用Fe2(SO4)3-H2SO4-O2体系从含铜难处理金精矿中浸出铜

蔡创开

(紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭 364200)

含铜金矿石难于处理。矿石中含有铜，在氰化浸金过程中会消耗大量氰化钠[1-4]，因此，在回收金之前需预处理脱铜。含铜较低的氧化矿可以借助酸浸或氨浸脱铜；但含铜较高的原生硫化铜矿石，采用常规浸出工艺效果不好，通常需采用焙烧—酸浸、生物氧化、加压氧化等工艺进行预氧化浸铜[5-10]。但这些工艺或需在高温、高压下进行，或处理时间长，或投资及运行成本较高，都不利于中小型企业应用。因此，开发一种可在常压条件下采用的湿法工艺具有现实意义。

为了减少杂质引入，在前期研究基础上，根据矿石特点，试验选择硫酸铁+充氧氧化方案，从某含铜金精矿中浸出铜。

1 试验部分

1.1 试验原料与试剂

试验原料为某难处理金精矿，元素分析结果见表1，主要矿物分析结果见表2，铜物相分析结果见表3。精矿中，铜含量较高。

浓硫酸、硫酸铁，均为分析纯；氧气，纯度>99%。

表1 含铜金精矿的多元素分析结果 %

表2 含铜金精矿的主要矿物分析结果

1.2 试验原理与方法

三价铁盐浸出原生硫化铜矿物被认为是有效的，其基本原理是利用Fe3+与黄铜矿之间的电极反应，使黄铜矿发生氧化而分解出铜离子。黄铜矿是一种半导体，在氧化溶液中发生电化学腐蚀，反应式如下：

阳极半电池反应，

阴极半电池反应，

为了控制氧化还原电位及降低铁盐消耗，反应过程中需添加氧化剂或催化剂，将Fe2+再氧化为Fe3+。加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)基于该原理研发出Galvanox技术，通过加入催化剂，在常压、中温条件下可以迅速将Fe2+氧化，不需加压氧化，也不需超细磨处理，短时间内可有效选择性分解黄铜矿[11-12]。

取精矿样品200 g，用XMBφ200 mm×240 mm型棒磨机磨至所需粒度后，置入自制钛桶中，加入硫酸和硫酸铁，再用清水调液固体积质量比为6/1，水浴保温80 ℃，通过自制“丫”形钛管为矿浆连续充入氧气，在XJT型搅拌机中搅拌(线速度4.1 m/s)浸出一定时间，反应结束后过滤，渣、液分别送分析，并计算铜浸出率。

2 试验结果与讨论

2.1 矿石粒度对铜浸出率的影响

试验条件：硫酸初始质量浓度50 g/L，Fe3+质量浓度15 g/L，充氧气搅拌12 h。矿石粒度对铜浸出率的影响试验结果如图1所示。

图1 矿石粒度对铜浸出率的影响

由图1看出，铜浸出率随矿石粒度减小而升高：矿石粒度为-38 μm占97.2%时，铜浸出率为65.3%；再继续磨矿，铜浸出率变化不大。考虑到磨矿后期效率低下，成本增加，确定矿石粒度为-38 μm占97.2%。

2.2 反应时间对铜浸出率的影响

试验条件：矿石粒度为-38 μm占97.2%，硫酸初始质量浓度50 g/L，Fe3+质量浓度15 g/L，充氧气搅拌。反应时间对铜浸出率的影响试验结果如图2所示。

图2 反应时间对铜浸出率的影响

由图2看出：反应时间从2 h延长至18 h，铜浸出率从28.43%提高到78.27%；充氧条件的铜浸出率比不充氧条件下的要高，说明充氧对提高铜浸出率有明显促进作用。

2.3 硫酸初始质量浓度对铜浸出率的影响

试验条件：矿石粒度为-38 μm占97.2%，Fe3+质量浓度15 g/L，充氧气搅拌反应16 h。硫酸初始质量浓度对铜浸出率的影响试验结果如图3所示。

图3 硫酸初始质量浓度对铜浸出率的影响

由图3看出：铜浸出率和体系中残酸质量浓度均随硫酸初始质量浓度升高而提高；硫酸初始质量浓度为100 g/L时，铜浸出率达98%，残酸质量浓度为18.81 g/L；硫酸质量浓度继续升高，铜浸出率变化不大，残酸质量浓度提高幅度较大。考虑到残酸过多会增大后期铜回收成本，因此，确定硫酸初始质量浓度为100 g/L为宜。

2.4 Fe3+质量浓度对铜浸出率的影响

试验条件：矿石粒度-38 μm占97.2%，硫酸初始质量浓度100 g/L，充氧气搅拌反应16 h。Fe3+质量浓度对铜浸出率的影响试验结果如图4所示。

图4 Fe3+质量浓度对铜浸出率的影响

由图4看出：随Fe3+质量浓度升高，铜浸出率提高；Fe3+质量浓度为10 g/L时，铜浸出率最大，为97.8%，之后趋于平稳。因此，选择Fe3+质量浓度为10 g/L。

2.5 综合条件试验

根据条件试验结果，确定最优试验条件为：矿石粒度为-38 μm占97.2%，硫酸初始质量浓度100 g/L，Fe3+质量浓度为10 g/L，矿浆保温80 ℃， 充氧气搅拌反应16 h。在此条件下进行3组平行试验，结果见表4。

表4 综合条件试验结果

由表4看出：铜平均浸出率97.82%，渣中铜平均质量分数0.49%；渣产率较小，渣中金得到一定程度富集，平均质量分数达51.24 g/t。值得注意的是，渣中S0质量分数为20%～23%，可能会对下一步湿法回收金有一定影响，需要进一步考察。

3 结论

用Fe2(SO4)3-H2SO4-O2体系从某含铜难处理金精矿中浸出铜效果较好，适宜条件下，铜浸出率达97.82%，浸出渣中铜质量分数降至0.5%以内，金得到富集。该工艺为全湿法流程，简便易行，铜、金得到有效分离，可为同类矿石处理提供参考。工艺中浸出液循环回用有待进一步研究，以降低处理成本。