氧化铜矿堆浸工程设计实践

2020年 6月下 世界有色金属39
采矿工程
M ining engineering
氧化铜矿堆浸工程设计实践
池文荣
（中国恩菲工程技术有限公司，北京　１０００３８）
摘 要：
采用堆浸技术，不受地理位置和气候条件的限制［２］，可以以较低的成本、较高的回收率回收其中的铜。

本文基于某堆浸工程设计实践的基础上，对该堆浸工程设计中的若干工艺参数、设备选型等进行了归纳和总结。

关键词:堆浸工程；
工艺参数；厂房配置中图分类号：
　ＴＵ５１２．１ 文献标识码：　Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１２－００３９－２Engineering design practice of heap leaching on copper oxide ore
CHI Wen-rong
（Ｃｈｉｎａ　Ｅｎｆｉ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｒｐ．　Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３８）
Abstract:　Ｗｉｔｈ　ｈｅａｐ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｔｈｅ　ｃｏｐｐｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｘｉｄｅ　ｏｒｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ　ａｔ　ａ　ｌｏｗｅｒ　ｃａｓｔ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　
ｒａｔｅ，　ｒｅｇａｒｄｌｅｓｓ　ｏｆ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｈｅａｐ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｈｅａｐ　ｌｅａｃｈｉｎｇ，　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Key words:　ｈｅａｐ　ｌｅａｃｈｉｎｇ；　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ；　ｐｌａｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　
将矿石或者废石输送至一个永久或非永久的防渗地面筑堆，并且通过浇灌浸出液，将矿石中的有价金属提取出来的过程称之为堆浸。

堆浸可以从低品位资源回收有价金属，并且不需要复杂的设备，具有投资少、回收率高、成本低等特点。

目前，随着高品位铜资源广泛开采，高品位铜资源不断枯竭。

一些原有选冶方法难以处理的低品位铜矿石、含铜废矿石、难选氧化矿、漏采矿坑的边坡矿、坑采巷道内的矿柱及残留矿、选矿尾矿等含铜物料成了湿法炼铜的主要原料[1]。

采用堆浸技术，不受地理位置和气候条件的限制[2]，可以以较低的成本、较高的回收率回收其中的铜。

所以，堆浸是低品位氧化铜矿最重要的浸取方法[3]。

本文基于某堆浸工程设计实践的基础上，对该堆浸工程设计中的若干工艺参数、设备选型等进行了归纳和总结。

1 原料
某项目年处理低品位氧化铜矿2000000t，矿石平均含铜0.55%。

由于矿石中铜品位较低，采用传统的搅拌浸出工艺，生产成本高，所以该项目采用堆浸工艺回收矿石中的铜。

项目设计规模为年产阴极铜约7500t。

堆浸的低品位矿石主要化学组分见表
1。

2 工艺方案
低品位矿石从矿坑中，通过汽车运输，输送到移动破碎站，在破碎站中破碎成粒度为50~100mm 的颗粒后，通过破碎站的移动布料器筑堆。

堆场的喷淋液为补充一定量硫酸的生产水、雨水和尾矿回水。

喷淋液通过输送泵按照一定喷淋强度、喷淋周期，喷淋至堆场各单元表面。

喷淋液中的酸与矿石中铜的氧化物反应，生成硫酸铜，进入到喷淋液中。

喷淋液沿着矿石，渗透、汇集到底部的砂层的集液管，汇流至四周的集液沟，经集液沟流入堆浸各个溶液池。

堆浸溶液池分为中间液池和合格液池，当铜浓度达到要求时，流入合格液池，经泵送至萃取车间回收铜。

中间液池用于贮存浓度不合格的喷淋液以及返回的尾渣回水、生产水或者雨水。

中间液经补酸后用作喷淋液。

当雨季暴雨时，停止喷淋，雨水流入防洪池，补充到中间液池，作为喷淋液。

堆浸工艺采用的工艺流程框图见图1。

收稿时间：
２０２０－０５作者简介：池文荣，男，生于１９８８年，福建龙岩人，硕士，工程师，主要
从事有色冶金工程设计。

图1 堆浸工艺流程框图
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2.1 堆浸原理
低品位矿石在喷淋过程中，喷淋液中的硫酸与矿石中铜的氧化物反应，生成硫酸铜溶液。

