.1322· 工程科学学报，第39卷，第9期 小的通道，造成矿堆表面积水[]，最终矿堆渗透性变 起us-o].Lewandowiski与Kawatra【a研究发现非离子 差，浸出剂分布不均匀，影响金属浸出率 和阳离子型聚丙烯酰胺黏结剂可以通过静电引力和氢 制粒技术是改善粉矿堆浸渗透性差最有效的措施 键作用增强球团的强度：Kodali等]研究发现半水石 之一，制粒是指将粉矿通过加入黏结剂形成较大的球 膏(Cas04·1/2H20)与水反应形成石膏(CaS04· 团或是包裹在粗颗粒矿石上面，根本上可以减少和消 2H,0),在球团内形成固桥可以提高球团的强度.黏 除细颗粒堵塞以及矿堆渗透性差等问题)：此外制粒时预 结剂与矿石之间的作用机理有待进一步的研究. 先加入浸出剂，可以加快浸出进程、缩短浸出周期，中和碱 本试验将以氧硫混合铜矿为研究对象，对其进行 性脉石矿物，缩短浸出时酸平衡的调节时间9] 制粒试验研究，重点是筛选出合适的耐酸黏结剂，并考 制粒技术分为酸性制粒和碱性制粒，目前碱性制 察制粒过程中各因素对制粒效果的影响，得出最佳的 粒已经成功应用于金、银矿的浸出，实现了工业化应 制粒条件并进行优化分析，最后对制粒过程中黏结剂 用，黏结剂为石灰、波特兰水泥]：酸性制粒针对于 与矿石之间的作用机理进行探究. 铜、镍、铀矿，由于耐酸黏结剂研制和开发一直不过关 1实验材料与方法 或是成本太高，限制了该技术的发展.对于酸性制粒 技术，选择合适的耐酸黏结剂是制粒成功的关键，选择 1.1实验材料 的黏结剂应满足四：具有较高的黏性，使矿石成球后 实验所用矿样来自新疆某地铜矿厂，其化学多元 具有足够的湿强度，在酸性条件(pH为1~2)下不发 素及铜的物相分析结果如表1和表2所示.由表1可 生破裂：用量小、廉价易得：不能与矿石中的矿物成分 知，该矿石主要的有价金属元素为Cu,品位为0.77%， 发生反应进入到溶液中，影响浸出效果或是对后续的 其他金属元素的含量较低，没有回收利用的价值：此外 萃取一电积工艺产生不利的影响：对浸矿细菌无毒及 矿石中S含量较低为0.22%，元素Ca+Mg含量较高 其氧化活性无影响.报道的效果较好的耐酸黏结剂不多， 为9.39%.由表2可知，矿石中Cu主要以氧化铜的形 主要有聚丙烯酰胺、半水石膏(CaS0,·1/2H,0))、 式存在，所占的比例为65.97%，还含有部分的原生疏 N601~603系列黏结剂[]等.研究表明制粒过程中颗 化铜和次生硫化铜，所占的比例分别为23.77%、 粒通过黏结剂的黏性力，毛细压力和表面张力，范德华 7.66%,硅酸盐中所含的包裹Cu含量较少，所占的比 力、静电引力、氢键，液桥和固桥等作用力黏结在一 例为2.60%. 表1矿样的化学多元素分析（质量分数） Table 1 Chemical composition analysis of the ore % Cu Fe Mn As Ag/(gt-1)Au/(g.t-1) Ca Mg 为 Si0, 0.77 5.10 0.22 0.15 <0.005 <5 0.079 7.60 1.79 8.22 44.69 表2铜的物相分析 7000 Table 2 Copper mineralogical composition analysis of the ore 1.5 【一绿帘石 3 2一石英 铜物相 Cu质量分数/% 占有率/% 6000 3一磁铁矿 4一方解石 氧化铜 0.508 65.97 5一透辉石 次生硫化铜 5000 0.059 7.66 6一钠长石 原生硫化铜 0.183 23.77 最 7一硅酸镁 4000 硅酸盐中铜 0.020 2.60 总铜 0.770 100 GODD 结合X射线衍射和光学显微镜镜下观察分析矿 )6 2000 样的主要矿物组成，矿样的X射线衍射图谱如图1所 示，从图中可以看出，矿石主要由硅酸盐矿物（绿帘 1000 0 20 30. 405060 70 80 石、钠长石、透辉石)、磁铁矿、方解石、石英组成.由于 20) 矿石中C山的质量分数为0.77%、S质量分数仅为 图1原矿X射线衍射图谱 0.22%,低于X射线衍射分析的测定范围(>5%)，因 Fig.1 XRD pattern of the raw ore 此并没有检测出铜矿物的存在.挑选一块结构完整的 1.2实验方法 矿石，颜色以翠绿色为主，在光学显微镜下进行观察， 矿石以氧化矿为主、钙镁含量较高，考虑预先加入 发现矿石中氧化铜矿以孔雀石为主，以土状和放射状 部分硫酸使矿石中的氧化矿、钙镁脉石矿物发生反应， 集合体的形式存在，如图2所示 缩短浸出时酸平衡的调节时间，此外矿石中的钙、镁与工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 小的通道,造成矿堆表面积水[7] ,最终矿堆渗透性变 差,浸出剂分布不均匀,影响金属浸出率. 