氧化铜矿处理的理论研究

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从而增加氧化铜矿物溶解速度， 使浸率大为改善。但是温度的提高常受到经济成 本、工艺条件及劳动保护等因素的限制。 搅拌强度的影响：搅拌既使易沉于槽底的矿粒悬浮在矿浆中，使矿粒与溶剂 良好地接触，又可使环绕矿粒表面的扩散层减薄。无疑，扩散层的减薄将有助于 溶剂的迁移和硫酸铜向溶液中扩散。但是，即使很剧烈的搅拌也不能将整个扩散 层完全消除，而只能将其减少至一定程度。故在搅拌强度达到一定值后，再进一 步提高它，对于提高浸出率已没有什么效果。 3.沉淀过程的作用机理 沉淀过程是在矿浆中加入碱金属或碱土金属的硫化物使硫酸铜溶液中的铜 离子生成胶质硫化铜沉淀物。 沉淀剂一般使用硫化钠或硫化钙，同时还需添加适 当的氢氧化钠调节矿浆 pH 值。 沉淀过程中的主要反应式如下： CuSO4+Na2S → CuS↓+Na2SO4 CuSO4+CaS → CuS↓+CaSO4 沉淀的生成是由于溶液中离子浓度的乘积大于该物质的溶度积（Ksp），就 会有这种物质的沉淀生成。 根据电离平衡理论，从上述反应式中可见沉淀的实质 2+ 2是离子互换反应，是 Cu 和 S 相结合而生成难溶的 CuS 分子。 硫化钠是一种强碱弱酸盐，在水中将发生水解。水解产物又进一步解离为 OH 、S 、SH 等离子；SH 和 H2S 的解离常数是很小的，而 NaOH 的解离常数很大， 所以硫化钠溶液总是带强碱性。 2矿浆中 OH 、SH 、S 几种离子和 H2S 分子的组成是随溶液 pH 值的变化而变 化的。根据有关测定和计算结果，在硫化钠溶液中，各种 pH 值下的溶液离子组 成如下图 2 所示。该图表示的 Ha2S•9H2O 浓度为 1 毫克/升。 三、分支浮选在氧化铜矿浮选中的应用 据有关资料介绍，分支浮选对低品位矿石效果显著。铜矿峪矿石品位偏低， 精矿产率小， 符合采用分支浮选的条件，为了验证分支浮选工艺对这类矿石的适 应性，试验采集了一批氧化率 43.19%，原矿品位 0.33%的矿石。 试验流程，加药地点与硫化矿相同，见下图。试验结果见下表。
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求用自产精矿） 利用胶态硫化铜具有向同名离子的固体表面吸附这一行为，达到 较高的浮游速率和较好的浮选指标。LPCF 法原则流程见下图 1。 图1
1.浸出过程的机理 LPCF 法的浸出过程是一种固相和液相间的多相反应过程。氧化铜矿物浸出 过程中的主要化学反应式如下： CuCO3•Cu（OH）2+2H2SO4←→2CuSO4+CO2+H2O CuSiO3•nH2O+H2SO4 ←→ CuSO4+H2SiO3+nH2O 当含铜颗粒处在溶剂中时，整个浸出过程包括以下五个步骤： （1）溶剂分子向矿粒表面迁移和扩散； （2）溶剂分子被吸附在固体矿粒表面； （3）溶剂分子与可溶的固体化合物发生化学反应； （4）所生成的可溶性化合物在固体表面解吸； （5）已溶解的化合物向溶液中扩散。 氧化铜矿与硫酸的反应系质子反应，是一般综合反应，综合反应较其它化学 反应的速度要快得多。所以对氧化铜矿而言，扩散速度成为影响浸出速度的主要 环节。浸出速度受到被浸物料的粒度、溶剂浓度、浸出温度、矿浆搅拌强度和矿 浆液固比及粘度等因素的影响。 2.影响浸出率的因素 浸出率是浸出作业的重要技术指标， 它表示氧化铜矿石中的铜矿物能否最大 限度地溶解并转入液相。浸出率的高低直接影响浮选指标。总的来说，浸出率受 到下述因素的影响。
