赴加拿大、智利湿法冶金研究单位及铜矿山考察报告4

赴加拿大、智利湿法冶金研究单位及铜矿山考察报告
次生硫化铜矿的生物浸出—萃取—电积工艺技术在国外已成功地得到大规模工业应用，尤其是加拿大、智利、澳大利亚等国。

我国对此项工艺的研究应用极为重视，但尚处于工业试验阶段。

十·五期间，科技部将该技术在紫金山铜矿的大型工程化列入国家科技攻关计划。

《福建紫金山生物提铜大型工程化项目》目前正处于设计的关键时期，为了确保项目顺利实施，使我国的生物冶金技术工程应用跟上世界水平，应加拿大HATCH国际工程咨询公司邀请，2002年10月2日～10月16日在公司陈景河董事长带领下，曾宪辉总工程师、邹来昌副总工程师、巫銮东高级工程师及北京有色金属研究总院阮仁满教授、杨丽梅教授、南昌有色冶金设计研究院杨松高级工程师等项目主要技术人员组团赴加拿大、智利进行考察。

考察目的主要是了解世界上铜矿湿法冶金发展水平，吸取其先进工程经验和技术，确保紫金山铜矿生物冶金技术大型工程化项目的顺利实施，全面推进紫金山含砷低品位特大型铜矿资源的开发利用：另一方面，与世界上著名的湿法冶金专家进行较广泛的接触，深入了解国外在难处理金矿预处理方面技术及铜矿热压浸出技术进展和研究水平，提升我司的应用研究水平。

10月3日起，考察团在HA TCH工程公司郭先健博士的陪同下进行了考察活动，重点考察了如下研究单位和矿山：HATCH公司总部及智利分部、多伦多大学、鹰桥公司冶金研究所（Lalefield Research）、奎布拉达·布兰卡（Quebrada Blanca）铜矿，特索罗（EL Tesoro）铜矿、智利国家铜业公司的托米克（Tomic）铜矿等。

考察期间，HA TCH公司接待热情，安排周全，考察活动取得了成功。

一．加拿大考察情况
考察团在加拿大停留3天，参观访问了HATCH工程公司总部，多伦多大学的化工冶金研究所和鹰桥公司冶金研究所。

（一）HATCH工程咨询公司总部
HATCH工程咨询公司总部座落于加拿大多伦多，员工近5000人，在100多个国家中发展业务，主要的业务部门包含了采矿和选矿、有色金属冶金、非金属矿产，自动化系统管理，项目管理和施工等。

HACTH在有色冶金方面具有丰富的工程设计经验。

在火法、湿法、电化学冶金，三废处理等方面有许多领先的技术。

该公司具有世界上最强的电炉、沸腾焙烧炉设计人员，巴里克公司金矿日处理12000吨金精矿沸腾焙烧炉，由该公司设计。

同时，该公司是世界上设计非标高压釜最好的设计公司之一。

负责了新西兰南部岛屿Macraes Flat和美国Lone Tree Mine矿的金精矿高压预氧化等项目的工艺试验和施工设计，并分别于1998年和1996年所投产；在湿法冶金领域拥有如下技术：硫酸浸、氯化浸、氨浸、常压高压浸、堆浸、槽浸、就地溶浸、生物浸出、萃取—电积、黄金高压预氧化等技术，在南非、澳大利亚、加拿大、美国等国完成了一些生物浸出—萃取—电积，压力浸出，金精矿高压预氧化、沸腾焙烧等工艺试验和工程设计，并有许多项目建成投产。

目前，该公司正在做的湿法冶金项目主要有：南澳大利亚的Olympic Dam 铜矿的萃取系统扩建工程施工图设计，智利国家铜业公司的铜精矿细菌搅拌浸出的工艺和施工设计，加拿大一家矿业公司的红土矿加压浸出扩大试验及施工设计等。

在座谈交流过程中，国际著名湿法冶金专家Peacy博士对火法冶金和湿法
冶金二种工艺应用前景做了全面比较，指出如含砷等杂质的特殊矿石、低品位矿石采用湿法冶金有明显的优势；并对黄铜矿加压浸出工业化前景进行了分析，认为目前世界上尚无工业应用的主要原因是无人想做工业试验，谈到我司在新疆阿舍勒铜矿的开发工艺时，Peacy博士提出了宝贵的意见和建议，并提出了技术支持的意向。

