本发明属于次生硫化铜矿浸出技术领域，具体涉及一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法。
背景技术：
目前次生硫化铜矿的浸出方法有堆浸浸出和搅拌浸出两种工艺，堆浸浸出主要处理
低品位、低粘土的次生硫化铜矿，搅拌浸出主要用于处理高品位次生硫化铜矿。对于高粘土(高岭土、蒙脱石等粘土矿物含量大于20％)的次生硫化铜矿，采用以上两种方法都存在一系列问题，具体如下：
(1)在堆浸浸出工艺中，矿石先筑6-8米的矿堆，然后再采用低酸溶液在矿堆表面进行喷淋或滴淋，矿堆表面的溶液通过渗透进入矿堆内部并与矿石充分接触，铜矿石在浸出液和空气的共同作用下将矿石中的铜浸出。因此，在堆浸浸出工艺中，要求矿堆有非常好的渗透性和通风性，只能处理粘土含量较低的次生硫化铜矿石。对于粘土含量较高的高粘土次生硫化铜矿石，由于矿石中含有大量的高岭土、蒙脱石和伊利石等粘土矿物，矿石具有硬度低、结构松散、裂隙多等特点。高粘土矿石在酸性溶液浸出的作用下，粘土矿物将优先与溶液中的酸发生反应，在矿石的内部形成大量的溶蚀孔洞，从而导致矿石在短时间内发生大量泥化，特别是在矿堆的表面，矿石泥化非常严重，形成很厚的矿泥层，堆场的渗透性和通风性变的非常差，浸出溶液和空气很难从矿堆表面进入矿堆内部，铜的浸出速度非常慢，即使浸出2-3年，铜的最终浸出率也很低，一般低于50％。
(2)高粘土铜矿如果采用搅拌浸出方法，可以有效解决堆浸工艺中的一系列问题，但搅拌浸出需要对矿石进行磨矿，矿石粒度需要达到0.072mm以下，在矿石的选矿加工过程中，磨矿成本非常高，因此该方法要求矿石的铜品位也很高，通常要求铜品位大于3％，对于铜品位在1％-3％的高粘土次生硫化铜矿，如果采用搅拌浸出方法，目前在经济上很难获得较好的经济效益。
技术实现要素：
本发明提供一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，要解决的技术问题是：高粘土次生硫化铜矿堆浸浸出率低的问题。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)在堆场底垫和挡坎之间铺设防渗层，具有横向和纵向坡度，所述防渗层由三部分构成，最底下一层为粘土防渗层，中间层是高密度聚乙烯薄膜，最上面一层是沙质粘土层；
(2)铺设集液管和碎石层：集液管(3)在防渗层横向坡度较低的一侧铺设，堆场防渗层上面铺一层碎石层(4)，碎石粒度50-100mm，碎石层在堆场底部和挡坎边部的厚度不小于1米；
(3)铺设充气管道并矿石筑堆：在碎石层(4)上每隔10-20米铺设一条充气管道(6)，充气管道上开有多个小孔，在堆场的外围铺设主空气管，与堆场内的充气管道相连；然后对次生硫化铜矿进行筑堆；
(4)浸出：浸出液采用萃取车间返回的萃余液，将萃余液注入堆场内部，液位刚好没过矿石顶部，将矿石全部浸润在浸出液中，当浸出液的铜浓度达到合格液的浓度时，将浸出液通过集液管放出到合格液池，然后再重新注入新的萃余液。
有益效果：本发明通过在高粘土矿石筑堆过程中预埋充气管道，利用充气管道将空气高效地引入到堆场的内部，从而保障矿堆内部空气充足。同时通过浸润的浸出方式，将高粘土矿石长期浸润在浸出液中，使浸出液、空气和高粘土矿石长期充分接触，从而保证矿石浸出高效进行，使高粘土次生硫化铜矿可以采用堆浸的浸出方式进行生产，提高铜矿资源的利用效率。
附图说明
图1为本发明的堆浸示意图。
图中，1是防渗层，2是堆场的挡坎，3是集液管，4是碎石层，5是高粘土次生硫化铜矿，6是堆内充气管，7是合格液池。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，具体包括以下步骤：
(1)铺设堆场底垫和挡坎的防渗层：防渗层1设置在堆场底垫和挡坎之间，防渗层有0.5％-3％的横向和纵向坡度，便于浸出液汇集和流出，由三部分构成，最底下一层为粘土防渗层，厚度为300-500mm；中间层是高密度聚乙烯薄膜，厚度为1-2mm，这一层是堆场防渗层的主要结构，可有效保障浸出液与周围环境隔离，最上面一层是沙质粘土层，厚度为300-500mm，主要是保护高密度聚乙烯薄膜，堆场的挡坎(2)与普通堆场不同，为了保证浸出液停留在堆场的内部，要求挡坎的高度较高，通常为3-6米；
