高铜价下低品位铜资源的综合利用技术开发.pdf

第 38 卷第 6 期 2016 年 12 月 甘 肃 冶 金 GANSU METALLURGY Vol.38 No.6 Dec.,2016 文章编号:1672-4461(2016)06-0014-04 高铜价下低品位铜资源的综合利用技术开发 鲁兴武1,2,李俞良1,易 超1,程 亮1 (1. 西北矿冶研究院,甘肃省有色金属冶炼新工艺及伴生稀散金属高效综合利用重点实验室,甘肃 白银 730900; 2.兰州大学资源环境学院,甘肃 兰州 730000) 摘 要:本文提出了第三代白银炼铜法的工艺发展方向,并阐述了利用第三代白银炼铜法,结合选矿和生物浸出技 术,处理白银集团公司露天废石的工艺技术优势。 关键词:第三代白银炼铜法;露天废石;选矿;生物浸出;工艺优势 中图分类号:X758 文献标识码:A Comprehensive Utilization Technology Development for Low-grade Copper Resource Under High Copper Price LU Xing-wu1,2,LI Yu-liang1,YI Chao1,CHENG Liang1 (1.Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy,Gansu Provincial Key Laboratory of New Process for Non-ferrous Metal Smelting and Rare Metal High Efficient Utilization , Baiyin 730900, China; 2.College of Earth and Enviromental Sciences of Lan-zhou Unversity, Lanzhou 730000,China) Abstract: The development trend of the third generation of Baiyin copper smelting process is proposed, and describes the advantages of process and technology in processing the open-pit waste rocks from BNMC with the adoption of third-genera- tion Baiyin copper smelting process combined with the ore dressing and bio-leaching technology was described. Key Words: the third generation of Baiyin copper smelting process;open-pit waste rocks;ore dressing;bio-leaching, process advantage 1 引言 在铜价高位运行的良好背景下,整个铜产业链 上下游产品产量均达到历史最好水平,高铜价带动 整个产业进入景气周期。 因此,这种前景给低品位 铜资源的综合利用提供了千载难逢的好机会,同时 对处理低品铜精矿技术提出新的需求。 白银集团公司露天矿经过三十多年 (1956- 1988)开采,目前堆存剥离废石 9300 余万立方米,约 2.5 亿吨,平均铜品位约 0.229%,含铜金属量约 55 万 t,废石中铜矿物以原生硫化铜为主。 在目前高铜 价市场前提下,具有极高的开发利用价值1-3。 该露天废石,通过我们试验研究,采用浮选技术 及生物浸出技术4-5,平行实验研究均取得了重大突 破。 目前,生物浸出采用 BioMetal SM-3 中等嗜热嗜 酸菌,可在较短的时间内获得较高的铜浸出率 :-15 mm 粒级含铜废石,浸出(柱浸)190 天, 铜浸出率 60.68% 。 