1、难选氧化铜矿的超声波助浸研究陈广 1,2，单勇 1,2，曾茂青 1,2，张淼 1,2（1.国土资源部昆明矿产资源监督检测中心，昆明 650218；2.国土资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室，昆明 650218）摘要：选取某难选氧化铜矿为对象，进行超声波助浸试验，当超声波发生器振幅为 70%、助浸时间为 15 min时，铜浸出率为 59.35%。超声波助浸较传统搅拌酸浸，浸出时间缩短了 7 倍，铜浸出率提高了 4.95 个百分点。采用超声波助浸浸渣浮选新工艺处理该氧化铜矿，获得了闭路铜总回率 90.91%的较好指标。关键词：超声波助浸；新工艺；难选氧化铜矿中图分类号：TF811 文献标志
2、码：A 文章编号：1007-7545（2017）08-0000-00Study of Ultrasonic Strengthening Leaching on Refractory Copper Oxide OreCHEN Guang1,2, SHAN Yong1,2, ZENG Mao-qing1,2, ZHANG Miao1,2(1. Kunming Mineral Resources Surveillance Testing Centre, Ministry of Land and Resources, Kunming 650218, China; 2. Key laboratory o
3、f Geological Metallogenesis and Mineral Resources Utilization in Sanjiang Region, Ministry of Land and Resources, Kunming 650218, China)Abstract：Ultrasound strengthening leaching on refractory copper oxide ore was studied. Copper leaching rate is 59.35% under the conditions including ultrasonic ampl
4、itude of 70% and leaching time of 15 min. Compared with conventional agitation leaching, ultrasound strengthening leaching process takes 1/8 leaching time with 4.95 percent point higher copper leaching rate. Total copper recovery is 90.91% through closed-circuit test of ultrasonic strengthening leac
5、hing on undressed ore and flotation for leaching slag.Key words：ultrasonic strengthening leaching; new technology; refractory copper oxide ore超声波在液固浸取、稀土浸出、化工等领域的应用十分广泛 1-3。但是，对于难选氧化铜矿，超声波强化浸出研究则少有报道。云南省羊拉铜矿床位于德钦县羊拉乡，主要矿段为里农、路农、江边三个矿段，面积12.40 km24，属大型铜矿，主要矿石类型为硫化矿和氧化矿，其中氧化矿现采用堆浸法处理，铜浸出率不高，为 50%55%。因
6、此，如何有效回收氧化铜矿中的氧化铜和硫化铜矿物、提高铜综合回收率，是该矿山企业迫切需要解决的问题。本文重点介绍了超声波强化酸浸，并与传统搅拌酸浸对比。1 原料与方法1.1 化学成分试料为云南省羊拉路农氧化铜矿，含 Ag 6.21 g/t、Au0.05 g/t，多元素分析结果（%）：Cu 0.85、Pb 0.007、Zn 0.029、CaO 9.34、MgO 1.37、Al 2O3 2.41、SiO 2 39.43、Fe 2O3 28.44、K 2O 0.63、Na 2O 0.027、Sn 0.02、Mn 0.36、S 0.50、As 0.06。铜的分配率（% ）：孔雀石 44.21、黄铜矿 2
