国内铜湿法冶金工艺应用现状
摘要:简要介绍了国内外铜生物湿法冶金的现状，对国内一些铜湿法冶金矿山的工艺、设备及技术经济指标做了较详细的介绍和评价，并对探采铜矿石的适应性进行了论述。
关键词:铜;生物氧化;湿法冶金
前些年，由于铜价较低，开发技术也不够完善，一些低品位铜矿未能得到充分利用。近年来，随着湿法冶金技术的较快发展，铜价的攀升，这些矿床的开发日益受到重视，因而经济有效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国内外铜湿法冶金技术发展现状
自1968年以来，世界上己设计、建设并运转了约50家浸噩溶剂萃取电积厂，其中美国有16家，2000年铜产量达55. 75万t，占其精炼铜产量的28%，亚利桑那州M o rend厂目前年产量己达到25. 83万t。智利198 0年采用溶剂萃取电积工艺生产的铜仅有1. 5万t,2000年己发展成为铜生产国，有生产工厂21家，年产铜134. 73万t，占其精铜总量的51%。赞比亚、秘鲁、澳大利亚等的湿法冶铜技术在近几年也得到了快速发展。1996 —2000年各国采用溶剂萃取电积工艺生产铜的产量见表1.
现在溶剂萃取电积工艺己被业界认为是成熟的、低成本、低风险的技术，采用该工艺生产的铜产量2000年己达240万t，占世界铜产量的20%以上，到2003年湿法铜的产量己占到世界矿铜产量的1 /4。
从上世纪60年代这一工艺得到生产应用以来，我国一些研究单位分别开展了浸出(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年代以后，形成了比较完整的浸噩萃取电积工艺并且在生产中得到初步应用。从90年代起，随着国际铜湿法冶金技术的快速发展，加上国内铜生产和市场受到国外越来越严重的冲击，铜湿法冶金新工艺研究被列入国家“九五”重点科技攻关计划，有力地推动和加速了我国铜湿法冶金技术的研究和推广。目前正进行较大规模开发性生产的有德兴铜矿废石(平均含铜0.09%)的细菌浸噩萃取电积试验厂(年产铜2000t)，紫金矿业公司硫化铜矿细菌浸噩萃取电积试验厂(年产铜1 000 t)，中条山铜矿峪矿就地酸浸萃取电积试验厂(年产铜5 00 t )。尽管湿法冶金技术近年来有了较大发展，但与国外相比尚有较大差距，主要是在浸出基础理论和工业化技术方面存在差距，而且己建立的工业生产厂规模小、产量低。
2铜湿法冶金原理、工艺及矿石的适宜性
2. 1我国铜资源及生产简况
我国铜矿产资源相对缺乏，且品位低，质量差;大型矿少，中小型矿多;贫矿多，富矿少;复杂金属矿多，单一矿少;地下矿多，露天矿少。采选难度较大，特别是选矿，由于原矿品位低，矿物组成复杂，因而选矿成本高，精矿品位普遍偏低，给后续的冶炼造成一定难度。
铜湿法冶金的优点是投资省、生产成本低。据报道，火法生产的吨铜投资约6. 5万元，而湿法工艺吨铜投资约1. 5万元。从我国实际情况看，德兴试验厂吨铜生产成本为10 45 0. 23元，中条山铜矿为8 000元，紫金铜矿为10 000元。如果规模进一步扩大，生产成本还会下降。
2. 2铜湿法冶金原理
浸噩萃取电积工艺的基本过程如图1所示。
2. 2. 1氧化铜矿石的浸出原理
常见的氧化铜矿物主要是孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿、自然铜，浸出剂为HzSOa和Fe2(SOa)3。浸出过程发生的化学反应为:
孔雀石Cue2( OH )2C03十2H2SO4=2CuSO4十CO2十3H2O;
硅孔雀石CuSiO3·nH2O十H2SO4=CuSO4十SiO2十(n十1)H20;
赤铜矿Cu2O+2H+=Cu2+十H2O;
蓝铜矿Cu(OH)2·CuCO3十2H2SO4=2CuSO4十CO2十3H20。
2. 2. 2硫化铜矿石的浸出原理
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。它们可在35℃以下的高酸及重金属浓度较高的极端环境中生存。细菌氧化浸出的机理一般认为有2种:细菌吸附到矿物表面直接与矿物发生作用使矿物溶解的直接作用机理;矿物溶解释放出的Fee一在溶液中被细菌氧化成Fe3一 , Fe3一作为氧化剂氧化硫化矿的间接作用或化学作用机理。
1)辉铜矿的细菌浸出。辉铜矿在酸性及Fe3+存在的条件下.可以被氧化成FeSO4和S:
Cu2S十2Fe2 (SO4)3= 2CuSOa十4FeSO4十S。
所生成的FeSO4和S再由细菌氧化成Fe2 ( SO4 )3和H2SO4如此反应循环进行。
在细菌作用下，辉铜矿也可被氧气氧化而溶解:
2Cu2S十5O2十2H2SO4=4CuSO4十2H2O。
辉铜矿的浸出被认为是以Fe3+间接氧化作用为主，细菌是浸出反应的间接氧化剂。
2)铜蓝的细菌浸出。由于浸出环境中没有Fe3+及其他氧化剂，所以浸出作用只能是由细菌引起，在浸出期间酸耗等于零，其反应为:
CuS十2O2=CuSO4。
细菌浸出在矿物表明发生，浸出后矿物表明的化学组成未发生变化，说明浸出中没有转化为其它硫化物的中间过程，也没有产生元素S.
3)硫砷铜矿的细菌浸出。在H2O, O2存在条件下，在氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌及复合细菌作用下，硫砷铜矿发生直接浸出反应:
4C u A sS十6H2O十13O2= 4H3AsO4十4CuSO2。
4)黄铜矿、斑铜矿的细菌浸出反应}问。在细菌存在条件下直接与Fe2(SO):发生如下:
CuFeS:十2 Fe2(SO):=CuSO4十2FeSO4十2S;
2Cu5FeS2:十2 Fe2 (SO4)3十17O2= 10CuSO2十4FeS04十2FeO
其中，FeSO4与FeO在酸与细菌作用下又转化为Fe2(SO4)3并继续反应。
2. 3适宜采用湿法冶金工艺处理的铜矿石类型
对于氧化铜矿石，只要控制矿石粒度，一般都能获得较满意的浸出效果。但硫化铜矿石按其矿物种类不同，其浸出效果差异较大。国外目前采用生物氧化工艺处理的铜矿石基本上以次生硫化铜矿石(辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝等)为主，而对原生硫化铜矿石目前仍以火法处理。
就矿石类型来看，目前湿法工艺主要处理斑岩型铜矿，这主要是斑岩型铜矿规模较大，含碱性脉石少，是硫酸浸出理想的原料。如国内的德兴铜矿、紫金山铜矿、中条山铜矿峪矿、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 0 o，一般规模较小，零星分散，矿体赋存条件复杂，多数适宜于地下开采，开采成本较高。另外含碱性脉石较多，不利于用硫酸浸出。
3湿法冶金工艺在
