吴爱祥等：含碳酸盐脉石氧化铜利矿的酸浸动力学 ·761 浸出研究中. 铁矿、方解石及白云石，其中含碳酸盐的脉石主要为方 对于含碳酸盐脉石的氧化铜矿浸出工艺，氨浸以 解石和白云石.由表1可知矿石中Ca0和Mg0的总 其选择性好、腐蚀性低、浸出剂消耗少等特点被认为是 质量分数超过12%. 处理含碳酸盐脉石氧化铜矿的有效方式5.刀.然而此 1.2实验方法 工艺也存在许多不足：常压条件下浸出时浸出剂易挥 采用室内摇瓶浸出方式浸出该氧化铜矿石.浸出 发，浸出率偏低；高压条件下浸出可获得较好的实验指 前，将矿石破碎后并分别用40、45、60、80、120和200 标，但能耗与试剂消耗大，设备磨蚀严重阁.采用此工 目的筛网进行筛分，将矿样划分为不同粒径区间的样 艺处理含碳酸盐脉石的低品位氧化铜矿不够经济合 品.配置不同酸度(30、35、40、45和50g·L)的硫酸 理，筑堆浸出存在浸出周期长、浸出率低、浸出剂挥发 溶液，按照实验设计的液固质量比(2：1、2.5：1、3：1、 等问题，使得氨浸无法实现工业化堆浸.酸浸处理含 3.5:1和4：1)与矿样一起加入250mL的锥形瓶中，锥 碳酸盐脉石的低品位氧化铜矿石是合适的，虽然碳酸 形瓶置于恒温摇床，在不同温度(293、303、313、323和 盐脉石的存在将增加浸出的酸耗量，但其工艺简单，浸 333K)和不同振荡速度(100、120、150、180和200r· 出反应快，能耗小，能够实现大规模工业筑堆浸出.目 min)条件下振荡浸出.实验过程中定时进行取样， 前，对于酸浸处理含碳酸盐脉石低品位氧化铜矿石的 取样后使用原子吸收分光光度计检测浸出液中铜离子 研究，主要聚焦在矿石可浸性、酸浸工艺、改善浸堆渗 浓度.采用JSM-67O1F型扫描电镜和DMAX-RB型X 透性等方面”，而关于碳酸盐脉石对酸浸氧化铜矿 射线衍射仪对浸出前后矿石形貌和矿石表面化学成分 动力学影响的研究则少见于报道. 进行分析. 本文以含碳酸盐脉石的低品位氧化铜矿为研究对 象，研究温度、酸度、矿石粒径、液固质量比等因素对铜 2结果与分析 矿浸出效果的影响，并对浸出前后矿石的表面形貌、元 2.1温度的影响 素、物相组成等变化进行分析，基于此探讨碳酸盐脉石 在酸度35gL1、矿石粒径0.074~0.125mm、液 对低品位氧化铜矿酸浸动力学的影响，进而确定矿石 固质量比3：1和振荡速度180r·min的条件下振荡浸 浸出过程的速率控制步骤，为工业浸出提供理论指导. 出l80min,考察温度变化对铜矿浸出率的影响，温度 1实验 变化范围为293~333K,结果如图1所示.铜浸出率 在浸出前80min增长迅速，浸出后期铜的浸出率趋于 1.1实验矿石 稳定.随浸出温度的升高，铜浸出率呈上升趋势，在 实验所使用的铜矿石取自云南某高海拔铜矿区， 293~333K的温度范围内，铜浸出率由49%上升至 该矿石铜品位较低，氧化率及结合率较高，为典型的复 58%.当温度高于313K时，温度的升高带来浸出率的 杂难处理矿石，其主要化学成分如表1所示.对矿石 提升幅度有降低趋势，考虑浸出率和浸出成本问题，在 的物相组成进行分析可知：矿石的含铜矿物主要为孔 303K条件下浸出此氧化铜矿石是合适的 雀石、硅孔雀石、黄铜矿和辉铜矿，分别对应为游离氧 化铜、结合氧化铜、原生硫化铜和次生硫化铜，各物相 成分占比如表2所示；矿石的脉石矿物主要为石英、褐 表1矿石的主要化学成分（质量分数） Table 1 Main chemical composition of the copper ore -293K Cu Fe2O:Mgo Cao Si02 Al2O:ZnO WO: 。-303K 4-313K 1.0127.261.3510.6847.787.620.200.16 -323K ←-333K 表2铜矿物相组成 Table 2 Phase composition of the copper ore 20406080100120140160180 铜的物相 质量分数/% 占比/% 浸出时间/min 游离氧化铜 0.36 35.6 图1温度对铜浸出率的影响 结合氧化铜 0.29 28.7 Fig.1 Effect of temperature on copper leaching rate 原生硫化铜 0.28 27.7 2.2酸度的影响 次生硫化铜 0.08 8.0 在温度303K、矿石粒径0.074~0.125mm、液固质 总铜 1.01 100 量比3：1和振荡速度180r·min的条件下振荡浸出吴爱祥等: 含碳酸盐脉石氧化铜矿的酸浸动力学 浸出研究中． 对于含碳酸盐脉石的氧化铜矿浸出工艺，氨浸以 其选择性好、腐蚀性低、浸出剂消耗少等特点被认为是 处理含碳酸盐脉石氧化铜矿的有效方式［5，7］． 