7、8.46、褐铁矿 14.12、硅孔雀石4.81、其他 8.40。可知，结合氧化铜（硅孔雀石和褐铁矿中铜）占 18.93%，这部分铜属不可浮或极难浮铜。矿石属高结合率、高氧化率难浮氧化铜矿，宜采用选冶联合流程处理。1.2 主要矿物成分试料中主要矿物为孔雀石（0.8%）、黄铜矿（0.81% ）；主要脉石矿物为石英（ 29%）、褐铁矿（34%），其次为方解石（9%）、石榴石 （5% ）、透辉石（3%）等硅酸盐矿物。1.3 主要矿物的嵌布特征黄铜矿：与磁黄铁矿、闪锌矿、黄铁矿等伴生，主要与石英、褐铁矿、磁黄铁矿等连生，少数包裹在褐铁矿、透明矿物中。嵌布粒度主要在 0.010.2 mm，大多数属于细粒级
8、至微细粒级嵌布，需要磨细才能解离。孔雀石：与褐铁矿、绿泥石等矿物则为镶嵌状连生、混染状连生或相互包裹等。嵌布粒度主要在0.010.2mm，属于细粒级微细粒级嵌布。部分孔雀石嵌布粒度细微且嵌布关系复杂，难以通过磨矿解离、浮选。褐铁矿：多数与孔雀石、方解石等矿物连生，或包裹孔雀石、黄铁矿等，褐铁矿集合体粒度在 0.020.5 mm。经扫描电镜能谱分析，褐铁矿中含 Cu 0.54%、Fe 50.50%。铜在褐铁矿分配率占 14.12%，为类质同象和微细粒包裹体，属不可浮铜，但可部分浸出。收稿日期：2017-03-29基金项目：国土资源部公益性行业科研专项经费资助项目(201411107-06)doi
9、：10.3969/j.issn.1007-7545.2017 .08.003作者简介：陈广（1988-），男，四川德阳人，助理工程师.1.4 试验方法试验设备：250 mm100 mm 球磨机、IUP-智能超声波发生器、RK/XJT 型充气多功能浸出搅拌机、RK/FD 型 1.5 L 和 0.5 L 单槽变频调速浮选机、RK/ZL- 260/200 mm 型多功能真空过滤机等。硫酸为分析纯。原则流程为酸浸浸渣浮选工艺，单元试验取 300 g 原矿，磨至-0.074 mm 占 70%，配制质量浓度 6.5%的硫酸，按 31 液固比加至磨矿产物中。用铜浸出率及酸耗来综合衡量浸出效果。2 超声波助浸
10、原理超声波强化浸出原理普遍认为主要是声空化产生局部极端条件，进而缩短了反应时间，促进反应物的活化，扩大反应界面 5。超声波的空化作用与传统搅拌作用相比，更容易实现介质充分混合，提高反应速度和离子交换速度，并对团聚体起到剪切作用 6。本试验采用的超声波发生器频率为 20 kHz、输出功率 5001 500 W，为高频大功率智能超声发生器。此发生器在工作过程中频率及功率会在一定范围内波动，原因是：此智能换能器工作时频率受环境、功率等影响，且电源在自动追频，故频率将随之变化；电源保持换能器恒振幅输出，这样可以使换能器振幅大小不受负载变化影响，有负载自适应的效果，但是这种恒振幅工作受负载变化影响输出功
11、率会有所变化，从而显示功率变化。故通过调节该发生器的振幅来使矿浆获得不同的能量，而无需调节频率及功率。3 结果及讨论该氧化铜矿石中，既有氧化铜矿物，也有硫化铜矿物，其中结合氧化铜很难浸出，并影响铜回收率的进一步提高。本项目在进行超声波助浸研究之前，先采用传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程进行详细深入的研究，并已确定出最佳的入浸细度、稀硫酸浓度及其它工艺技术条件。在此基础上再研究超声波强化浸出时间长短、振幅（频率）大小对铜浸出效果的影响。3.1 传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程对传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程进行详细深入的研究，确定出浸出最佳磨矿细度为-0.074 mm 占70%，硫酸浓度为 6.5%，浸出
12、液固比为 31，浸出温度室温，浸出时间为 2 h，流程见图 1，结果见表 1。原矿固液 分离铜浸液磨矿-0.074 mm 占 70%氧化铜 浸出 (室温浸出 2 h)硫酸 6.5% 液固比=31石灰 pH=8.50541 200730A 20铜 精选 I541 100730A 10铜 扫选2 min730A 10铜 精选 II2 min4min2 min2 min尾 矿2 min2 min541 20730A 10中 矿 2中 矿 1铜 精 矿硫化铜 粗选5 min2 min 2 min浸 渣调浆 矿浆浓度 30%2 min2 min药剂用量：g/t图 1 传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程Fig.
