我国溶浸采矿发展现状

2014年12月
溶浸采矿发展技术及其发展现状
王鹏
（南华大学矿物资源工程）
【摘要】：介绍了目前蓬勃发展的新型采矿技术——溶浸采矿法。

阐明其基本原理，对于应用在我国采矿事业中的优缺点以及发展历程及现状。

【关键词】：溶浸采矿、优缺点、历史发展、现状
矿产资源是人类社会发展与生存的必要生产资料之一，对促进社会经济的进步，实现国家建设的快速发展具有十分重要的意义。

因此，重视矿产资源的开采，实现矿产资源产量的提高己经成为各个国家矿产开采事业的重中之重。

随着我国经济的发展，对资源日趋需要，然而现在我国采矿通常是采主弃副，采富弃贫，采易弃难。

因此提高效率，增强经济性成为开采矿产资源的首要要求。

溶浸采矿就是这样的一种方法。

所谓的溶浸采矿技术就是指根据某些矿物的物理化学特性，将溶浸剂注入矿层或矿堆，在化学浸出、热力、质量传递以及水动力等作用下，实现对地下矿床或地表矿石中有价矿物由固态转到液态或气态的转化并进行有效同收，以此来达到以低成本生产开采矿床的目的。

当前主要有三种溶浸采矿技术：废石地表堆浸法、井下废石原地浸出法和尾矿微生物浸出法。

1溶浸采矿历史发展
新中国建立以来，金属采矿业发展很快，溶浸采矿技术也有相应的发展。

60年代末期即着手进行试验，70年代已有不少矿山在生产中采用。

初时溶浸采矿仅作为传统采矿方法的一项补充，以收残利废为主要目的，回收尾矿、废石及残留矿体中的有价金属。

鉴于我国金属矿产资源虽较丰富，但某些矿藏品位偏低，成分复杂，不易选冶;加之工业建设所需要能源与资金目前还不甚宽裕，因此，溶浸采矿作为一种投资省、见效快、成本低的新工艺出现，现正日益受到更大的关注。

国内对溶浸采矿新工艺的科研工作开展较晚。

60年代末及70年代初，中南矿冶学院、中国科学院微生物研究所等大专院校及科研单位曾先后在湖南水口山、安徽铜官山、江苏宝华山等处进行铜矿的池浸、堆浸及地浸试验，取得了初步成果。

1972年9月，在水口山召开了首次学术讨论会，交流了有关铜矿溶浸采矿的经验，“有色金属”于1973年第二期及“重金属冶炼”1973年第六期均有报导并选登了部分论文。

1979年12月又在东乡召开了溶浸采矿中提取冶金工艺学术讨论会，对浸出一萃取一电积炼铜工艺流程进行了技术鉴定。

在这两次会议推动下，十多年来溶浸采矿的科研工作取得了一定进民迄今为止，从事这方面科研试验的大专院校及科研单位已达十余所，大、中、小型矿山也近20座，其中有铜矿、铀矿、锰矿和钻镍矿[1]。

据文献报导，已在以下几个方面取得较重大的成果:(1)铜铀共生矿的浸出。

(2)小型铜矿的堆浸，次生贫铀矿的地下浸出与堆浸;(4)高硫锰矿及菱锰矿的浸出以回收二氧化锰[2];C5)含砷硫化钻矿的浸出以回收钻(6)黄铜矿精矿的浸出;(7)镍钻黄铁矿的浸出等[3];关于浸出过程机理及不同类型矿石的浸出方式，也在研究之中。

除此之外，据了解，目前有关部门正在对江西一铜矿体[3]及东北一铀矿体的地质水文条件等进行详细调查，着手研究对此二矿体采用原地溶浸采矿的技术可行性和经济合理性，以使在我国首次并展土业规模的
原地溶浸采矿试验研究工作[5]。

必须指出的是:上述料研试验的规模仍较小，大多是由各部门分头进行，由于担负的任务不同，不免各有所侧重，这就使科技工作至今仍停留在局部工序的试验与单元作业的改革上，而未能从溶浸采矿这一整体概念出发，制定全面规划，加强统一领导，组织采矿，地质、冶金、生物等各方面科技力量共同进行。

这是我国的溶浸采矿科研工作进展不快、大大落后于先进工作国家的重要原因。

溶浸采矿在我国具有悠久的历史。

早在11世纪即已达到相当大的生产规模和较先进的技术水平。

胆铜法实质上即利用天然水作溶浸剂的原地溶浸采矿的雏型。

可惜由于社会、政治及经济等原因，这一技术后来没有得到相应的发展。

新中国建立以来，溶浸采矿的科研工作已取得一批重要成果，特别在铜、铀、锰矿方面，进行了大量的试验，并已开始在生产中应用，不过规模均不很大，应用范围有限，工艺技术水平较低;与近十年来溶浸采矿发展较快的先进工业国家相比，还有很多距离。