在此期间，硫酸还会与其他一些组分反应，浸出过程主要反应方程式如下：
Cu 2(OH)2CO 3+H 2SO 4=CuSO 4+H 2O+CO 2↑ 1-1CuO+H 2SO 4=CuSO 4+H 2O 1-2Mg 3Si 4O 10(OH)2+3H 2SO 4=3MgSO 4+4SiO 2↓+ 4H 2O
1-3
MnO+H 2SO 4=MnSO 4+H 2O
1-42FeOOH+3H 2SO 4=Fe 2(SO 4)3+4H 2O
1-5
CaCO 3+H 2SO 4+H 2O=CaSO 4·2H 2O ↓+CO 2↑ 1-6为了减硫酸的损耗，同时加快浸出的反应速度，需要控制堆浸的喷淋液一些参数，喷淋液的主要设计参数见表
2。

表2 喷淋液的主要设计参数
2.2 堆场防渗
堆场防渗主要作用是收集喷淋液，避免喷淋液泄漏，污染环境。

堆场防渗施工时，先对坡地进行清理，清除表面的植被和腐殖层。

按照纵向1.5%坡度，横向1.5%坡度，平整出约210000m 2的场地。

堆场防渗层自下而上由六部分组成：首先在场地上铺上细粒废石约100mm，用压路机压实，再铺一层300mm 左右的粘土。

压实后，黏土层上方铺一层400g/m 2无纺布土工布层，再铺一层1.5mm 的HDPE 膜。

最后，在HDPE 膜上方铺一层200mm 的砂层和一层500mm 厚的大块（80mm~120mm）矿石。

堆场周围做一道500mm 高的挡水围堰，围堰表面需压实并覆盖HDPE 膜，防止堆场周边雨水进入堆场，稀释喷淋液。

在堆场地下水上游方向，设置地下水监测井一处，作为渗漏检测的参比井。

堆场地下水下游方向，设置地下水监测井两处，通过周期性监测井中pH 值，判断防渗层是否破损。

在堆场100mm 厚的细沙废石层之间设置地下水收集管，管道材质为HDPE，管道四周打孔，以便地下水返渗至防渗层时，可以及时排出堆场，避免破坏堆场防渗层。

在1.5mm 的HDPE 膜上方设置排液管，管道材质HDPE，管道四周开缝，以便喷淋液沿着这些缝隙进入排液管，最后汇总到堆场集液沟，进入堆场溶液池。

2.3 破碎筑堆
低品位矿石通过汽车运输至移动破碎站，并在破碎站中粒度破碎成50~100mm 后，再通过破碎站的移动布料器筑堆。

采用后退式筑堆方式，直至布满每个堆浸单元。

筑堆结
束后，用推土机将表面的板结层推向四周。

堆场在完成喷淋后，继续往上堆矿，堆矿若干层后，视实际情况决定是否需要重新铺膜筑底。

矿石破碎时，加入部分喷淋液，加快喷淋液中的酸和矿
石反应。

2.4 喷淋
本项目采用喷淋方式往低品位矿石布液。

生产作业时，采用喷淋及休闲作业相结合的方式，早中期以多喷淋，少休闲为主，末期则以少喷淋多休闲为主，喷淋与休闲时间各半。

堆场每层分为2个区共10个单元，筑完一区即可布管开始喷淋，喷淋液分两路布置，2个区全部筑好后，采用交叉作业的方式喷淋。

堆浸场喷淋的主要设计参数见表
3。

表3 喷淋的主要设计参数
3 堆场配置与设备选型
（1）堆浸场：堆浸场寿命按20年考虑设计；堆场的堆矿面积为210000m 2；堆场总堆高40m~45m ；依据当地地形，堆场从北到南设置1.5%坡度；堆场共10个单元，每个单元长x 宽为350x60m。

（2） 溶液池：堆浸场设计1个中间液池（12000m 3），1个合格液池（5000m 3），一个防洪池（43000m 3）。

（3）喷淋泵组：中间液池喷淋泵组三台，两用一备，堆浸最大同时喷淋单元数为5个，每台选择流量600m 3/h。

4 结语
采用堆浸工艺处理低品位铜矿石，操作简单，成本较低，经济效益较为明显，该工艺在回收低品位铜资源方面，具有较大的发展潜力。

但是，在生产过程中，需要在一些方面加强研究：
（1）低品位氧化铜矿堆浸由于矿石特性，容易产生泥化现象，导致喷淋液渗透效果差，铜回收率较低，需要进一步对矿石特性进行研究。

（2）低品位氧化铜矿堆浸在生产中，浸出率一般50%~70%，波动较大需要进一步研究浸出机理。

[1] 重有色金属冶炼设计手册编委会。

重有色金属冶炼设计手册-铜镍卷
[M].北京:冶金工业出版社,1995.342-357.
[2] 彭容秋.铜冶金[M].长沙:中南大学出版社, 2004.260-263.
[3] 陈家镛.湿法冶金手册[M].北京:冶金工业出版社, 2005.626-630.。