前几年由于铜价低，开发技术不完善，一些低品位铜矿没有得到充分利用。近年来，随着湿法冶金技术的快速发展和铜价的不断上涨，这些矿床的开发越来越受到重视，因此经济有效地开发这些低品位矿床的湿法冶金工艺也得到了快速发展。

1.国内外湿法炼铜技术发展现状

自1968年以来，世界上已经设计、建造和运营了大约50个浸出-溶剂萃取-电解提取工厂，其中16个在美国。2000年铜产量达到55.75万吨，占其精铜产量的28%。亚利桑那州最大的莫伦奇工厂现在的年产量为258，300吨。1980年，智利通过溶剂萃取-电解提取工艺仅生产了15000吨铜。2000年成为全球最大的铜生产国，拥有21个生产厂，年产铜134.73万吨，占其精炼铜总量的51%。

赞比亚、秘鲁和澳大利亚的铜湿法冶金近年来也发展迅速。

目前，溶剂萃取-电沉积工艺已被业界认为是一种成熟、低成本、低风险的技术。该工艺生产的铜产量在2000年已达240万吨，占世界铜产量的20%以上[1]。到2003年，湿法铜的产量已占世界矿山铜产量的1/4[2]。

自60年代该工艺投产以来，我国一些科研院所开展了浸出(酸浸、氨浸、细菌浸出，即生物冶金)、萃取工艺、萃取剂等方面的研究。80年代后，形成了较为完整的浸出-萃取-电积工艺，并初步应用于生产。20世纪90年代以来，随着国际铜湿法冶金技术的快速发展和国内铜生产及市场受到国外日益严重的冲击，铜湿法冶金新技术的研究被列入国家九五科技攻关计划，有力地促进和加快了我国铜湿法冶金技术的研究和推广[3]。目前，德兴铜矿废石(平均含铜0.09%)细菌浸出-萃取-电积实验厂正在进行规模化开发生产，年产铜2000吨；紫金矿业公司硫化铜矿细菌浸出-萃取-电积实验厂，年产铜1000吨；中条山铜矿峪矿原地酸浸-萃取-电积实验厂，年产铜500吨。虽然近年来湿法冶金技术取得了很大进步，但与国外相比仍有较大差距，主要表现在浸出基础理论和工业技术方面，已建立的工业生产厂规模小、产量低[3]。

二。湿法炼铜的原理、过程及矿石适应性

(一)中国铜资源和生产状况

我国铜矿产资源相对匮乏，品位低，质量差；大矿少，中小矿多；贫矿多，富矿少；复杂金属矿石多，单一矿石少；地下矿比露天矿多。采矿很难，尤其是矿物加工。由于原矿品位低，矿物成分复杂，选矿成本高，精矿品位普遍较低，给后续冶炼带来困难[3]。

湿法炼铜具有投资少、生产成本低的优点。火法生产每吨铜投资约6.5万元，湿法生产每吨铜投资约1.5万元。根据我国的实际情况，德兴试验厂每吨铜的生产成本为10450元，中条山铜矿为8000元，紫金铜矿为10000元。如果规模进一步扩大，生产成本就会下降[3]。

(2)湿法炼铜原理

浸出-萃取-电积工艺的基本流程见图1 [1]。

氧化铜矿石的浸出原理。常见的氧化铜矿物有孔雀石、硅孔雀石、黄铜矿和自然铜，浸出剂有H2SO4和Fe2(SO4)3。浸出过程中的化学反应如下:

孔雀石Cu2(OH)2co 3+2h2so 4 = 2 cuso 4+CO2+3H2O；

草珊瑚cusio 3·nh2o+h2so 4 = cuso 4+SiO 2+(n+1)H2O；

Cu2O+2h+= Cu2 ++ Cu+H2O；

蓝铜矿Cu(OH)2 cuco 3+2h2so 4 = 2 cuso 4+CO2+3H2O。

硫化铜矿的浸出原理。对于硫化铜矿，铜的生物氧化浸出是研究最多、发展最快、最有前景的技术之一。

目前用于生物浸出的微生物主要是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌。它们可以在35℃以下的高酸和重金属浓度的极端环境中生存。一般来说，细菌氧化浸出有两种机理:细菌吸附在矿物表面，直接与矿物反应溶解矿物的直接作用机理；矿物溶解释放的Fe2 ++被溶液中的细菌氧化成Fe3+，Fe3+作为氧化剂间接或化学氧化硫化矿。