2溶浸采矿原理
溶浸采矿，有时亦称之为化学采矿或细菌采矿，系一种新采矿工艺。

此法利用适当的化学溶剂并借助于某些微生物的生物化学作用，可有效地溶解矿石中的绝大部分有价金属，然后通过适当的方式，从所得的浸出液中回收并制成金属产品。

此法优于常规采矿方法之处在于其不但能改善地下或露天的工作条件和大大减轻环境污染，而且特别适用于开采因品位过低、或埋藏过深，无法经济地进行开采的次边缘矿体或矿床。

尤有进者，该法为直接从矿石或矿床中就地提炼金属提供了可能，与过去沿用的常规采一选一冶工艺流程比较，此法简单得多，因而生产成本也比较低廉。

而具有代表性的地浸采铀通常是通过地表的不同种类、由一定网格组成的工艺钻孔(注液孔之间保持一定距离的抽液孔)系统来实现的技术。

其实质在于使铀金属有选择地由原地转移到溶液中，再通过抽液孔将溶浸液提升到地面，在地表工厂中萃取回收溶液中得到矿。

以下为地浸采铀流程图：
[6]
3目前溶浸采矿三种方法[7]
3.1废石地表堆浸法
地表堆浸法是指将溶浸液喷淋在破碎而又有孔隙的废石或矿石堆上，在其渗滤的过程中，有选择性溶解和浸出废石或矿石堆中的有用成份，将浸出堆底部的浸出液汇集起来进行提取并同收金属的方法。

这种地表堆浸法是我国应用最早并且应用最为广泛的溶浸采矿方法。

它一般适用于处理边界品位以上且氧化程度深，不宜采用选矿法处理的矿石以及处理边界品位以下具有同收利用价值的贫矿和废石的金属生产。

同时在化学成份比较复杂，甚至含有害伴生矿物的复杂难处理的矿石中的应用也比较常见。

在实际操作过程中，按照其浸出地点和方式的不同，可以将其分为地下堆浸法和露天堆浸法两种，其中地下堆浸法当前主要应用于处理地下残留矿石或矿体。

在使用过程中如果这些矿体或矿柱比较牢固并且采动困难时，一般会预先进行松动爆破，以此来提高堆浸的效果。

而露天堆浸发则应用于处理己采至地而的低品位矿石、废石和其它废料。

3.2井下废石原地浸出法[8]
由于品位低，井下的一部分低品位矿石被当成废石或者无法开采的一般会采用井下废石原地浸出法。

所谓的原地浸出法，又称为地下浸出法，它包括地下就地破碎浸出和}地下原地钻孔浸出两种。

一方而，地下就地破碎浸出就是指利用爆破法就地将地下矿体中的矿石破碎并且使其达到预定的合理块度，从而将废弃矿石就地产生微细裂隙发育、级配合理、块度均匀以及渗透性能良好的矿堆并布洒溶浸液，以此来有选择性地浸出矿石中的可利用金属。

此外，在这个过程中一般要将浸出的溶液收集后转输地而做进一步的加工同收金属，而浸后产生的尾矿要在矿区进行就地封存处置。

由于溶浸矿山与常规矿山相比，更有利于实现矿山机械化与自动化以及矿区环境的保护，并且其基础建设具有投资比较少，建设周期短、生产成木低等方而的特点，因此，该种技术方法很有发展应用的前景。

目前在我国，尤其是铀、铜等金属矿床试验研究方而己经得到了广泛应用并取得了良好效果。

3.3尾矿微生物浸出法
尾矿是矿产资源二次利用的重要原料，其金属的浸出使用逐渐受到了人们的重视对于尾矿通过某些微生物及其代谢产物的采用，对其产生溶解、氧化、还原、吸附及吸收等作用，使矿石中的不溶性金属矿物转变为具有可溶性的盐类并使其转入水溶液中，从而为这些金属的进一步提取创造条件的方法称为微生物浸出法。

目前，这种利用微生物的生物化学特性进行溶浸采矿，被成功地应用于工业化生产中的铀、铜和金、银等金属矿物的浸出生产并且止在向锰、钻、锌、铝、钦等有价金属矿物浸出生产发展。

而这种微生物浸出法在我国近几十年来发展十分迅速并且己经成为一种比较新的采矿方法，主要应用于贫矿、含矿废石以及复杂难选金属矿石中的有价金属的浸出生产。

4溶浸采矿的优劣势
据有关资料显示，在我国，有70亿吨金属矿山堆存的尾矿，并且年年都在上升，而铁矿山排尾矿就有6.3亿吨，有色金属矿山年排尾矿是1.8一2.2亿吨等，对矿产资源和矿山环境都造成一定程度的威肋。

在对溶浸采矿技术采矿进行利用的时候不需要将矿石采出地表就不用担心会破坏矿区的植被，也没有废石以及尾矿造成的污染，对矿区的环境非常有利;因其不会产生废石和矿石自然而然的就会有很低的投资成本。