然而此 工艺也存在许多不足: 常压条件下浸出时浸出剂易挥 发，浸出率偏低; 高压条件下浸出可获得较好的实验指 标，但能耗与试剂消耗大，设备磨蚀严重［8］． 采用此工 艺处理含碳酸盐脉石的低品位氧化铜矿不够经济合 理，筑堆浸出存在浸出周期长、浸出率低、浸出剂挥发 等问题，使得氨浸无法实现工业化堆浸． 酸浸处理含 碳酸盐脉石的低品位氧化铜矿石是合适的，虽然碳酸 盐脉石的存在将增加浸出的酸耗量，但其工艺简单，浸 出反应快，能耗小，能够实现大规模工业筑堆浸出． 目 前，对于酸浸处理含碳酸盐脉石低品位氧化铜矿石的 研究，主要聚焦在矿石可浸性、酸浸工艺、改善浸堆渗 透性等方面［9--11］，而关于碳酸盐脉石对酸浸氧化铜矿 动力学影响的研究则少见于报道． 本文以含碳酸盐脉石的低品位氧化铜矿为研究对 象，研究温度、酸度、矿石粒径、液固质量比等因素对铜 矿浸出效果的影响，并对浸出前后矿石的表面形貌、元 素、物相组成等变化进行分析，基于此探讨碳酸盐脉石 对低品位氧化铜矿酸浸动力学的影响，进而确定矿石 浸出过程的速率控制步骤，为工业浸出提供理论指导． 1 实验 1. 1 实验矿石 实验所使用的铜矿石取自云南某高海拔铜矿区， 该矿石铜品位较低，氧化率及结合率较高，为典型的复 杂难处理矿石，其主要化学成分如表 1 所示． 对矿石 的物相组成进行分析可知: 矿石的含铜矿物主要为孔 雀石、硅孔雀石、黄铜矿和辉铜矿，分别对应为游离氧 化铜、结合氧化铜、原生硫化铜和次生硫化铜，各物相 成分占比如表 2 所示; 矿石的脉石矿物主要为石英、褐 表 1 矿石的主要化学成分( 质量分数) Table 1 Main chemical composition of the copper ore % Cu Fe2O3 MgO CaO SiO2 Al2O3 ZnO WO3 1. 01 27. 26 1. 35 10. 68 47. 78 7. 62 0. 20 0. 16 表 2 铜矿物相组成 Table 2 Phase composition of the copper ore 铜的物相 质量分数/% 占比/% 游离氧化铜 0. 36 35. 6 结合氧化铜 0. 29 28. 7 原生硫化铜 0. 28 27. 7 次生硫化铜 0. 08 8. 0 总铜 1. 01 100 铁矿、方解石及白云石，其中含碳酸盐的脉石主要为方 解石和白云石． 由表 1 可知矿石中 CaO 和 MgO 的总 质量分数超过 12% ． 1. 2 实验方法 采用室内摇瓶浸出方式浸出该氧化铜矿石． 浸出 前，将矿石破碎后并分别用 40、45、60、80、120 和 200 目的筛网进行筛分，将矿样划分为不同粒径区间的样 品． 配置不同酸度( 30、35、40、45 和 50 g·L － 1 ) 的硫酸 溶液，按照实验设计的液固质量比( 2 ∶ 1、2. 5 ∶ 1、3 ∶ 1、 3. 5∶ 1和 4∶ 1) 与矿样一起加入 250 mL 的锥形瓶中，锥 形瓶置于恒温摇床，在不同温度( 293、303、313、323 和 333 K) 和不同振荡速度( 100、120、150、180 和 200 r· min － 1 ) 条件下振荡浸出． 实验过程中定时进行取样， 取样后使用原子吸收分光光度计检测浸出液中铜离子 浓度． 采用 JSM--6701F 型扫描电镜和 DMAX--ＲB 型 X 射线衍射仪对浸出前后矿石形貌和矿石表面化学成分 进行分析． 2 结果与分析 2. 1 温度的影响 在酸度 35 g·L － 1、矿石粒径 0. 074 ～ 0. 125 mm、液 固质量比 3∶ 1和振荡速度 180 r·min － 1的条件下振荡浸 出 180 min，考察温度变化对铜矿浸出率的影响，温度 变化范围为 293 ～ 333 K，结果如图 1 所示． 铜浸出率 在浸出前 80 min 增长迅速，浸出后期铜的浸出率趋于 稳定． 随浸出温度的升高，铜浸出率呈上升趋势，在 293 ～ 333 K 的温度范围内，铜浸出率由 49% 上升至 58% ． 当温度高于 313 K 时，温度的升高带来浸出率的 提升幅度有降低趋势，考虑浸出率和浸出成本问题，在 303 K 条件下浸出此氧化铜矿石是合适的． 图 1 温度对铜浸出率的影响 Fig． 1 Effect of temperature on copper leaching rate 2. 2 酸度的影响 在温度 303 K、矿石粒径 0. 074 ～ 0. 125 mm、液固质 量比 3∶ 1和振荡速度 180 r·min － 1 的条件下振荡浸出 · 167 ·