辉铜矿的细菌浸出[6]。黄铜矿可以被氧化成FeSO4和S；

Cu2S+2fe 2(SO4)3 = 2 cuso 4+4 feso 4+S

生成的FeSO4和S被细菌氧化成Fe2(SO)4和H2SO4，进行反应循环。

在细菌的作用下，辉铜矿也会被氧气氧化溶解:

2Cu2S+5O2+2H2SO4=4CuSO4+2H2O

辉铜矿的浸出被认为是以Fe3+的间接氧化为主，细菌是浸出反应的间接氧化剂。

铜的细菌浸出[6]。由于浸出环境中没有Fe3+等氧化剂，浸出只能由细菌引起，浸出时耗酸量等于零，反应如下:

CuS+2O2=CuSO4

细菌浸出发生在矿物中，浸出后矿物的化学成分没有变化，说明浸出过程中没有转化为其他硫化物的中间过程，也没有元素S的产生。

毒砂的细菌浸出[6]。在H2O和O2存在下，在氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和复合菌的作用下，黄铜矿发生直接浸出反应:

4 cuass+6H2O+13o 2 = 4h 3 aso 4+4 cuso 2

黄铜矿和斑铜矿的细菌浸出反应[5]。在细菌存在的情况下，它直接与Fe2(SO)3反应如下:

硫酸铜+硫酸亚铁=硫酸铜+硫酸亚铁+硫酸亚铁

2 Cu 5 FeS 2+2fe 2(SO4)3+17o 2 = 10 cuso 2+4 feso 4+2 FeO

其中，FeSO4和FeO在酸和细菌的作用下转化为Fe2(SO4)3并继续反应。

(3)适合湿法冶金处理的铜矿类型

对于氧化铜矿石，只要控制好矿石粒度，一般都能获得满意的浸出效果。然而，硫化铜矿的浸出效果因其矿物类型不同而有很大差异。目前国外生物氧化处理的铜矿主要是辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝等次生硫化铜矿，原生硫化铜矿仍采用火法处理。就矿石类型而言，目前湿法主要处理斑岩铜矿，斑岩铜矿规模大，碱性脉石少，是硫酸浸出最理想的原料。如德兴铜矿、紫金山铜矿、中条山铜矿、大宝山铜矿等。我国矽卡岩型铜矿数量多，占50%以上，储量占总储量的29%。一般规模小，分散，矿体赋存条件复杂。大多适合地下开采，开采成本高。另外碱性脉石多，不利于用硫酸浸出。

三。湿法冶金工艺在国内铜矿的应用

国内湿法生产试验厂主要有德兴铜矿、紫金山铜矿、中条山铜矿等。

(一)德兴铜矿铜回收工艺及指标

德兴铜堆浸试验厂以露天开采剥离的废石(含铜0.1% ~ 0.25%)为原料。按临界品位0.25%计算，废石总量为8.9亿吨，其中铜95.15万吨。大多数矿石(85%以上)是原生硫化物矿石，最难浸出。它们在中国铜行业中具有典型性，遇到的问题和工艺流程特点也具有典型性。该试验厂于1994年5月建成，年产一级铜2000吨，每吨铜成本10450元，是国家九五重点科研项目[7]。该矿是中国唯一一个主要采用细菌浸出工艺处理原生硫化铜矿的矿山。通过堆浸-萃取-电积工艺，不仅从剥离废石中回收了部分铜，而且采矿过程中产生的酸性矿井水不再排放，减少了环境污染。自1997年10月投产以来，工艺运行基本稳定。主要问题有:全堆铜浸出率不高，仅为16.59%，浸出液中Cu2+的质量浓度未达到1g/l以上，一直低于0.6g整个工艺流程如图2 [7]所示。

