對銅、鈷浸出率的影響試驗結果如圖3所示。

圖3 亞硫酸鈉用量對銅、鈷浸出率的影響

由圖3看出：隨亞硫酸鈉用量增加，溶液還原電勢降低，礦石中三價鈷更易被還原浸出，鈷浸出率提高幅度較大；亞硫酸鈉用量對銅浸出率影響不大。試驗確定亞硫酸鈉用量以7 kg/t礦石為宜。

2.4 礦漿濃度對銅、鈷浸出率的影響

試驗條件：常溫下攪拌浸出，攪拌速度300 r/min，磨礦細度-74 μm占70%，硫酸用量140 kg/t礦石，亞硫酸鈉用量7 kg/t礦石，反應時間5 h。礦漿濃度對銅、鈷浸出率的影響試驗結果如圖4所示?？梢钥闯觯弘S礦漿濃度升高，銅、鈷浸出率變化不大?？紤]到雜質含量和后續銅溶液萃取工序中銅濃度均不宜太高，確定礦漿濃度以25%為宜。

圖4 礦漿濃度對銅、鈷浸出率的影響

2.5 浸出時間對銅、鈷浸出率的影響

試驗條件：常溫下攪拌浸出，攪拌速度300 r/min，磨礦細度-74 μm占70%，礦漿濃度25%，硫酸用量140 kg/t礦石，亞硫酸鈉用量7 kg/t礦石。浸出時間對銅、鈷浸出率的影響試驗結果如圖5所示。

圖5 浸出時間對銅鈷浸出率的影響

由圖5看出，在1～6 h反應時間內，銅浸出率提高不明顯。這可能是因為銅鈷礦物暴露得都較為充分，使反應速度較快。為使反應更充分，確定反應時間為5 h。

2.6 攪拌速度對銅、鈷浸出率的影響

試驗條件：常溫下攪拌浸出，磨礦細度-74 μm占70%，礦漿濃度25%，硫酸用量140 kg/t礦石，亞硫酸鈉用量7 kg/t礦石，反應時間5 h。攪拌速度對銅、鈷浸出率的影響試驗結果如圖6所示。

圖6 攪拌速度對銅、鈷浸出率的影響

由圖6看出，攪拌速度對銅浸出率影響不大，對鈷浸出率略有影響。綜合考慮，確定攪拌速度以300 r/min為宜。

2.7 綜合試驗

根據以上條件試驗確定優化條件：常溫，攪拌速度300 r/min，磨礦細度-74 μm占70%，礦漿濃度25%，硫酸用量140 kg/t礦石，亞硫酸鈉用量7 kg/t 礦石，反應時間5 h。在此條件下進行綜合試驗，結果見表2，浸出液多元素分析結果見表3。

表2 綜合條件下的浸出試驗結果

表3 浸出液多元素分析結果 g/L

由表2看出：浸出尾渣中銅、鈷質量分數降至0.24%和0.02%；銅、鈷浸出率分別為96.09%和93.95%，浸出效果較好。浸出液中主要雜質離子為鐵、錳、硅，在后續銅、鈷提取中需關注雜質元素的走向及累積情況。

3 結論

對非洲某銅鈷礦石，采用硫酸加亞硫酸鈉還原浸出是可行的，優化條件(常溫，攪拌速度300 r/min，磨礦細度-74 μm占70%，礦漿濃度25%，硫酸用量140 kg/t礦石，亞硫酸鈉用量7 kg/t礦石，反應時間5 h)下，浸出尾渣中銅、鈷質量分數分別降至0.24%和0.02%，銅、鈷浸出率分別為96.09%和93.95%，浸出效果較好。