刚果（布）氧化铜矿回收铜生产实践

陈广华

摘要：刚果（布）黑角索瑞米股份有限公司针对BK 矿区氧化铜矿石性质，采用常压酸性浸出—浓密机液固分离—溶剂萃取—电积工艺生产阴极铜，获得了良好的生产指标。介绍了BK 矿区氧化铜矿回收铜生产实践，总结了生产过程中采取的优化与改进措施，为氧化铜矿石处理工艺选择及工艺参数优化提供参考。

关键词：氧化铜矿;碎磨;酸浸;洗涤;萃取;电积

中图分类号：TD952 TF811文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）03-0066-04doi：10.11792/hj20200314

刚果（布）黑角索瑞米股份有限公司铜铅锌多金属矿位于刚果共和国（刚果（布））第一港口城市黑角市以东 250 km，首都布拉才维尔市以西200 km的尼阿里（Niari）省。该金矿由2个矿区组成：博科松湖矿区（BK 矿区），主要为孔雀石形式的氧化铜矿，BK矿区保有铜矿石总资源量134.7万t，铜品位5.10 %，铜金属量6.9万t;雅阁库班泽矿区（YK 矿区），主要为铅锌铜多金属氧化矿，YK 矿区可利用高铜矿资源量170.2万t，铜品位4.56 %，铜金属量8.2万t。该金矿分2期建设，其中一期工程为回收BK矿区氧化铜矿，工艺为原矿经破碎、磨矿制浆后，采用常压酸性浸出—浓密机液固分离—溶剂萃取—电积工艺生产阴极铜，年产电解阴极铜约20 000 t。本文主要介绍了一期工程建设回收BK矿区氧化铜矿生产实践，为铜矿产资源的开发利用提供借鉴。

1 矿石性质

BK矿区矿石中铜矿物主要为孔雀石及蓝铜矿，还有少量赤铜矿、黑铜矿及自然铜;锌矿物主要为菱锌矿，其次为异极矿;铅矿物主要为白铅矿，其次为铅硬锰矿、砷菱铅矾;其他金属矿物主要为赤铁矿、褐铁矿，其次为硬锰矿、金红石，偶见黄铁矿等。脉石矿物主要为石英、高岭石，其次为白云母、长石、白云石、方解石、黄钾铁矾等。矿石中铜主要以碳酸铜形式存在，铜分布率为83.13 %;其次以铁、锰结合铜形式存在，铜分布率为9.02 %。矿石化学多元素分析结果见表1，矿石矿物组成分析结果见表2，铜物相分析结果见表3[1]。

2 选冶生产工艺

选矿工艺采用半自磨+浓缩工艺，磨矿细度-106 μm占75 %～80 %，浓缩产出的矿浆浓度为45 %。湿法铜冶炼工艺为：酸性浸出—浓密分离—高铜溶液精滤及铜萃取—铜电积产出阴极铜;浓密机底流CCD逆流洗涤—低铜溶液精滤及铜萃取—铜电积;尾渣中和等。氧化铜矿浆经硫酸浸出后，送浓密机进行液固分离，浓密机底流矿浆送CCD逆流洗涤，溢流经高铜溶液精滤后进行高铜萃取;CCD底流经尾渣中和处理后送尾矿库，CCD溢流经低铜溶液精滤后进行低铜萃取。高铜萃余液返回浸出作业，低铜萃余液经中和后作为洗水返回CCD作业;负载有机相进行反萃，反萃后有机相返回铜萃取作业，反萃后富铜液经双介质除油净化，净化后的富铜电解液送电積工序制备阴极铜，电积贫液作为反萃液返回反萃作业。尾矿库回水经沉淀净化后返回选矿工序和石灰乳制备工序。铜回收工艺流程见图1。

2.1 酸性浸出

酸性浸出终点pH值为1.80±，反应时间为2 h，反应温度为常温。酸性浸出过程中发生的主要化学反应为：

Cu2（OH）2CO3+2H2SO4

2CuSO4+3H2O+CO2↑。

2.2 浓密分离及CCD逆流洗涤

浸出后的矿浆经泵送入浓密机进行液固分离，浓密机底流经泵送至CCD逆流洗涤工序，浓密机溢流为高铜溶液，高铜溶液自流至高铜溶液贮存池。CCD逆流洗涤工序中，底流依次从CCD1→CCD5经泵送至尾渣中和工序。CCD5→CCD1的溢流为低铜溶液，低铜溶液自流至低铜溶液贮存池。

2.3 浸出液精滤

高、低铜溶液分别经泵送至高铜溶液精滤工序、低铜溶液精滤工序。通过精滤将高铜溶液及低铜溶液中的含固量降低到10×10-6以下，然后再送至铜萃取工序。

2.4 萃取和电积

铜萃取采用2级低萃─1级高萃─1级洗涤─1级反萃串并联萃取工艺流程，铜萃取剂采用Lix984与260号煤油（体积比为3∶7）。高、低铜萃余液经澄清槽回收有机相后分别自流到高铜萃余液贮存池和低铜萃余液贮存池。负载有机相用含铜35 g/L、H2SO4 180 g/L的电积阳极液反萃，反萃后液中铜质量浓度50 g/L，经澄清、除油后自流至电解液循环槽。

铜电积采用Pb-Ca-Sn合金作为阳极，316L不锈钢作为阴极。选取自动剥铜机组剥铜，铜电积槽为树脂混凝土材质。铜电积过程中加入硫酸钴和瓜尔胶。铜电积过程发生的主要化学反应为：