(2)铺设集液管和碎石层：集液管(3)采用高密度聚乙烯的波纹管，在防渗层横向坡度较低的一侧铺设，集液管的目的是保障堆场内的浸出液可以快速汇集和流出；堆场防渗层上面铺一层碎石层(4)，碎石粒度50-100mm，碎石层不仅可以保护集液管，还与集液管共同构成堆场的溶液导水层；惰性碎石层在堆场底部和挡坎边部的厚度不小于1米，从而形成可拆堆的堆场，当堆场内的高粘土矿石浸出结束后，可以利用挖机等设备将浸出完的矿石移走，而碎石层可以有效保护堆场的底垫和挡坎。
(3)铺设充气管道并矿石筑堆：在碎石层(4)上每隔10-20米铺设一条充气管道(6)，充气管道采用高密度聚乙烯的波纹管，管道直径约50-150mm,波纹管的凹槽内开有小孔。在堆场的外围铺设主空气管，直径200-400mm，与堆场内的充气管道相连；然后选择铜品位1％-3％的高粘土铜矿(5)进行筑堆，筑堆矿石粒度为30-100mm，筑堆高度1-3米，采用汽车筑堆；
(4)浸出：浸出液采用萃取车间返回的萃余液，将萃余液注入堆场内部，液位刚好没过矿石顶部，将矿石全部浸润在浸出液中，当浸出液的铜浓度达到合格液的浓度时，将浸出液通过集液管3放出到合格液池(7)，然后再重新注入新的萃余液，浸出液的更换周期与矿石的浸出速度相匹配。当堆内矿石的浸出完成后，利用挖机等设备将浸出完的矿石移走，然后重新筑堆和浸出。
本发明某一实施例具体如下：
(1)堆场底垫和挡坎防渗层的建设。堆场长度200米，宽度30米，粘土防渗层厚度为300mm，防渗层纵向和横向均有坡度，其中纵向坡度为1％，横向坡度0.5％。粘土防渗层上面铺设高密度聚乙烯薄膜(hdpe)，厚度为1mm。在hdpe膜的上面再铺设一层沙质粘土层，厚度为300mm，堆场挡坎的高度为3米。
(2)集液管和碎石层的铺设。集液管采用高密度聚乙烯波纹管，直径200mm，在堆场的横向坡度较低的一侧铺设。碎石层采用低粘土、高硬度的废石，粒度为50-80mm，堆场底部和挡坎边部的厚度为1米。
(3)矿石筑堆和充气管道的铺设。筑堆的矿石为高粘土次生硫化铜矿，矿石品位2.8％，筑堆矿石量5340吨，筑堆高度为1米，矿石粒度为30-50mm，采用15吨的矿卡进行汽车筑堆。在筑堆的过程中每隔10米铺设一条充气管道，充气管道采用高密度聚乙烯管，管道直径50mm,波纹管的凹槽内开有小孔。在堆场的外围铺设主空气管，直径200mm，与堆场内的支空气管相连。
(4)浸出工艺方法。浸出液采用萃取车间返回的萃余液，萃余液铜浓度0.3g/l，将萃余液注入堆场内部，液位刚好没过矿石顶部，当浸出液的铜浓度达到4g/l以上时，将浸出液放出到合格液池，然后再重新注入新的萃余液。浸出共进行了454天，铜的最终浸出率达到92.21％。
本发明在高粘土铜矿充气浸润浸出的过程中，利用高粘土铜矿石硬度低、结构松散、裂隙多的特点，在酸性溶液浸润和充气的双重作用下，矿石内部很快形成大量的溶蚀孔洞，从而使浸出液和空气有效地进入矿石结构的内部，形成高效浸出。通过以上反应，有效解决了高粘土次生硫化铜矿堆浸浸出的一系列问题，使高粘土次生硫化铜矿可以采用堆浸的浸出方式进行生产，具有以下优点：
(1)高粘土次生硫化铜矿通过充气浸润浸出，浸出450天时间，铜的浸出回收率达到90％以上。
(2)充气浸润堆浸方法，利用高粘土铜矿石硬度低、结构松散、裂隙多的特点，在酸性溶液浸润和充气的双重作用下，使浸出液和空气有效地进入矿石结构的内部，无需磨矿，在较粗的粒度下(30-100mm)，达到了高效浸出。
(3)采用充气浸润堆浸方法，采用可拆堆的小堆场，相对于搅拌浸出工艺，项目投资和生产运营成本都非常低，对于高品位、高粘土的次生硫化铜矿具有非常广泛的应用价值。
(4)该方法可针对不同的矿石类型，通过改变堆高、矿石粒度、筑堆方式、充气量等堆浸参数，开展堆浸工艺的研究，优化生产工艺和参数，提高资源利用效率。
