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本文作者：毛瑩博方建軍文婭趙文娟王珊魏志聰作者單位：昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，銅金屬供求矛盾更加凸顯。而在我國探明的銅礦資源中，貧礦多、富礦少，易處理的銅礦資源逐年減少，難處理銅礦資源比例逐年增加〔1〕。根據(jù)相關(guān)預(yù)測，到2020年，銅礦資源將嚴(yán)重短缺〔2〕。因此，難處理低品位氧化銅礦的高效利用問題愈來愈引起人們的重視。對于高氧化率、高含泥量、高鈣鎂含量的低品位氧化銅礦的加工技術(shù)而言，氨浸及其聯(lián)合工藝成為主要的研究方向〔3-5〕。在氨浸工藝中，銨鹽對銅的浸出率有較大的影響。本文以新疆滴水難處理氧化銅礦為研究對象，深入探討了氨-銨浸出體系對氧化銅礦浸出的影響規(guī)律。

1礦石性質(zhì)

1．1多元素分析

原礦多元素分析結(jié)果列于表1。從表1可以看出，銅原礦品位為1.29%，主要有用元素是銅，伴生元素是金和銀。脈石礦物中的MgO，CaO之和占23.63%。由此可知，該礦石是一種含鈣鎂較高的堿性脈石銅礦。

1.2銅物相分析

原礦銅物相分析結(jié)果列于表2。從表2可以看出，該銅礦石的氧化率高達(dá)92.25%，其中游離氧化銅占82.95%，結(jié)合氧化銅占9.3%。

1.3礦物組成分析

原礦的X射線衍射分析結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，銅礦物主要是赤銅礦、孔雀石，還有少量的硅孔雀石;脈石主要是石英和方解石，其次是白云母、綠泥石、白云石和斜長石等。

2研究方法與試劑及設(shè)備

2.1研究方法

首先用棒磨機(jī)將破碎好的氧化銅礦石磨細(xì)，最終細(xì)度為－0.074mm占85%，然后稱取磨好的試樣50g移入三口燒瓶中，在恒溫條件下進(jìn)行攪拌浸出。浸出過程在密閉的三口燒瓶中進(jìn)行，并用冷凝管回流冷凝，目的是為了減少氨及溶液的揮發(fā)。浸出過程結(jié)束后，采用真空泵抽濾的方法對礦漿進(jìn)行固液分離，用蒸餾水洗滌濾餅三次，最后將濾餅烘干制樣，浸出液定容混勻取樣，樣品送去分析中心檢查。試驗條件為:礦石細(xì)度為－0.074mm占85%、氨水濃度2.75mol/L、液固比=2.5∶1、浸出時間1.75h、溫度45℃、攪拌速度400r/min。

2.2試劑與設(shè)備

藥劑:氨水、碳酸銨、碳酸氫銨、氨基甲酸銨、氯化銨、氟化銨、硫酸銨等均為分析純。

試驗裝置:天平;Φ200×250圓筒棒磨機(jī);DZ-KW-C電熱恒溫水浴鍋;JJ-l精密增力電動攪拌器;2XZ-1旋片式真空泵電熱鼓風(fēng)干燥箱;燒杯、容量瓶以及量筒等。

3試驗結(jié)果與討論

3.1氨-硫酸銨浸出體系

氨-硫酸銨浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖2所示。從圖2可以看出，在氨水用量不變的情況下，隨著硫酸銨用量增加，銅的浸出率緩慢提高，當(dāng)［NH4+］∶［NH3］達(dá)到1時，銅的浸出率接近最大值。之后隨著硫酸銨的增加對銅浸出率的影響不明顯。其原因是氧化銅在氨-硫酸銨浸出體系中發(fā)生了如下反應(yīng):2Cu2O+O2+8NH3+8NH4+=4［Cu(NH3)4］2++4H2O(1)3CuCO3•Cu(OH)2+12NH3+12NH4+=6［Cu(NH3)4］2++CO2+9H2O(2)用溶液緩沖公式pOH=pKb－lg［C堿/C鹽］，即pH=14－pOH(其中Kb=1.8×10－5)計算等摩爾NH3和NH4+組成的溶液pH值為9.26。有研究結(jié)果表明，氨浸在pH值為9時浸出效果最好〔6〕。因此，在保證總氨含量的情況下，浸出體系中盡量使NH3和NH4+的摩爾濃度基本相等，有利于銅的浸出;而NH4+濃度過大或者過小，對浸液pH值有較大的波動，不利于銅的浸出。