（二）多伦多大学化工冶金系
该大学为国际知名大学，湿法冶金方面主要从事矿物压力浸出的机理研究和流体力学研究，在Papangela Kis教授的陪同下，考察团参观了该系的试验研究室，看到了该室先进的设施和管理水平，了解了在压力浸出机理研究方面采用的研究方法并取得的成果。

（三）鹰桥公司矿物冶金研究所（SGS Lakefield Research）
该所被认为是世界上著名的矿物冶金的试验和咨询组织，有全面的检测设施，能准确地提供选冶试验服务。

在复杂的测定上有专门的研究，它的矿物学的综合研究能力在冶金试验项目中提供的服务是独特的，从矿渣渗水到饮用水的环境测试和技术服务，一直提供给各类顾客。

公司在加拿大、比利时、智利等国有试验室。

该公司在矿物冶金方面主要有现场服务，解决现场技术问题，冶金测试，其专业涵盖了分析，矿物、环保，还提供试验室设计、技术转让等技术服务。

该所试验室装备精良，有高素质的研究队伍，曾受中国有关方面的委托，从事了我国四川东北寨等难选冶金的压力浸出及常规浸出等试验研究。

访问期间，重点了解了该所在环保方面的成果，主要是含铜离子等杂质氰根溶液中氰根回收技术，该技术在工程应用中取得了好的社会效益和经济效
益，该项技术已申请国际专利。

二．智利考察情况
考察团在智利停留6天，参观访问了三个铜矿山和一个工程咨询公司。

（一）世界上海拔最高的奎布拉达·布兰卡（Quebrada Blanca）铜矿的堆浸—萃取—电积系统。

奎布拉达·布兰卡铜矿（Cia.Minera Quebrada Blanca S.A）位于智利北部，在伊基克（Iquique）市东南方向，距该市240Km，海拔4400米，是目前世界上海拔最高的铜矿山。

该矿山1991年开始筹备，1994年投产运行，1995年达到设计生产能力，投资3.9亿美元，采用细菌薄层堆浸（TLB）工艺处理硫化铜矿，年产阴极铜25000吨，是世界上第一座在恶劣气候条件下采用细菌薄层堆浸法的矿山。

该矿冬季气温低（-10℃），日温差大，风力大、降水量少（3～4mm/a）。

雇员600余人，分成两部分，工作七天，返回伊基克休息7天，每天工作12小时，两班倒。

1．采矿破碎
矿藏属于斑岩铜矿类型，覆盖面积约1×3公里，储量为8900万吨矿石，铜品位为1.3%。

硫品位1.0%主要铜矿物是辉铜矿和铜兰。

采矿为露天开采，每年采掘量是3300万吨，其中630万吨是矿石，台阶高度为15m.
矿石经三段破碎，第一段破碎就在采场，破碎设备为φ2000旋回碎矿机，最大给矿粒度1000mm，出矿粒度250mm～300mm，碎矿能力1000吨/小时，粗碎后的矿石由皮带输送机送到1.6Km以外的细碎系统，二、三段破碎连在
一起，用相同鄂式破碎机，二段破碎使用一台鄂式破碎机，进矿粒度250～300mm，出矿粒度<60mm，破碎能力1000吨/小时。

三段破碎采用5台鄂式破碎机，采用闭路碎矿，出矿粒度<6mm。

2．制粒堆浸
制粒在2台φ3×9 m的圆筒制粒机中进行，将补加的硫酸配入适量萃余液，硫酸浓度为12%，溶液经制粒机内两侧的喷淋管加入，与矿石混合制粒，矿石湿度9%，硫酸用量5Kg/t·矿。

制粒后的矿石通过2Km长的皮带运输机运至堆场，再由活动皮带运输机运至堆矿处，经端头的布料机堆至8米高。

活动皮带条数随距离调整。

图1奎布拉达·布兰卡铜矿堆矿设施
堆场是永久性堆场，堆底平整，夯实，做成2.5～3%坡度，上面衬铺2mm 厚的高密度聚乙稀，300mm厚块度30mm的矿石做为底垫，φ100mm黑色螺纹引统管铺设在底垫层上面，间隔2m，通往集液沟。

