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什么是堆浸(浸的演变过程)

什么是堆浸(浸的演变过程) 堆浸简史

堆浸作为一种从矿石中提取有用成分的技术有着悠久的历史。国外学者大多将1752年西班牙人在力拓发现的酸性氧化铜矿石堆中浸出铜视为堆浸历史的起点。匈牙利人在16世纪中叶从流过铜堆的废水中回收铜,也是堆浸的起源。事实上,最早发现堆浸并利用它为人类服务的不是西班牙人或匈牙利人,而是中国人。公元前6、7世纪的《山海经》记载“脆石之山,阴满铜,水从中涌出,向北流向山中,其中多赭石”。正文大意是:酸性的氧化铜矿石堆里装满了水,流出的水集中在铜铁离子颜色的池子里,清澈见底。当时,我们的祖先已经发现了自然堆浸现象。《神农本草》中记载了“石胆能化铁为铜”,证明当时我们的祖先已经知道了用铁屑代替溶液中铜的技术。可见中国人对堆浸的认识比西班牙人早1000多年。我国从唐代开始应用铜矿堆浸技术,到宋代发展得极为完善。在宋哲宗(公元1086-1098年),张骞写了《铜浸出略论》,对这一技术进行了详细的描述。此后,安徽铜陵、江西铅山等地沿用了一套完整的铜堆浸、铁屑置换、海绵铜冶炼工艺,延续了数百年。直到19世纪初,西方才开始广泛采用堆浸技术处理露天开采的斑岩铜矿和氧化铜矿石。在现代,西方已采用堆浸、萃取-电积工艺大规模开发低品位铜矿。

1952年,葡萄牙人首次发表了铀矿堆浸的文章,报道了他们的工艺流程和铀矿堆浸的一些主要参数。此后,美国、前苏联、法国、加拿大等国家都对铀堆浸技术的发展做出了贡献。1963年,我国著名放射化学家杨承宗教授在国内首次提出“堆浸”概念,并建议开展研究。北京化工冶金核工业研究院和核工业六院分别于1964年和1966年开始研究铀堆浸技术。1972年,六院已取得地下堆浸技术开发的成功经验,规模达3500吨,浸出率达82%。70年代,核工业部组团到北美各国考察,回国后提出要广泛推广堆浸技术。1980年,铀专家邓教授指出,“世界上几乎每个产铀国都在矿山附近规划建设了堆浸设施”。他进一步建议,中国应尽快“组织团队研究低品位钠矿堆浸技术”。20世纪80年代,我国铀矿冶系统加快了堆浸技术的发展。1987年,719矿在国内率先进行万吨堆浸试验,1990年获国家科技进步一等奖。1990年中国铀矿堆浸产铀量占总产铀量的10.49%。该计划要求,到“八五”末,堆浸铀产量要达到总产量的20%以上。

铀堆浸技术的发展和应用可分为两个阶段。20世纪80年代以前,重点是扩大铀资源的利用,用堆浸法开发低品位表外矿。自20世纪80年代以来,其目的是降低铀加工成本,提高铀矿冶企业的经济效益。近年来,无论是规模还是技术水平都有了较大的进步。

铀堆浸技术的发展和应用极大地推动了堆浸技术的发展,特别是地下堆浸技术的发展,至今仍处于领先地位。而表面堆浸技术的大发展是由于贵金属堆浸的大规模兴起,不仅拓宽了堆浸技术的应用领域,也极大地促进了堆浸技术本身的完善和发展。1967年,美国雷诺冶金研究所开始研究用氰化钠溶液堆浸含亚显微金的疏松多孔钙质砂岩矿石,并于1971年成功应用于生产现场。由于科研建设前期可行性研究粗糙,美国金矿堆浸前期并不顺利。1983年以前,美国建的22个金矿堆浸场有11个失败了,成功率只有50%。失败之后,我们总结了教训,然后才有了顺利的发展。堆浸已经成为当今美国黄金生产的重要支柱。据报道,从1979年到1988年,美国堆浸生产的黄金量增加了25倍,占美国黄金总产量的份额从5%增加到50%左右。见下表。

表1979年至1988年美国堆浸黄金产量的增长

年龄

1979

1982

1985

1986

1988*

堆浸金产量(吨)

3.39

7.75

10.64

41

100

堆浸的金产量占总金产量的百分比(%)

18

25

31

51.8

* 1988年,美国黄金总产量为l93t。

我国金矿堆浸试验始于1979年,1981年用于生产。沈阳矿冶研究院、长春黄金研究所、河南地质岩矿测试中心等单位都做过工作。1987年以前,技术进步不大。堆浸场规模小,浸出率低,资源浪费大。堆浸的金产量占总金产量的比例很小,不到1%。1987年后,大力开展黄金矿山堆浸技术的研发。到1990年,黄金矿山堆浸黄金产量的比例已提高到3.5%。1990年与1987年相比,堆浸产金量增加了7倍,技术也有了很大进步。陕西、河南、吉林、湖南、新疆等省相继出现万吨级以上金矿堆浸场。在堆浸工艺中,解决了泥质矿石的制粒、酸性矿石的预处理、浸出过程中碳酸钙结垢的防止、底垫的构筑等技术。

地矿部低品位金矿堆浸技术咨询中心,核工业六院等单位参加的合作组,先后在陕西王爽金矿和新疆富蕴县沙尔布拉克金矿进行了1万吨、2.5万吨和11万吨堆浸工业试验。万吨工业试验的成功及其取得的良好技术经济效益,表明我国黄金堆浸技术已达到国际先进水平,证明我国完全可以立足于国产设备,依靠自己的技术力量进行大规模的堆浸技术开发和生产应用。

近年来,我国核工业系统、黄金、地矿等部门在大型堆浸设备的研发方面取得了很大进展,取得了可喜的成绩。如大型堆垛机、新型吸附、解吸-电解装置、高效双颚破碎机、鼓式造粒机等。已经研制成功并投入生产。喷滴装置几乎取代了原来的固定喷头。近年来,堆浸技术的发展,堆浸矿山建设前期的研究工作,生产经营中的质量保证体系也取得了重大进展。

 
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