3.2氨-碳酸氫銨浸出體系

氨-碳酸氫銨浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖3所示。從圖3可以看出，在氨水用量不變的情況下，隨著碳酸氫銨用量的增加，銅的浸出率逐漸提高。當(dāng)［NH4+］∶［NH3］達(dá)到1時，銅的浸出率接近最大值，之后再增加碳酸氫銨用量，銅的浸出率增長緩慢。這主要是因為浸出體系中總氨濃度的增大可使氧化銅礦石的溶解反應(yīng)向生成銅絡(luò)合物的方向移動，當(dāng)總氨濃度增加到一定后，礦石中可溶性銅已基本溶解完全，反應(yīng)達(dá)到溶解平衡。

3.3氨-氟化銨浸出體系

氨-氟化銨浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖4所示。從圖4可以看出，在氨水用量不變的情況下，隨著氟化銨用量的增加，銅的浸出率在緩慢提高，當(dāng)［NH4+］∶［NH3］達(dá)到1時，銅的浸出率接近最大并趨于平衡。在此體系中，NH4F起到一種活化劑的作用，主要是利用氟化銨里面的氟離子半徑小，在礦石中滲透能力強(qiáng)、內(nèi)擴(kuò)散速度快、能與礦石中的硅酸鹽脈石礦物作用形成氟硅酸鹽，可破壞礦石中結(jié)合銅的原有結(jié)構(gòu)的特點，使銅游離出來可浸，生成氨絡(luò)合物到溶液中〔7〕，有效地提高了銅的浸出率。

3.4氨-氯化銨浸出體系

氨-氯化銨浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖5所示。從圖5可以看出，加入氯化銨，能有效提高銅的浸出率，隨著氯化銨用量的增加，銅的浸出率在不斷提高，當(dāng)［NH4+］∶［NH3］達(dá)到1以后，銅浸出率的增加較緩慢。浸出過程中，銅離子在溶液中即可形成銅氨絡(luò)合物又可形成銅氨氯絡(luò)合物，氯離子也起到了重要作用。而單獨用氨水作為浸出劑時，在銅礦物表面會產(chǎn)生固體產(chǎn)物層，用氨-氯化銨浸出時，氯化銨能有效地消除氨浸過程中產(chǎn)生在礦物顆粒表面阻礙反應(yīng)的固體產(chǎn)物層;同時，氯化銨具有較強(qiáng)的浸溶能力，可以有效地強(qiáng)化銅的浸出，進(jìn)而提高了銅的浸出率〔8〕。

3.5氨-碳酸銨浸出體系

氨-碳酸銨浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖6所示。從圖6可以看出，在氨水用量不變的情況下，加入碳酸銨能迅速增大銅的浸出率，當(dāng)［NH4+］∶［NH3］達(dá)到0.6時，浸出率達(dá)到最大;之后增加碳酸銨用量，銅的浸出率有降低的趨勢。有相關(guān)研究表明〔9-10〕，在氨浸過程中產(chǎn)生的銅氨絡(luò)合離子Cu(NH3)42+在pH=9左右時最穩(wěn)定。只用氨水作為浸液時，溶液中的pH值達(dá)到12左右，不利于銅的浸出，浸液中加入碳酸銨，可以緩沖溶液的pH值，使礦石中的銅生成穩(wěn)定的絡(luò)合物到溶液中，阻止銅的水解反應(yīng)，完成銅的溶解浸出，極大地提高了銅的浸出率。

3.6氨-氨基甲酸銨浸出體系

氨-氨基甲酸銨浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖7所示。從圖7可以看出，在氨水用量不變的情況下，隨著氨基甲酸銨用量的增加，銅的浸出率逐漸提高;當(dāng)［NH4+］∶［NH3］達(dá)到0.6時，浸出率達(dá)到最高;再增加氨基甲酸銨用量，銅的浸出率有降低的趨勢。其機(jī)理還未研究清楚，有待深入研究。

3.7不同氨-銨鹽浸出體系比對

不同氨-銨鹽浸出體系對氧化銅礦銅浸出率的影響規(guī)律如圖8所示。從圖8可以看出，雖然不同氨-銨鹽浸出體系對銅浸出率的影響趨勢基本一致，但是在最高浸出率方面存在較大差異，而且銨鹽的添加有助于提高銅浸出率。進(jìn)一步比較，還可以看出，不同氨-銨鹽浸出體系對銅浸出率影響順序是:氨-氨基甲酸＞氨-碳酸銨＞氨-氯化銨＞氨-氟化銨＞氨-碳酸氫銨＞氨-硫酸銨。

4結(jié)論

1)新疆滴水難處理氧化銅礦采用氨浸法處理是可行的。其銅浸出率可達(dá)85.25%。

2)銨鹽在氨浸體系中對氧化銅礦石銅浸出率影響顯著。氨-銨鹽浸出體系對該銅礦石銅的浸出率影響順序:氨-氨基甲酸＞氨-碳酸銨＞氨-氯化銨＞氨-氟化銨＞氨-碳酸氫銨＞氨-硫酸銨。

3)不同氨-銨鹽浸出體系對銅的浸出機(jī)理值得下一步深入研究。