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试验结果 试验方案 原矿 品位% 精矿 品位% 9.68 10 总铜 回收率% 61.98 69.31 75.48 结合铜 回收率% 29.12 40.96 52.11 游离氧化铜 回收率% 82.22 88.92 93.74 硫化铜 回收率% 80 86.46 86
常规药剂 0Байду номын сангаас619 新型药剂 0.618 能场
矿石表面化学处理的方法是将矿石磨至 70%-200 目， 用二氧化硫饱和水溶液 清洗矿物表面 20 分钟后进行过滤，滤渣再磨至 95%-200 目送入浮选机浮选。试 验结果见下表。 试验研究结果 方案 矿石表面 化学处理 原矿 品位% 0.215 精矿 品位% 18.35 尾矿 品位% 0.032 全铜 回收率% 85.38 结合氧化铜 游离氧化铜 硫化铜 回收率% 74.92 回收率% 89.42 回收率% 87.53
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本身就以不可见的状态存在，只能用化学分析的方法分析出来。这些“色染体” 根据化学分析氰化钾法定为结合氧化铜。它与白云石形成难以解离的显微网脉、 超显微网脉构造，属于机械分散型为主的结合氧化铜。 对于机械分散型结合氧化铜来说，它毕竟与脉石有区别，含铜脉石的：“色 染体”和纯脉石性质显然还是有差别的，其差别随着脉石含铜增高而增大。这部 分铜在浮选条件合适时是可选的。在试管试验中可看到下列现象： （1）取深色“色染体”和纯白云石矿粒磨至 90％-200 目加入浮选试管中，在 适宜浮选条件时，可看到深色“色染体”上浮，脉石留在试管底部。 （2）取浅色 “色染体”和纯白云石矿粒在上述条件下进行试验，无论“色染 体”或脉石均不上浮，达不到分选的目的。然而当选择适当调整剂、、抑制剂和 捕收剂时，则可看到浅色“色染体”上浮，而脉石依然留在试管底部达到分选目 的。 （3）取深色“色染体”和浅色“色染体”：．矿粒磨至 90％-200 目加入试管 中，在适合条件时，可看到深色“色染体”上浮而浅色“色染体”留在试管底部。 由此可见结合氧化铜矿粒在浮选条件适宜时才是可选的。 为了证明“色染体”是否属于结合铜，纯硅孔雀石是否含有结合铜，特此取 一些典型矿块进行物相分析。分析结界证明 “色染体”基本上是结合铜，同对 也进一步证明硅孔雀石选上而选上。为了考察结合氧化铜含铜品位，挑选了五块 矿样进行化学分析，结果表明结合铜的品位差异是很大的，显然品位高的可浮性 和品位低的可浮性是绝然不同的。品位愈高愈可选，从取各种选别条件的精矿产 品样进行镜下观察得到证实。 上述钙镁型结合氧化铜 （机械分散型） 矿石的可选性曾进行了下列试验研究： “常规药剂的试验研究，新型药剂浮选试验研究，外加能场试验研究，矿石表面 化学处理的试验研究。 常规药剂是指在硫化浮选中常用的几种药剂。如：硫化钠、黄药、黑药、硫 酸铵、六聚偏磷钠和松油等。试验结果表明结合氧化铜回收率很低，这部分铜基 本上没有得到回收。 新型药剂的浮选试验研究是在常规药剂的基础上添加调整剂——磷酸乙二 胺盐 150 克/吨。流程与常规药剂相同。结果表明可大幅度提高结合铜回收率。 主要是磷酸乙二胺盐能显著地增加矿物对硫化钠和黄药的吸附速率和吸附量， 及 其具有对矿物表面的选择性溶解作用，因而消除了矿泥的影响，改善浮选条件， 使结合氧化铜矿粒可浮性与脉石石浮性差异增大达到分选的目的。 外加能场强化浮选过程的试验方法：将矿石磨至入选粒度送到磁场处理。磁 场强度 H=4000 奥斯特。然后将矿浆倒入浮特中通电 10~12 分钟。电源为交流电 流，电压 20 伏，用铜花线作两极插入矿浆中通电。药剂配成溶液，在磁场强度 为 2000 奥斯特的磁场中垂直切割磁力线多次后，加入浮选机进行浮选。流程同 上。试验研究结果又大幅度提高了选别指标。 上述试验结果见下表。