再往上堆矿石30cm,铺设2寸
充气管道，堆高8米。

堆上面用φ400mm主供液管分成50×100米的小区域，以 0.8米间隔铺设φ20mm的高密度聚乙稀滴淋管，每根管上滴孔距离也是0.8米。

浸出液温度18℃，为了保温防止水分蒸发，矿堆表面覆盖了一层薄膜。

图2 奎布拉达·布兰卡铜矿滴管布置
浸出过程中采用空压机不间断充气，直至浸出最后的二个月停止充气，矿堆不休闲，浸出510天，浸出率75%。

浸出液含铜3g/l，Fe 3.1g/l,PH=1.7，总流量为4400m3/h，汇集在集液池。

3．萃取与电积
萃取有三个系列，采用泵混浅式澄清槽萃取箱，每个系列有二级萃取一级反萃。

萃取箱尺寸为22×25m，澄清室设有栅板。

萃取剂采用科宁公司生产的Lix984,目前，准备采用Lix984N代替，萃取剂浓度12%（v/v）。

萃取料液流量为4400m3/h,铜萃取率93%，萃取剂耗量为1.0kg/t·Cu。

电积有四个系列，每个系列66槽。

每个槽61片阴极，62块阳极，阳极为Pb-Ca-Sn合金，阴极为不锈钢永久阴极。

阴极铜尺寸为1×1m，重50kg，同极距95mm。

电解原液采用气浮塔脱除回收夹带的有机相，再经过过滤，进入电积系统。

电流密度使用275A/m2,电流效率94%。

电解液中钴离子浓度150PPm。

阴极铜采用自动剥离机剥离。

阴极铜工厂成本40美分/磅。

（二）Proyecto El Tesoro 铜矿
该矿距柯拉玛（Calama）镇120公里，全员700人，矿床全是氧化矿，原矿含铜0.96%，铜金属储量153万吨。

该矿石为难处理氧化铜矿，是智利最难处理的一类氧化铜矿石，主要是由于粘土含量和结合氧化铜含量较高，其中，结合氧化铜中的铜占铜金属的14%，为了解决这些因素给浸出工艺带来的问题。

开发之前在矿区开展了历时2年半规模为100Kg·Cu/d的工业试验；确定了浸出工艺中的一系列参数入堆矿石粒度、堆高、酸度、渗透性和浸出周期及浸出液中含氯、NO3-、Fe3+的处理工艺等。

矿山和湿法冶炼厂总投资2.96亿美元，自行设计，1.5年完成建设建成设计规模为75000t·Cu/a,实际规模为85000t·Cu/a的湿法提铜厂。

图3 Proyecto El Tesoro 铜矿破碎工艺流程
1．采矿与破碎
该矿为露天开采
矿石经三段破碎，一段破碎采用旋回破碎机一台、二段破碎用二台圆锥、采用预先筛分，筛下矿进入制粒工序，破碎后矿石最终粒度为100%-16mm，破碎系统能力为2.5万吨矿石/天。

2．制粒堆浸
破碎后的矿石经二台圆筒制粒机酸化制粒，制粒机能力750t·矿/h。

酸化制粒酸耗20～22kg·H2SO4/t·矿，矿石湿度11%。

图4 Proyecto El Tesoro 铜矿制粒工艺
图5 Proyecto El Tesoro 铜矿大型堆矿设施
酸化制粒后的矿石，通过胶带输送机至大型筑堆机进行堆矿，矿堆高度2.5米，每堆矿石，在采矿、破碎、筑堆过程中，堆中铜的品位尽量保持一致。

堆场建设类似于Quebrada Blanca铜矿，矿堆底部均设有浸出液引流管。

矿堆总面积1350×240 m2。

每个矿堆为28×240 m2。

堆上面以0.8米间隔铺设φ20mm的高密度聚乙烯滴淋管滴淋浸出，边坡采用布液强度较小的喷头喷淋浸出，浸出周期82天，浸出率85%。

浸出液含Cu2+ 5.48g/l Cl- 30g/l PH 1.5通过集液管汇集至集液沟至集液池，流量1050m3/h，浸出完矿石采用大型拆堆机自动卸堆。

图6 Proyecto El Tesoro 铜矿萃取、洗涤工艺流程
3 萃取与电积
自行完成施工图设计
萃取流量为1050m3/h 分二个系列，每个系列采用二级萃取二级反萃一级洗涤，萃取箱尺寸为30×30m2，是目前世界上最大的萃取箱。

萃取剂采用科宁公司生产的Lix84I萃取剂，耗量1.5kg/t·Cu。

原矿中含矿物CuCl2·3Cu(OH)2因此矿石中含Cl-，且易被硫酸浸出，并且生产用水中也含有Cl-，因此萃取液中含Cl-较高，达30g/l，并且，NO3含量也达20～35 g/l。