更在矿山二次资源的开采中也有很重要的作用。

所谓矿石二次资源的就
是指在进行矿床开采、选矿的时候，在矿区范围内存在部分难以堆存或遗留的废石、尾矿以及矿坑水等各种废弃物;除此之外，溶浸采矿技术改变了工人劳动的条件，对矿产资源生产的安全起到了保护的作用。

虽然溶浸采矿技术无论在国内还是国外都得到了很好的发展，而且在如次生铜矿等工业领域取得了部分的成功，但仍存在许多关键理论以及技术问题。

受矿石含泥沙量高、而且渗透性差、溶液分布不均还不能充分接触矿石的影响，形成了溶浸死角和浸出盲区，对矿堆的浸出率大大降低。

据资料显示1996年的西南某金矿进行的生物堆浸试验中以及1997年建成投产的国家“九五”重点科技攻关项目都存在一些问题，从而导致渗透性变差等不好的现象[13]。

另外，在进行溶浸采矿技术进行采矿的时候，对所要溶浸的范围很难把握好，此外溶浸液流失也非常厉害_要想改善性这类问题必须把矿床工程地质和水文地质研究相结合起来，建成一个有关于不同矿石类型的渗流和浸出的模型，很容易看出浸出过程对矿石渗透性的影响，从而可以提高溶浸液流控制技术。

从目前来看我国溶浸采矿存在规模小，机械化、自动监控水平以及自动化程度都比较低等缺点，而对于原地钻孔溶浸过程中各项技术参数的变化情沉对生产过程的全盘自动化管理的实现具有重大的意义[12]。

所以针对这些问题，加强对溶浸采矿技术的研究是很有必要的。

5溶浸采矿的发展与应用
废石地表堆浸法:此种采矿方法是我国应用最早最广泛的它有其适用的地方也有不宜采用的地方法，适用于处理边界品味以上并且氧化程度深的矿区。

它也常应用于化学成分较复杂且含有害伴生矿物的复杂难处理的矿石中。

我国铀矿石的堆浸工业始于19世纪70年代，在多年的试验研究与工业实践后，铀矿石的浸出率可达85%一97%[14]。

从浸出地点以及浸出方式不同来看，把它分为地下堆浸法和露天堆浸法两种方式。

根据表而意思可以看出地下堆浸法是处理地下残留矿石或矿体的，有时事先还会进行松动爆破，起到提高堆浸效果的作用。

井下废石原地浸出法这种主要适用于井下的一部分低品位矿石被当成废石或者无法开采的。

把它分成地下就地破碎浸出和地下原地钻孔浸出两种形式。

地下就地破碎浸出运用爆破法将矿石进行破碎或者使其块度达到预定的合理的要求，并有选择性的把矿石中的可利用金属浸出矿石乡尾矿微生物浸出法矿产资源二次利用的一个极其重要的原料就是尾矿，所以尾矿金属的浸出也受到了人们的广泛关注。

尾矿微生物浸出法主要是利用一些微生物或者利用代谢产物对其产生溶解氧化还原等产生化学反应进行溶浸采矿，这一方法在工业化生产中的铀、铜等金属矿物的浸出生产使用非常多，并且尾矿微生物浸出法在我国发展速度非常快，逐渐成为一种新的采矿方法，对贫矿、含矿废石等有价金属的浸出有广泛的应用。

6小结
随着经济的发展对矿产的需求量也逐渐的增长，所以选择一种好的采矿方法能够保证矿产资源得到有效的利用。

综上所述，溶浸采矿技术不仪能够对复杂低品位矿石中的有价元素进行经济合理的同收，以及付池质储量的增加和提高探明地质储量的利用率都非常重要，进而有利于延长矿山的服务年限。

由于我国矿山尾矿利用率低，低品位的矿山大量存在，因此很有必要大量推广溶浸采矿法，但是针对浸出率低等问题还需继续寻找技术突破。

总而高之，矿产资源的开采对我国社会经济的发展及国家经济的建设具有十分重要的意义。

而对矿产需求量的日益增长，如何保证矿产资源的产量提高并且实现高效开采己经成为人们日益关心的问题。

而加强溶浸采矿技术的应用促进其发展是解决这一问题的有效方法。

因此，我们必须重视溶浸采矿技术的发展，通过应用总结以及现代科学技术的结合，来实现其技术发展的不断成熟
参考文献
[1]安“残留铜矿石的微生物地下浸出试验”，安徽铜陵市革委会科技局(1972年9月)。

[2]“铜的细菌浸出”，北京矿冶研究院，《有色金属》，1972年.第2期。

[3]南江铜矿，“细菌浸出铜的实践”，《南江科授米》，1911年，第2期
[4]水口山矿务局，中国科学院微生物研究所，“细菌浸出法提炼贪军‘石中铀和铜的工艺n，《有色金属》，1972年，第3期。

[5]中国科学院微全物研究所矿物微生物组，“细菌浸出法处理贫矿和难选冶精矿的研究和实践方，f98'。

年10月。

[6]王海峰.我国地浸采铀新技术的研究与开发[C]//中国核学会2001年学术年会.北京:中国核学会2001:448-450.
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