图2从德兴铜矿低品位矿石中回收铜的工艺流程

(二)紫金矿业公司铜回收工艺及指标

紫金山铜矿是已探明的大型含金铜矿，具有储量大、品位低的特点。铜工业储量125.64万吨，矿石平均品位为Cu0.68%，S2.58%，As0.035%。主要目标矿物为蓝色辉铜矿和铜蓝，其次为辉铜矿、块状黄铜矿和黄铜矿。由于原矿品位低、砷含量高，采用传统的浮选-火法冶金工艺，投资大、成本高、污染重[8]。然而，生物浸出工艺具有良好的经济效益。

过程基本上与图2相同。原矿破碎至- 30mm，堆筑采用自动卸矿的倒堆方式，堆高8 ~ 10 m..在浸出初期，引入人工富集的驯化菌液，然后将采矿平硐中的酸性矿井水与适量的工业硫酸混合，调节pH≈2至≈2，然后进行喷雾浸出。一般不需要单独补充菌液，只要维持pH在2左右即可。当浸出液中Cu2+的质量浓度大于1.5g/L时，送入萃取电解生产阴极铜。

目前已建成年产1000吨的堆浸试验厂，浸出周期210 ~ 240天，浸出率70% ~ 75%。电解铜质量达到1号铜标准，吨铜生产成本10729元[9]。公司计划扩建万吨电铜生物冶金厂，成为中国最大的生物提铜基地。

(3)中条山铜矿峪铜矿铜回收工艺及技术指标

铜矿峪铜矿存在大量低品位氧化铜矿石，难采难选。探明储量1800多万吨，矿石品位0.65，氧化率50%以上。1997年，中条山有色金属有限责任公司、北京矿冶研究总院、长沙矿业研究总院合作开展了难选、难选低品位氧化铜矿地下浸出工业试验。经过近四年系统全面的试验研究，形成了一套完整的适用于地下矿山原地破碎浸出和铜回收的生产工艺。

目前有5号矿体东部工业试验浸出厂和塌陷区地浸厂两个浸出厂正在生产建设中。

5 #矿体原地破碎试验浸出厂试验矿块水平标高930 ~ 968 m，矿体平均倾角40°，长度62m，平均厚度14 m，地质量3.32万吨，品位0.975%。主要含矿岩性为变质应时晶凝灰岩和变质石英斑岩。矿石中主要含铜矿物为孔雀石、硅孔雀石、辉铜矿和天蓝色，主要脉石矿物为应时和绢云母[5]。首先通过毫秒挤压爆破将矿石破碎至200毫米(> 80%)以下，然后用泵接力将质量分数为1.5% ~ 2%的稀硫酸从坑外处理厂配液站输送至试验采场的958和968水平配液巷，再通过分流阀和向下间隔4m的扇形配液孔将液体均匀分布在整个采场平面上。进入采场的稀硫酸依靠重力自上而下以一定的速度渗透到矿石中，与矿石中的Cu2+发生反应。产生的硫酸铜溶液收集在采场底部的集水坑中，然后通过泵抽电解生产阴极铜。提取过程与其他生产工厂相同。

经过两年的生产，共生产优质电积铜1000吨，单位产品成本不含税9000元/吨[4]，综合回收率71%，经济效益良好。

铜矿峪矿塌陷区淋滤工程塌陷区喷淋淋滤厂是在地下淋滤试验厂试验成功的基础上建成的。它充分考虑了铜矿峪矿原生矿石采到地下后上部氧化矿石自然崩落堆积的特点。不需要人工爆破，只需在地表按4×4m2布置管网，安装喷嘴即可。液体沿等高线水平动态分布，稀酸被泵送到970米高的喷洒场。垂直提升120-150米后，喷淋液与矿石发生反应，慢慢下降。20-30小时后，到达底坑下的集液巷道，用泵抽回地面萃取-电积处理厂。目前塌陷区浸出有效地表喷淋面积为8000m，矿山计划三年内扩建至25,000m，该区域将建成年产1,500t电铜的独立生产区。