制粒技术是改善粉矿堆浸渗透性差最有效的措施 之一,制粒是指将粉矿通过加入黏结剂形成较大的球 团或是包裹在粗颗粒矿石上面,根本上可以减少和消 除细颗粒堵塞以及矿堆渗透性差等问题[8] ;此外制粒时预 先加入浸出剂,可以加快浸出进程、缩短浸出周期,中和碱 性脉石矿物,缩短浸出时酸平衡的调节时间[9] . 制粒技术分为酸性制粒和碱性制粒,目前碱性制 粒已经成功应用于金、银矿的浸出,实现了工业化应 用,黏结剂为石灰、波特兰水泥[10] ;酸性制粒针对于 铜、镍、铀矿,由于耐酸黏结剂研制和开发一直不过关 或是成本太高,限制了该技术的发展. 对于酸性制粒 技术,选择合适的耐酸黏结剂是制粒成功的关键,选择 的黏结剂应满足[11] :具有较高的黏性,使矿石成球后 具有足够的湿强度,在酸性条件( pH 为 1 ~ 2)下不发 生破裂;用量小、廉价易得;不能与矿石中的矿物成分 发生反应进入到溶液中,影响浸出效果或是对后续的 萃取—电积工艺产生不利的影响;对浸矿细菌无毒及 其氧化活性无影响. 报道的效果较好的耐酸黏结剂不多, 主要有聚丙烯酰胺[12] 、半水石膏(CaSO4·1/ 2H2O) [13] 、 N601 ~ 603 系列黏结剂[14]等. 研究表明制粒过程中颗 粒通过黏结剂的黏性力,毛细压力和表面张力,范德华 力、静电引力、氢键,液桥和固桥等作用力黏结在一 起[15鄄鄄16] . Lewandowiski 与 Kawatra [12]研究发现非离子 和阳离子型聚丙烯酰胺黏结剂可以通过静电引力和氢 键作用增强球团的强度;Kodali 等[13] 研究发现半水石 膏( CaSO4·1 / 2H2 O) 与 水 反 应 形 成 石 膏 ( CaSO4· 2H2O),在球团内形成固桥可以提高球团的强度. 黏 结剂与矿石之间的作用机理有待进一步的研究. 本试验将以氧硫混合铜矿为研究对象,对其进行 制粒试验研究,重点是筛选出合适的耐酸黏结剂,并考 察制粒过程中各因素对制粒效果的影响,得出最佳的 制粒条件并进行优化分析,最后对制粒过程中黏结剂 与矿石之间的作用机理进行探究. 1 实验材料与方法 1郾 1 实验材料 实验所用矿样来自新疆某地铜矿厂,其化学多元 素及铜的物相分析结果如表 1 和表 2 所示. 由表 1 可 知,该矿石主要的有价金属元素为 Cu,品位为 0郾 77% , 其他金属元素的含量较低,没有回收利用的价值;此外 矿石中 S 含量较低为 0郾 22% ,元素 Ca + Mg 含量较高 为 9郾 39% . 由表 2 可知,矿石中 Cu 主要以氧化铜的形 式存在,所占的比例为 65郾 97% ,还含有部分的原生硫 化铜 和 次 生 硫 化 铜, 所 占 的 比 例 分 别 为 23郾 77% 、 7郾 66% ,硅酸盐中所含的包裹 Cu 含量较少,所占的比 例为 2郾 60% . 表 1 矿样的化学多元素分析(质量分数) Table 1 Chemical composition analysis of the ore % Cu Fe S Mn As Ag / (g·t - 1 ) Au / (g·t - 1 ) Ca Mg Al SiO2 0郾 77 5郾 10 0郾 22 0郾 15 < 0郾 005 < 5 0郾 079 7郾 60 1郾 79 8郾 22 44郾 69 表 2 铜的物相分析 Table 2 Copper mineralogical composition analysis of the ore 铜物相 Cu 质量分数/ % 占有率/ % 氧化铜 0郾 508 65郾 97 次生硫化铜 0郾 059 7郾 66 原生硫化铜 0郾 183 23郾 77 硅酸盐中铜 0郾 020 2郾 60 总铜 0郾 770 100 结合 X 射线衍射和光学显微镜镜下观察分析矿 样的主要矿物组成,矿样的 X 射线衍射图谱如图 1 所 示,从图中可以看出,矿石主要由硅酸盐矿物( 绿帘 石、钠长石、透辉石)、磁铁矿、方解石、石英组成. 由于 矿石中 Cu 的质量分数为 0郾 77% 、 S 质量分数仅为 0郾 22% ,低于 X 射线衍射分析的测定范围( > 5% ),因 此并没有检测出铜矿物的存在. 挑选一块结构完整的 矿石,颜色以翠绿色为主,在光学显微镜下进行观察, 发现矿石中氧化铜矿以孔雀石为主,以土状和放射状 集合体的形式存在,如图 2 所示. 图 1 原矿 X 射线衍射图谱 Fig. 1 XRD pattern of the raw ore 1郾 2 实验方法 矿石以氧化矿为主、钙镁含量较高,考虑预先加入 部分硫酸使矿石中的氧化矿、钙镁脉石矿物发生反应, 缩短浸出时酸平衡的调节时间,此外矿石中的钙、镁与 ·1322·