13、1 Flowsheet of conventional agitation leaching - leaching residue flotation表 1 传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程试验结果Table 1 Results of conventional agitation leaching - leaching residue flotation产品名称 产率/% 铜品位/% 铜回收率/%铜浸液 / 1 602* 54.40铜精矿 1.24 18.80 27.31中矿 1 10.12 0.38 4.50中矿 2 2.60 0.47 1.43尾矿 75.38 0.14 12.36原矿 100
14、.0 0.84 100.0注*：mg/L原矿经传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程选别后可获得铜浸出率为 54.40%，浮选铜精矿含铜品位18.80%，铜回收率 27.31%，铜总回收率为 81.71%。3.2 超声波强化浸出时间条件试验本发生器为高频大功率智能超声发生器，超声时间为 8 min 时，矿浆温度可达 85 ，但随着超声时间的加长，温度变化不大，而浸出率却随着时间的增长逐步提高，故本试验不考察温度对浸出率的影响。在超声波发生器振幅为 50%及其它工艺技术条件固定的情况下，进行超声波强化浸出时间条件试验，结果见图 2。4681012141618205354556575859 浸 出 率酸 耗
15、 时 间 /min铜浸出率/% 178180182184186酸耗/(kgt-1)图 2 超声波强化浸出时间对铜浸出的影响Fig.2 Effects of ultrasonic strengthening leaching time on copper leaching当超声波强化浸出时间从 5 min 延长至 15 min 时，铜浸出率不断提高，继续延长超声波强化浸出时间至20 min 时，铜浸出率基本稳定；酸耗则随着浸出时间的延长而增加，最佳超声波强化浸出时间取 15 min。3.3 超声波振幅条件试验在超声波强化浸出时间为 15 min 及其它条件固定的情况下，进行超声波振幅条件试验，结
16、果见图 3。3040506070809056.056.57.057.58.058.59.059. 浸 出 率酸 耗振 幅 /%铜浸出率/% 18182183184185酸耗/(kgt-1)图 3 超声波振幅对铜浸出的影响Fig.3 Effects of ultrasonic amplitude on copper leaching当超声波振幅从 30%提高到 70%时，铜浸出率逐渐提高；继续提高超声波振幅至 90%时，铜浸出率提高很少，最佳的超声波振幅为 70%。3.4 不同浸出工艺的对比在各自最佳的浸出条件下，进行超声波助浸和传统搅拌酸浸 2 种工艺的对比试验，从表 2 的对比试验结果可以看
17、出，超声波助浸较传统搅拌酸浸的浸出时间缩短了 7 倍，铜浸出率提高了 4.95 个百分点，超声波助浸具有浸出时间短、浸出率高的优点。表 2 两种浸出工艺对比结果Table 2 Comparison results of two processes浸出工艺 浸出时间/min 铜浸液/(gL -1) 渣含铜/% 铜浸出率/% 吨矿酸耗/kg传统搅拌酸浸 120 1.602 0.39 54.40 179.55超声波助浸 15 1.979 0.35 59.35 183.463.5 闭路流程对比试验在完成超声波助浸、浸渣浮选系统试验的基础上，进行传统搅拌酸浸浸渣浮选联合流程及超声波助浸浸渣浮选新工艺闭路
18、流程对比试验，浸渣浮选采用“一粗两精一扫”，精选段及扫选段中矿合并后返回粗选段，精矿段中矿返回精选段，药剂制度同图 1，试验结果对比见表 3。表 3 闭路试验结果对比Table 3 Comparison of closed-circuit test results工艺 产品名称 产率/% 铜品位/% 铜回收率/%铜浸液 - 1 979* 59.32硫化铜精矿 1.87 14.52 31.58尾矿 97.78 0.08 9.10超声波助浸浸渣浮选原矿 100.0 0.86 100.0铜浸液 - 1 602* 54.34硫化铜精矿 1.76 14.50 29.72尾矿 97.78 0.14 15.
19、94传统搅拌酸浸浸渣浮选原矿 100.0 0.86 100.0注*：mg/L原矿经超声波助浸浸渣浮选闭路及传统搅拌酸浸浸渣浮选闭路选别后分别获得铜总回收率90.90%、84.06%，前者比后者铜回收率提高了 6.84 个百分点，而损失在尾矿中的铜主要是 硅孔雀石和褐铁矿中的结合氧化铜，这部分铜属不可浮或极难浮铜，且很难通过酸浸将其回收。4 结论在超声发生器振幅 70%、强化浸出时间 15 min 的最佳助浸条件下，超声波助浸较传统搅拌酸浸的浸出时间缩短了 7 倍，铜浸出率提高了 4.95 个百分点。原矿经超声波助浸浸渣浮选闭路处理后，铜总回收率达到90.90%。参考文献1 李俊. 超声波对浸出
20、过程的影响J. 云南冶金，2001 ，30(2)：28-30.2 吴阳东，张嫔，黄智源. 超声波辅助浸取分离污泥中的重金属J. 环境科学与技术，2013，36(4)：109-113.3 AYE VIDAN BEE. Effect of ultrasound on the dissolution of copper from copper converter slag by acid leachingJ. Ultrasonics Sonochemistry，2007，14(6)：790-796.4 李洁，陈文，雍拥，等. 云南羊拉铜多金属矿床成因与成矿时代探讨J. 矿物学报，2011，31(增刊 1)：605-606.5 戴曦，张传福. 超声空化与过程强化J. 有色金属(冶炼部分)，2001(1) ：20-22.6 胡珊玲，林燕，余建平. 超声波强化浸取离子型稀土矿中稀土 J. 冶金分析，2012，32(11)：22-25.