本发明有效解决了高粘土次生硫化铜矿采用堆浸浸出的一系列问题，具有投资少、运营成本低、工艺操作简单、铜回收率高等优点。不仅为品位在1％-3％的高粘土次生硫化铜矿提供了有效处理方法，而且对于高品位、高粘土的次生硫化铜矿具有非常广泛的应用价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)在堆场底垫和挡坎之间铺设防渗层，具有横向和纵向坡度，所述防渗层由三部分构成，最底下一层为粘土防渗层，中间层是高密度聚乙烯薄膜，最上面一层是沙质粘土层；
(2)铺设集液管和碎石层：集液管(3)在防渗层横向坡度较低的一侧铺设，堆场防渗层上面铺一层碎石层(4)，碎石粒度50-100mm，碎石层在堆场底部和挡坎边部的厚度不小于1米；
(3)铺设充气管道并矿石筑堆：在碎石层(4)上每隔10-20米铺设一条充气管道(6)，充气管道上开有多个小孔，在堆场的外围铺设主空气管，与堆场内的充气管道相连；然后对次生硫化铜矿进行筑堆；
(4)浸出：浸出液采用萃取车间返回的萃余液，将萃余液注入堆场内部，液位刚好没过矿石顶部，将矿石全部浸润在浸出液中，当浸出液的铜浓度达到合格液的浓度时，将浸出液通过集液管放出到合格液池，然后再重新注入新的萃余液。
2.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，防渗层具有横向和纵向坡度。
3.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，粘土防渗层厚度为300-500mm。
4.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，高密度聚乙烯薄膜厚度为1-2mm。
5.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，沙质粘土层厚度为300-500mm。
6.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，堆场的挡坎(2)为3-6米。
7.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，集液管(3)和充气管道采用高密度聚乙烯的波纹管。
8.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，充气管道直径约50-150mm。
9.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，筑堆矿石粒度为30-100mm，筑堆高度1-3米。
10.根据权利要求1所述的一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，其特征在于，所述次生硫化铜矿为铜品位1％-3％的高粘土铜矿。
技术总结
本发明涉及一种次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法，首先在堆场底垫和挡坎之间铺设防渗层，然后铺设集液管和碎石层最后铺设充气管道并矿石筑堆，采用浸出的方法对铜进行提取，本发明通过在高粘土矿石筑堆过程中预埋充气管道，利用充气管道将空气高效地引入到堆场的内部，从而保障矿堆内部空气充足。同时通过浸润的浸出方式，将高粘土矿石长期浸润在浸出液中，使浸出液、空气和高粘土矿石长期充分接触，从而保证矿石浸出高效进行，使高粘土次生硫化铜矿可以采用堆浸的浸出方式进行生产，提高铜矿资源的利用效率。
技术研发人员：王大文;赵声贵;李新宇;盛汝国
受保护的技术使用者：万宝矿产有限公司
技术研发日：2019.10.31
技术公布日：2019.12.27
声明：
“次生硫化铜矿充气浸润堆浸方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：万宝矿产有限公司
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2024年12月27日 ~ 29日 