阳极反应：H2O-2e2H++1/2O2↑。

阴极反应：Cu2++2eCu。

2.5 尾渣中和

尾渣中和工序采用石灰乳中和残余的硫酸，中和时间4 h，pH=8～9，有害重金属离子形成难溶的氢氧化物固体进入尾渣，同时通入压缩空气氧化溶液中的锰离子并形成固体进入尾渣。中和后的尾渣送至尾矿库，尾矿库回水返回选矿工序和石灰乳制备工序使用。

3 生产工艺优化及改进

在生产运行过程中，根据实际情况，对矿石的磨矿细度、浸出时间、浸出pH及精滤操作、萃取操作和电积操作等控制条件进行了优化，进一步降低生产物料消耗，提高铜浸出率、铜回收率及阴极铜质量，从而有效保证生产稳定高效运行。

1）对采矿过程中夹杂的白云石（石灰石）进行人工挑选，防止其进入磨矿、浸出系统，造成不必要的物料消耗，吨矿耗酸由原来的116.1 kg降低到98.7 kg。原矿采取水洗筛分分级，使细粒级矿料直接进入后续浸出系统，避免进入磨机造成过磨;同时控制半自磨机操作条件，减少钢球加入量，防止矿料过磨，钢球消耗由0.80 kg/t降至0.28 kg/t。

2）利用BK矿区矿石性质的差异，合理配矿，多次调整浸出终点pH，并获得合理、经济、可行的pH控制指标，确定终点pH值为2.3，对比设计pH值1.8提高了0.5，节约酸用量40 kg/t矿。同时为了保证浸出率，利用低铜萃余液中含有的10 g/L硫酸，在CCD逆流洗涤作业进行一定的浸出反应，优化浸出效果，铜回收率比设计指标提高1.7百分点。此外，取消原设计低铜萃余液石灰石乳中和工序和石灰石乳制备系统，节约石灰石用量48 t/d，年节约中和成本500万元以上。

3）采用2台6 000 mm×4 500 mm德国塔克拉夫精滤器，实现了连续作业，降低了工人劳动强度和过滤成本，有效控制了溶液过滤效果，控制料液含固量在50×10-6以下，减少了萃取三相物的生成，保证萃取稳定运行。

4）在高萃澄清室中增加1道分液格栅，降低流速使布液更加均匀，液面更加稳定。同时增加澄清室中有机相的厚度，延长有机相在澄清室中的停留时间，减少萃取、洗涤和反萃各级相夹带，减少由于夹带造成杂质元素向电积系统的传递，保证阴极铜质量。按照要求进行三相打捞，定期对打捞出的三相物用黏土活化处理。活化后的有机相经过滤后返回系统再利用，萃取指标稳中向好。

5）控制电解液中Fe与Mn质量浓度比至少达到8∶1，由于矿石含锰高，所以需要定期在反萃段加入废铁来补充电积液中铁离子质量浓度，防止低价锰离子氧化为高价锰酸根对有机相造成不利影响。在铜电积作业中，根据析出情况向电解液中加入硫酸钴，硫酸钴质量浓度在80～100 mg/L，可有效保护铅阳极不被腐蚀，降低阴极铜含铅[2]，而加入瓜尔胶100～120 g/t铜，使阴极铜平整致密。在实际生产中，严格规范铜电解槽的操作，及时清理出现问题的阳极板，杜绝阴、阳极板短路，降低電耗，提高电解效率。

6）铜电积采用的Pb-Ca-Sn阳极板导电性、耐腐蚀性好，寿命长，采用的阴极不锈钢板垂直度好，可有效防止阴极变形给生产带来的负面影响[3]。此外，不锈钢阴极板损坏率低，利于自动剥铜机组操作控制。

通过3年多的生产，工艺运行比较平稳，处理量和回收率均超过设计指标，其他技术指标均优于设计指标，产品质量达到GB/T 467—2010 《阴极铜》A级铜标准。阴极铜主要元素分析结果见表4，其他工艺技术指标对比见表5。

4 结 语

刚果（布）黑角索瑞米股份有限公司采用常压酸性浸出—浓密机液固分离—溶剂萃取—电积工艺处理氧化铜矿石，可实现铜的高效回收。其中，采用的萃取工艺流程短，污染小，适应性强;采用的Lix984铜萃取剂能够满足生产的各种需求，并通过在萃取作业增加分液格栅，控制电解液铁锰比等措施，有效减少相夹带和三相物的生成。铜电积采用Pb-Ca-Sn阳极板和不锈钢阴极板，并加入适量添加剂瓜尔胶，可有效降低阴极铜杂质含量，产出合格阴极铜，而自动剥铜机组的应用提高了劳动生产率。

[参 考 文 献]

[1] 中国恩菲工程技术有限公司.博科松湖（Boko Songho）和雅阁库班泽（Yanga Koubenza）矿区铜铅锌多金属矿开发项目基本设计[R].北京：中国恩菲工程技术有限公司，2015.

[2] 朱茂兰，涂弢，朱根松，等.铜电积技术的现状及发展[J].有色金属（冶炼部分），2014（8）：9-13.

[3] 王帅，郭忠诚，陈步明，等.锡含量对电积铜用Pb-Ca-Sn合金阳极电化学性能的影响[J].材料保护，2014，47（8）：18-21.

Abstract：According to the property of copper oxide ores in BK District，the Congo Republic Pointe-Noire Soremi Co.，Ltd.uses atmospheric pressure acid leaching-thickener liquid-solid separation-solvent extraction-electrodeposition for the production of cathode copper process and obtains good production index.The paper introduced the production practice of copper recovery from copper oxide ores in BK District，summarized the optimization and renovation measures taken in the production process，and provided reference for the selection of copper oxide ore treatment process and the optimization of process parameters.

Keywords：copper oxide ore;crushing and grinding;acid leaching;rinsing;extraction;electrodeposition