试验结果表明用二氧化硫饱和水溶液清洗矿物表面以后， 结合氧化铜的可浮 性大大提高，结合铜回收率高达 74.92%。由此可见，在此种浮选条件下，结合 氧化铜基本上是可选的。 上述试验研究结果充分证明结合铜不可选的论点是片面的。不同的浮选条 件、结合铜的可选性差异是很大的。值得指出的是：新药剂的研制使用，能场浮 选和矿石表面的化学处理方法是提高结合氧化铜可选性的有效途径。 二、LPCF 法机理的探讨 目前我国的氧化矿处理大都采用硫化浮选法，工艺流程及药剂制度都较复 杂，选矿指标低，成本高。含大量结合氧化铜的矿石，用硫化浮选法难于获得满 意的技术经济指标。然而，浸出—沉淀—载体浮选法为处理这类深度氧化，泥质 多，矿物嵌布粒度细，含结合氧化铜高的矿石提供了极大的可能性。 昆明冶金研究所程达同志著文就浸出—沉淀—载体浮法（简称 LPCF 法）及 其机理进行探讨。 LPCF 法处理氧化铜矿石的主要过程是先用硫酸浸溶难选的原矿或中矿，尽 可能使各种氧化铜转化为铜离子而进入液相， 同时硫酸的酸洗作用能使被污染的 硫化铜表面恢复活性增力可浮性。在浸出后的矿浆中添加一定数量的硫化剂，中 和游离酸并使铜离子成为胶态硫化铜沉淀物，最后用高品位铜精矿作为载体（力
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硫化铜 0.05 4.3 0.04 2.06
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游离氧化铜 0.45 38.73 1.45 71.21 4、 5 料浸出试验结果 浸出时间分 30 30
结合氧化铜 0.662 56.97 0.54 26.73
全铜 1.162 100 2.03 100
4 含量（%）
占有率（%）
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5 含量（%）
占有率（%）
试料
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硫酸用量 （公斤/吨） 80 80
浸出粒度-200 目 含量（%） 70 70
浸出液固比 浸出率 1:01 1:01 49.8 83.74
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矿石粒度和结构的影响： 粒度越小比表面越大，因而矿粒与溶剂的有效接触 面越大，化学反应机遇率高，铜矿石的浸出也越彻底。反之，块度大的矿石就难 以浸出。同样，结构疏松多孔的矿石易于浸出，而致密的矿石就难浸出。但浸出 粒度也不是越细越好，粒度过细会增加矿浆粘度，影响已解溶的硫酸铜扩散，同 时也给下步作业带来困难。 矿浆粘度的影响： 当矿浆粘度高时， 由于液体内部阻力增大， 妨碍分子扩散， 使浸速度减慢。 粘度的升高主要是由于细小的高度分散颗粒，特别是接近于胶体 的颗粒（-10 毫米）引起的。所以，在浸出粗矿粒时，可采用较小的液固比， 以便获得含铜浓度高的浸出液 。反之，处理细粒矿物时，宜采取较大的液固比 以利浸出。 为了减少矿浆粒度对浸出速度及过程的影响，应合理选择液固比，液固比太 小会提高矿浆粘度，影响浸出率，但液固比太大也将稀释溶液中铜离子浓度影响 以后的沉淀过程。 浸出温度的影响：对于与其它矿物呈类质同象的结合氧化铜矿石，在常温、 常压下浸出率甚低， 提高矿浆温度可降低矿浆粘度， 减薄扩散层并加快化学反应，