采用浮选试验获得的选矿技术指标为:废 石铜品位 0.27%,铜精矿含铜 15.05%,铜回收率 81. 46%。 该类低品位铜精矿利用发展了的白银炼铜法 具有较好的技术经济和社会效益6-9。 2 低品位含铜废石综合利用技术研究 白银集团公司露天矿含铜废石中以脉石矿物占 绝大多数,金属矿物累计含量不足 10%,其中以黄 铁矿为主,约占矿物总量的 7.5%。 废石主要有价金 属成分见表 1。 表 1 露天废石主要成分分析表 元素CuTFeSTiO2CaO 质量分数0.277.844.920.240.54 元素Na2OK2OMgOAl2O3SiO2 质量分数0.471.143.478.762.97 项目基金:国家科技支撑计划(2009BAC64B07),课题名称:铜冶炼废渣资源化循环经济系统的关键技术集成研究及示范。 万方数据 2.1 生物浸出试验研究 本文重点进行生物浸出技术回收露天矿废石铜 资源的试验研究,解决低品位原生硫化铜矿生物浸 出的技术瓶颈问题10-11。 2.1.1 浸矿菌种来源及筛选 生物浸出试验使用的浸矿菌种为中等嗜热嗜酸 BioMetal SM-3(菌生长温度 48 )、嗜温嗜酸菌 Bio- Metal C-1 和 BY1#(生长温度 2535 )。 浸矿菌 种的筛选试验结果表明,在浸出 20 天时,采用 Bio- Metal SM-3 中等嗜热嗜酸菌铜浸出率可达到 66%以 上,而采用嗜温嗜酸菌的矿样铜浸出率均低于 40%。 由于 BY1#为本地菌种,对当地的环境条件适 应性较强,出于对未来现场应用考虑,后续试验将同 时采用 BY1#和 BioMetal SM-3 进行试验研究。 2.1.2 废石可浸性试验研究 进行了接种浓度、矿浆浓度、矿样粒度、浸出时 间、初始亚铁离子浓度、矿浆 pH 值和 ORP(氧化还 原电位)对废石铜浸出率的影响试验。 通过生物浸 出条件优化试验,获得较高的铜浸出率指标。 废石 可浸性试验条件及结果见表 2。 表 2 废石可浸性试验条件及结果表 菌种类型浸出共性条件温度/ ORP/ mV铜浸出率/ % BY1# 酸平衡时间:3 天, 接种浓度:10% v/ v , 矿浆浓度:5%; 摇床转速:175rpm 矿样粒度:70%-0.038mm 初始 pH 值:1.70 3069042.16 BioMetal SM-3浸出时间:60 天4868085.45 2.2 选矿试验研究 根据工艺矿物学研究结果, 该含铜废石中铜矿 物主要以硫化物形式存在,氧化率较低。 脉石矿物 含量高、泥化严重。 因此,确定选矿回收该铜资源的 方法以常规浮选为主,重点进行药剂制度研究,解决 废石中矿泥和可溶盐对浮选产生的负面影响。 2.2.1 探索性实验 由于废石含泥量较高,对浮选影响较大,探索试 验采用不同捕收剂、不同脉石抑制剂、不同矿浆 pH 调整剂及不同矿浆 pH 值进行了多种方案试验,通 过分析比较,最终确定采用一粗一扫三精的工艺流 程,以石灰、硫化钠、水玻璃、EMLT-1 调整剂(该药 剂由中国地质科学院成都矿产综合利用研究所研 制)、乙基黄药和 2#油的药剂方案进行系统条件优 化试验。 2.2.2 闭路试验 闭路试验获得良好的选矿技术指标,其关键是 采取了合理高效的药剂制度,各种药剂既发挥了自 身的特点和优势,在矿浆中形成了和谐的体系,为硫 化铜矿物的浮选创造良好的矿浆环境;石灰、硫化钠 抑制被铜离子活化的黄铁矿,EMLT-1 能够分散并 有效抑制矿泥的上浮,使试验在废石铜品位较低的 情况下获得较高品位的铜精矿,并获得良好的回收 率指标。 闭路试验结果见表 3。 表 3 闭路试验结果表 / % 试验方案产品名称产率铜品位铜回收率 铜精矿1.4115.0581.46 添加 EMLT_1尾 矿98.590.04918.54 原 矿1000.26100 3 新型白银炼铜法 上世纪 70 年代白银集团公司与西北矿冶研究 院等科研单位一起研制成功了国内唯一具有自主产 权的“白银炼铜法”和“白银熔池富氧炼铜”新工艺, 为国家的经济建设和地方经济发展做出了巨大的贡 献,该厂开发白银炉取代了熔炼反射炉,持续生产到 现在,并且进行了一系列的工艺技术及装备创新,使 其经济技术指标得到了大幅度的提升。 