四。生物氧化工艺对勘探开采石材的适应性

近年来，生物浸出技术在国外发展迅速，但在国内仍处于试验和试生产阶段。该技术原则上可应用于金、铜、镍、铅、锌、钴等矿物，但目前国内外主要用于金、铜浸出。目前，我国已建成烟台黄金生物氧化浸出厂(50t/d)、陕西地矿局生物氧化浸出试验厂(10t/d)和莱州生物氧化浸出厂(100t/d)处理含砷、硫的难处理金精矿粉。采用生物氧化法并形成一定规模的铜的湿法冶金实验厂有德兴铜矿和紫金山铜矿。西北有色地勘局也对一些矿山进行了这方面的探索性试验，但效果并不理想，主要是矿石中含有较多的钙、镁等耗酸矿物。1999年，陕西省地质矿产研究所生物研究中心对煎茶岭浮选金精矿进行了细菌氧化浸出试验研究。茶陵浮选金精矿属于低砷低硫难处理金精矿，金以微细粒形式赋存于硫化矿物和脉石矿物中。硫化物包金占44.76%，硅酸盐包金占9.26%，碳酸盐包金占5.79%，w(s)=6.22%，w(As)=0.82%。金精矿直接氰化，金浸出率仅为35.3%。经过120h的细菌预氧化和氰化浸出，金浸出率达到92.72%。但由于精矿中CaO和MgO含量较高，为26%，氧化过程耗酸20%，即每吨精矿耗酸200kg，每吨精矿加工成本高达240元[10]。2002年，Xi安巨石生物浸出研究中心对陕西穆家庄原生铜矿进行了生物氧化浸出试验。同样，由于矿石中脉石矿物耗酸量高，吨矿耗酸量达到205kg，因此没有进行后续的细菌氧化试验。据有关资料，当矿石中碱性脉石含量大于5%时，酸浸或生物氧化不仅消耗大量的酸，而且硫酸与氧化钙反应生成石膏，覆盖在矿石表面，影响浸出。东川铜矿管理局云南汤丹矿以浮选获得的高碱性脉石精矿为对象，采用回转窑焙烧-加压氨浸-萃取-电积工艺回收阴极铜，取得了较好的效果，但在原矿研究方面没有较大突破。

动词 （verb的缩写）结束语

不可否认，湿法冶金是未来大规模处理低品位有色金属和贵金属的有效手段之一，也是世界许多国家的重点研究方向之一。随着新成果的不断涌现和技术的不断改进，许多不能用现有方法处理的矿石在不久的将来可能得到充分利用。

参考

[1]刘大兴，江，，王.湿法冶金技术的现状及发展趋势[J].有色冶金，2000 (4): 1-5。

[2]刘大兴。铜湿法冶金的发展与展望[J].有色金属的再生与利用，2005 (7): 37？9.

[3]牛殷鉴。大力发展湿法炼铜技术是“十五”期间中国铜工业技术进步的重要任务】。世界有色金属，2002 (1): 4-8。

张峰，常金元。地下浸出技术与低品位氧化铜矿石生产[J].有色金属:采矿，2003 (4): 5-6。

刘健。铜矿峪矿低品位铜矿地下浸出工业试验[J].采矿技术，2003 (1): I9-21。

[6]甘永刚。浅谈细菌浸出铜的原理[c]。紫金矿业股份有限公司2001年论文集:221-225。

李马尾，桂，段希祥。德兴铜矿堆浸厂生产实践与技术研究】。矿冶工程，2002 (1): 46-48。

[8]吴在九。生物堆浸技术在紫金山铜矿的应用[c].紫金矿业股份有限公司学报2001: 212？16.

吴銮东。紫金山铜矿细菌浸出试验研究[c].紫金矿业股份有限公司2001年论文集:199-205。

[10]白，。陕西何家岩难浸金精矿细菌预氧化试验报告[C].陕西地质矿产研究所，2001。

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