为了保证阴极铜的质量和设施不被腐蚀，萃取系统设计了一段洗涤，以控制电解原液中Cl-和NO3的含量，电解原液中Cl-含量仅为：70～75 PPm。

电积采用284个电解槽，每槽60片阴极，操作电流密度243A/m2,为保证阴极铜质量，控制电积液中S<5ppm Pb<2ppm 有机相<10ppm。

图7 Proyecto El Tesoro 铜矿电积车间
采矿至阴极铜销售，阴极铜全成本为60.7美分/磅·铜。

（三）智利国家铜业公司Tomic铜矿
该矿距柯拉玛（Calama）镇40公里，职员2000。

该矿97年投产，2000年技改，提高阴极铜产量，采用工艺类似于EL Tesoro铜矿，总投资10亿美元，年产阴极铜近30万吨，是目前世界上最大的湿法提铜厂。

该矿氧化矿矿石储量7.8亿吨，含铜0.55%，混合矿矿石储量3100万吨，含铜0.86%，次生硫化矿3.32亿吨，含铜0.62%,原生硫化矿24.40亿吨，含铜0.40%。

1．采矿与破碎
采矿方法为露天采矿，目前，开采氧化矿和混合矿。

破碎：采用三段开路破碎流程，其中，后二段设置预先筛分工序，筛下产品和第三段破碎产品熟化后经大型筑堆机堆矿，矿石入堆粒度19mm。

2．熟化与堆浸
入堆矿石经硫酸熟化后筑堆，酸耗为5～6公斤/吨·矿。

浸出采用了二次浸出的方法，以提高浸出率。

第一次浸出：每个矿堆为380×1300m2,堆高9.6m，堆顶部采用高密度聚乙稀滴淋管滴淋浸出，滴管和滴孔间距均为0.75m。

布液强度为10 l/m2·h。

浸出液总流量为6000m3/h，浸出液池容积90000m3,浸出45至60天，浸出率达80%，移堆进行第二次浸出。

第二次浸出：第一次浸出后矿石移堆至永久性堆场，堆高25～100米，采用萃取余液作浸矿剂，滴管布置方式与第一次浸出相同，布液强度为8 l/ m2·h。

溶液池42.0万m3，浸出液至第一次浸出矿堆浸矿，第二次浸出率为4～6%。

二次浸出，总的浸出率为85%。

堆场坡度为3～4o,横向坡度为1～20,底垫为高密度聚乙烯。

图8 Tomic铜矿浸出液池
3．萃取与电积
萃取采用奥托昆普技术，共有4个系列，三个系列配置为：二段萃取，一段反萃和一段洗涤，第四系列为二段萃取二段反萃一段洗涤。

萃取与反萃均为三级混合，洗涤为二级混合。

澄清室为28.0×28.5m2。

每个萃取系列设计能力为1500m3/h,但实际能力达1750 m3/h，萃取原液中：PH 1.2，Cu2+: 5.5～6.8 g/l Cl-: 8～9 g/l 。

该矿在工业试验阶段，曾进行M5640和Lix984二类萃取剂选择对比试验，结果表明，M5640萃取剂更适应该矿浸出液性质，目前,采用的萃取剂为Avecia 公司生产的M5640，M5640采购价为7000~9000美元/吨，耗量为1.2kg/t·Cu，萃取率70~80%。

电积采用ISA法，共有984槽，每槽阴极60片，电解原液：Cu2+: 55～56g/l Cl-: 20~30ppm，电流密度290A/m2, 阴极铜5天出槽。

采用诺兰达公司生产的剥片机全自动化剥离阴极铜。

电解原液处理：采用二段气浮法回收夹带的有机相，再经过滤器除去电解原液中的有机相。

该矿阴极铜全成本为43美分/磅铜。

此次考察活动过程中，在陈董事长的率领下，全体考察人员克服时差及气候因素，发扬连续作战的精神，对参观考察的科研单位和矿山进行了详细的调查研究，并结合我司的实际情况，向各位专家学者进行了深入的交流，考察活动取得了成功，对保质保量完成我司承担的国家“十·五”期间“紫金山生物提铜大型工程化”科技攻关项目，促进紫金山铜矿这一含砷低品位特大型铜矿资源的开发利用，进一步推进我司的新一轮发展，提高我司乃至推动我国湿法冶金的研究和应用水平有重要的推动作用。

报告编写：巫銮东
2002年10月25日。