剛果（金）某氧化銅鈷礦酸浸試驗研究

陳露露，鄭朝振，李 賀，李相良，劉三平

（北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

剛果（金）自然資源極其豐富，尤以其東南部加丹加省的銅和鈷資源最為著名[1-2]。隨著國內銅鈷資源的需求量越來越大，大批中資企業赴剛果（金）進行銅鈷資源的開發與加工[3-6]。本文針對剛果（金）某中資公司提供的氧化銅鈷礦，開展了系統的攪拌浸出條件試驗，為后續工程設計提供了可靠的設計依據。

1 試驗原料

礦樣主要元素分析和多元素分析結果如表1、表2所示。

（續表2）

表1 礦樣主要元素分析結果

表2 礦樣多元素分析結果

2 試驗設備與試劑

試驗設備：攪拌器、燒杯、電子天平、量筒、真空抽濾泵、抽濾瓶、布氏漏斗、恒溫干燥箱等。

試劑：硫酸（分析純），亞硫酸鈉（分析純）。

3 試驗原理

剛果氧化銅礦中銅主要以孔雀石（Cu2CO3（OH）2） 和藍銅礦（Cu3（CO3）2（OH）2）等形式存在，另有CuO、磷銅礦等含銅礦物。在酸性浸出過程中，主要發生如下反應：

4 試驗結果與討論

4.1 粒度影響

樣品經破碎球磨后，得到P80-0.150 mm、P80-0.105 mm 和P80-0.074 mm 三種粒度分布樣品，針對球磨后樣品進行攪拌浸出試驗，考察礦石粒度對銅、鈷浸出效果的影響。試驗固定條件為：礦量400 g，礦漿濃度25%，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，反應時間4 h。試驗結果如圖1、圖2所示。

圖1 不同粒度對銅鈷浸出效果的影響

圖2 不同粒度pH 隨反應時間的變化

由試驗結果可以看出，磨礦粒度對銅浸出率無明顯影響，磨礦粒度對鈷浸出率有一定的影響，粒度越細，鈷浸出率稍高。反應時間對銅浸出率無明顯影響，在試驗所選擇的時間范圍內銅浸出率沒有明顯變化，反應時間對鈷浸出有一定影響，隨著浸出時間的增加，鈷浸出率稍有上升。隨著礦石粒度細度的增加，礦漿pH 值稍有上升，即礦石越細酸耗相對較高。綜合考慮磨礦成本等因素，初步選定礦石粒度P80-0.150 mm。

4.2 酸度影響

試驗固定條件：礦量400 g，礦漿濃度25%，礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，反應時間4 h。試驗結果如圖3和圖4所示。

由試驗結果可以看出，隨著酸度的增加，銅浸出率變化不大，鈷浸出率稍有上升。隨著酸度的增加，礦漿pH 減小。選用硫酸用量132 kg/t 礦。

圖3 不同酸度對銅鈷浸出效果的影響

圖4 不同酸度pH 隨時間的變化

4.3 礦漿濃度影響

試驗固定條件：礦量400 g，礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，反應時間4 h。試驗結果如圖5和圖6所示。

圖5 礦漿濃度對銅鈷浸出效果的影響

圖6 不同礦漿濃度pH 隨時間的變化

由試驗結果可以看出，礦漿濃度對銅浸出率無明顯影響，礦漿濃度對鈷浸出率有一定影響，礦漿濃度越高，鈷浸出率呈上升趨勢。礦漿濃度越高，在相同酸礦比的條件下，礦漿的初始酸度越高，有利于鈷的浸出。初步推薦礦漿濃度為25%，在該條件下，溶液中銅濃度可達到8 ～9 g/L，鈷濃度達0.5 g/L 左右。設計或生產實際可根據系統水平衡及萃取溶液處理量適當調整礦漿濃度。

4.4 反應時間影響

試驗固定條件為：礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，礦漿濃度25%。試驗結果如圖7和圖8所示。

圖7 PN 礦體中部樣反應時間對銅鈷浸出效果的影響

圖8 PN 礦體中部樣不同反應時間pH 隨時間的變化

由試驗結果可以看出，反應時間對銅浸出率影響不明顯，銅礦物浸出較快，較短的反應時間內即可得到較高的銅浸出率。反應時間對鈷浸出率有一定的影響，隨著反應時間的延長，鈷浸出率上升，當反應時間達到4 h 時，鈷浸出率幾乎不再上升，初步推薦反應時間為4 h。

4.5 電位影響

試驗固定條件為：礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，酸礦比132 kg/t 礦，礦漿濃度25%。試驗結果如表3所示。

表3 電位對銅鈷浸出影響試驗結果

由試驗結果可以看出，在不添加還原劑的條件下，浸渣鈷含量較低，鈷浸出率可達81.31%，添加還原劑未使鈷浸出率得到提高，該礦樣在生產中可不加還原劑。

4.6 綜合條件試驗

在上述單因素條件試驗基礎上，確定本次氧化銅鈷礦的浸出條件如下：

礦石粒度P80-0.150 mm，室溫，反應時間4 h，礦漿濃度25%，酸耗132 kg/t 礦，不添加還原劑。在此條件下，進行了3 組綜合條件驗證試驗，試驗結果如表4所示。

試驗結果表明，在此優化條件下，浸出渣含銅為0.05%，含鈷0.08%以下，銅鈷浸出率分別可達98%和77%，試驗重現性好。鈷浸出率較高，浸渣含鈷較低，生產中無需添加還原劑。

浸渣多元素分析結果如表5所示。

表5 浸渣多元素分析結果

（續表5）

5 結論

磨礦粒度、酸礦比、礦漿濃度、反應時間對銅浸出率影響較小，磨礦粒度、酸礦比、礦漿濃度、反應時間對鈷浸出率有一定影響，在考察的條件范圍內，粒度越細、酸礦比越大、礦漿濃度越大、反應時間越長，鈷浸出率越高。該礦樣添加還原劑對鈷浸出率沒有影響，在生產中可不加還原劑。

該氧化銅鈷礦綜合試驗條件為：磨礦粒度P80-0.150 mm，浸出溫度為室溫，初始礦漿濃度25%，酸礦比132 kg/t 礦，浸出時間為4 h。在此優化條件下，銅鈷浸出率分別可達98%和77%，試驗重現性好。鈷浸出率較高，浸渣含鈷較低，生產中無需添加還原劑。