3.1 白银炉发展史 白银炼铜法是我国 70 年代自行研制开发,符合 现代世界铜冶炼发展潮流的硫化铜精矿熔池熔炼新 工艺。 该工艺先后经历了炉床面积为 13 m2、30 m2 和 44 m2的空气熔池熔炼工业试验。 实践证明,该 工艺具有床能力大,燃料消耗低,烟气可制酸,环境 污染小的显著特点,其主要技术经济指标远优于鼓 风炉和反射炉等传统的炼铜方法。 1980 年建成 1 台 100 m2白银炉取代了铜精矿 沸腾焙烧-反射炉(床面积 210 m2)熔炼工艺。 1987 年,在 44 m2白银炉上进行了富氧浓度为 31%32% 的富氧熔炼试验,熔炼床能力提高到 20.7t/ m2d. 年,又进行了富氧浓度为 47.07%的富氧自热工业试 验,白银炉的熔炼床能力达到了 33 t/ m2d,铜熔 炼回收率 97.82%,主要技术指标达到国际同行业先 进水平,使白银炼铜法成为一项具有我国独立知识 产权的先进的炼铜技术。 1995 年两台白银炉均实 现了富氧熔炼与双室炉型,发展了同一炉体进行渣 贫化技术,粗铜生产能力也由原设计的 3.21 万 t/ a 提高到接近 10 万 t/ a 的水平。 这一技术满足了低 铜价下冶炼技术要求12-13。 51第 6 期 鲁兴武,等:高铜价下低品位铜资源的综合利用技术开发 万方数据 3.2 二代白银炉工艺 经过二十多年的不断探索和改进,第二代白银 炼铜法工艺主要强化处理能力和淘汰渣贫化技术, 开发渣选矿工艺(图 1)。 其特点是:对原料的适 应性强,铜精矿含铜可低至 16%左右。 对原料的 制备要求简单。 入炉水分低于 10%,且混有少量粗 粒(粒度30 mm)的炉料可直接加入炉内处理,省 去了庞大的炉料制备和干燥系统。 对燃料种类无 特殊要求,粉煤、重油和天然气均可使用。 使用富 氧熔炼后,产出烟气中的二氧化硫浓度较高,适于回 收制酸。 白银炉熔池分为熔炼区和沉降区。 熔炼 区鼓风剧烈搅拌,熔炼强度高、沉降区熔体相对平 静,有利于铜锍和炉渣的分离。 转炉渣可返回白 银炉的沉降区进行贫化处理。 白银炉的基建费用 较低,综合投资比较低。 回收率高,满足高铜价低 品位高效回收要求14-16。 图 1 第二代白银炉炉体结构图 3.3 第三代白银炉工艺技术发展展望 白银集团公司经过多年的技术积累,在第二代 白银炉的基础上,提出了第三代白银炉在装备及工 艺技术上的发展方向(图 3),主要有以下几点: 采用一体化密封可倾动炉体,开发炉体散热 技术及余热高效利用技术。 开发炉料制粒后蒸气干 燥技术,入炉炉料水份降至 3%以下,减少烟气制酸 量,提高炉床单位面积处理能力。 烟尘,烟道灰、 炉渣再选精矿等低热值、低品位再生物料不再返回 工艺处理,利用我们开发的循环溶剂法进行湿法冶 炼工艺处理,提高了这类物料资源综合利用效率与 回收率,成本合理,同时解决了这类物料对熔炼工艺 的影响,解决了铅锌及造渣负荷对熔炼工艺的影响, 将大幅度提高白银炉自热利用效率和床处理能力及 图 2 第三代白银炉炉体结构设计构想 61 甘 肃 冶 金 第 38 卷 万方数据 低品位精矿范围。 设计倾动炉体结构,采用可拆 卸喷枪进行富氧吹炼,提高反应速率。 炉型可大 可小,根据铜资源量进行调整,适合 5 万 t 至 20 万 t/ a 不同铜冶炼规模的建设。 4 结语 白银集团公司露天矿废石含铜品位较低,但 铜资源储量较大,经济价值可观,对该资源进行综合 利用研究具有重要的社会经济意义。 针对白银集团公司露天矿含铜废石品位低、 铜矿物中以原生铜为主、堆存时间较长、风化泥化现 象较严重的情况,主要从浮选技术和生物浸出技术 的角度进行研究,研究结果表明,采用此