高铜低铁硫化铜精矿预浸出-焙烧-酸浸试验研究

曾 培，陈兴海，马鑫铭

（1.华刚矿业股份有限公司，北京 100039；2.矿冶科技集团有限公司，北京 100160）

刚果（金）SICOMINES铜钴矿属于大型层状铜钴矿床，铜金属储量达868万t。该矿山采用“先浮硫后浮氧”的选矿工艺，实现了对铜矿物的有效回收，得到的氧化铜精矿产品采用湿法冶金生产阴极铜，硫化铜精矿外销。为提高产品的附加值，计划对硫化铜精矿进行就地冶炼。

硫化铜精矿冶炼工艺主要有火法熔炼、硫酸化焙烧-湿法、氧化焙烧-湿法、加压酸浸等。因该硫化铜精矿具有低硫、高铜特点，采用火法冶炼需要配入含Fe、S的矿种，当地缺乏配矿要求的黄铜矿或黄铁矿，火法冶炼的优势无法发挥；加压酸浸在高温高压下进行，对操作人员和设备的要求较高。氧化焙烧-酸浸工艺是处理硫化铜精矿的主要技术之一，在工业基础薄弱、电力资源不足、技术水平较低的刚果（金）更具吸引力。

本文以该矿山选矿所得的硫化铜精矿为试验对象，采用预浸出-焙烧-酸浸工艺，分别考察预浸出用酸量、液固比以及焙烧温度、预浸渣焙烧浸出用酸量等因素对铜回收率和浸出液中铁、镁离子浓度的影响，得出最佳的工艺试验条件，为后续硫化铜精矿冶金方案论证提供依据。

1 试验原料

经矿石元素分析，硫化铜精矿主要化学分析结果如表1所示。

表1 硫化铜精矿主要化学分析结果

2 试验结果分析

2.1 预浸出试验

2.1.1 预浸出用酸试验

在预浸出液固比4∶1、浸出温度28 ℃、预浸时间2.0 h的条件下，开展预浸出用酸试验，硫酸在试验开始时一次性加入。预浸出酸用量对铜、铁、镁浸出率的影响如图1所示。

图1 酸用量对预浸过程金属浸出率的影响

试验结果表明，酸用量的变化对Cu的浸出率影响不大，对Fe和Mg的浸出率影响较大。酸用量增大至0.35 t/t矿时，Cu浸出率为29.18%，而Fe和Mg的浸出率分别增大至41.03%和25.93%，之后随着酸用量变化，Mg浸出率基本不变，Fe浸出率略有增长。因此，宜采用的酸用量为0.35 t/t原矿，此时矿浆终点pH约为1.0。

2.1.2 预浸出液固比

在硫酸用量0.35 t/t原矿、浸出时间2.0 h、浸出温度28 ℃的条件下，考察液固比对金属浸出率的影响，硫酸在试验开始时一次性加入。预浸出液固比对铜、铁、镁浸出率的影响如图2所示。

图2 液固比对预浸过程金属浸出率的影响

试验结果表明，预浸出液固比对Cu和Mg的浸出率影响不大，对Fe浸出率稍有影响，且液固比越小，铁的浸出率越高。综合考虑溶液处理量并尽可能除去铜精矿中的铁，选择预浸出液固比为2∶1。

2.1.3 预浸出综合试验

在硫酸用量0.35 t/t原矿、温度28 ℃、浸出时间2.0 h和液固比2∶1的条件下，开展预浸出综合试验。预浸出综合试验结果如表2所示。

表2 预浸出综合试验结果

试验结果表明，主要元素铜浸出率为29.62%，钴浸出率为40.00%，铁浸出率为45.45%，镁浸出率为16.21%。酸浸渣中硫含量为13.67%，相比原料硫化铜精矿的硫含量（9.99%），明显升高，得到富集，为后续焙烧工序的自热焙烧提供保证。硫化铜精矿在试验条件下进行预浸出时，预浸渣率约为75%。

2.2 预浸渣焙烧试验

使用硫化铜精矿预浸处理得到的浸出渣进行焙烧试验。焙烧温度设定为750 ℃，考察了焙烧时间对脱硫率的影响。试验结果如图3所示。

图3 焙烧时间对预浸渣脱硫率的影响

试验结果表明，750 ℃温度下焙烧2.0 h，焙砂产率为102.80%，脱硫率达到76.84%，脱硫率随着焙烧时间的延长有所增大，但增大趋势减缓。

2.3 预浸出-焙烧渣浸出试验

在浸出时间3.0 h、浸出温度50 ℃、液固比8∶1的条件下，开展预浸出-焙烧渣浸出用酸量试验，硫酸在试验开始时一次性加入。试验结果如表3所示。

表3 预浸出-焙烧渣浸出用酸量试验

试验结果表明，浸出用酸量对Cu、Fe、Mg的浸出影响较小，在酸矿比为2.0（残酸约为140 g/L）的条件下，铁的浸出率仍小于5%，浸出液的铁含量仅约为0.1 g/L，这十分有利于浸出液直接进行电积，同时电积贫液可大量直接返回浸出，电积贫液开路量大大减少。焙砂浸出渣含铜约6%，预浸出-焙烧-浸出的总渣率约为20%，铜的总浸出率约为98%。焙砂浸出液中，铁含量约为0.1 g/L，镁含量约为1.4 g/L。

3 结论

硫化铜精矿的适宜预浸条件为：硫酸用量0.35 t/t矿，温度28 ℃，浸出时间2.0 h，液固比2∶1。在该酸浸条件下，预浸渣率约为75%，主要元素铜浸出率为29.62%，钴浸出率为40.00%，铁浸出率为45.45%，镁浸出率为16.21%。预浸出后，酸浸渣硫含量为13.67%，相比原料硫化铜精矿的硫含量（9.99%），显著升高，硫含量增加有利于实现焙烧炉的自热反应，提高烟气的二氧化硫浓度。预浸渣在750 ℃下焙烧2.0 h，焙烧脱硫率约为75%。焙砂采用酸浸，铜总浸出率约为98%，焙砂浸出液含铁约0.1 g/L、含镁约1.4 g/L，为后续焙砂浸出液直接电积创造了条件。