铜矿浸出(leaching of copper ore)

用浸出剂使含铜矿石、焙砂或铜精矿中的铜等有价组分溶解在水溶液中与大部分杂质分离的过程，为湿法炼铜的第一道作业。

铜浸出剂 铜矿物可以被许多种浸出剂溶解，但实际在工业应用的只有水、硫酸、硫酸铁溶液、氨液和氯化物溶液。最常用的铜浸出剂是硫酸。含石英多的酸性氧化铜矿，一般宜用硫酸浸出，这不仅因为硫酸价廉，而且也由于硫酸浸出酸性矿石的酸消耗较少。含碱性脉石(如碳酸钙和碳酸镁)较高的氧化铜矿，则一般用氨液浸出。混合铜矿宜用硫酸和硫酸铁的混合液浸出，硫酸主要溶解铜的氧化矿物，硫酸铁则溶解铜的硫化矿物。处理一些含金属铜的物料时，既可用硫酸也可用氨浸出。

方法 已应用于工业生产或达到半工业试验阶段的方法主要有硫酸浸出法、氨性介质浸出法和氯化物浸出法。

硫酸浸出法 氧化铜矿多用稀硫酸直接浸出，这也是湿法炼铜工业用得最普遍的一种方法。含铜浸出液可用硫化沉淀、中和水解(见沉淀)、铁屑置换(见置换)，或用溶剂苹取一电解沉积法从溶液中提取铜。溶剂萃取一电解沉积法发展很快，已成为从浸出液中提铜的主要方法。

稀硫酸可以将矿石中的氧化铜矿物溶解出来，如溶解孔雀石CuCO₃•Cu(OH)₂、硅孔雀石CuSiO₃•2H₂O、蓝铜矿Cu₃(CO₃)₂(OH)₂、赤铜矿Cu₂O、胆矾CuSO₄•5H₂O等；当浸出时间延长时，也可溶解次生硫化矿如辉铜矿Cu₂S。如浸出剂中含有三价铁和铁硫杆菌等细菌，也可按下式浸出黄铜矿：

Fe₂(SO₄)₃+CuFeS₂→5FeSO₄+CuSO₄+2S

赞比亚恩昌加(Nchanga)公司钦戈拉(Chingola)厂用稀硫酸浸出含铜0.6％的浮选尾矿、含铜2．25％的堆存尾矿和部分废石。物料经预浸后，送往帕丘卡槽(见浸出槽)进行两段浸出，每段有四台帕丘卡槽，浸出矿浆在浓密池中逆流倾析洗涤，浓密机底流加石灰中和后泵往尾矿坝，浓密机上清液通过过滤送萃取。

氨性介质浸出法 用氨液[(NH₄)₂CO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄OH]浸出含铜物料，使铜以铜氨配位离子形态转入溶液。美国阿那康达(Anaconda)公司的阿比特(Arbiter)厂采用的氨浸法处理硫化铜精矿，就是氨性介质浸出法的典型例子。实际上这是舍立特•高尔顿(Shrritt Gordon)加压氨浸法的改进方法，它不需用加压，用氧气代替空气。硫化铜矿是在氧一氨一硫酸铵系统中，于温度373K、接近常压下，在密封搅拌槽中进行浸出的。过滤后的浸出渣经浮选回收残存的铜和贵金属，用Lix-65N萃取剂萃取浸出液中的铜，然后用电解沉积法获得阴极铜。此法的原则流程示于图1。氨性介质浸出法适用于镍铜精矿、鼓风炉炼锌(帝国熔炼法)的铜浮渣及其他含铜废料的浸出。

氯化物浸出法 人们早就致力于研究铜矿的氯化物浸出，所用的浸出剂有氯化铁和氯化铜。氯化物浸出法之所以引起人们的重视，是由于它在常压和适当的温度下，氯化物可以分解较惰性的黄铜矿，而氯化物本身又可以在流程中循环使用。但由于操作和设备的材料问题没有得到解决，氯化物浸出法的研究工作，一直进展缓慢。20世纪70年代，出现了一种以塞梅特(Cymet)法命名的氯化物浸出法，1973年进行了半工业试验，并随后建立了工业试验厂。

杜瓦尔(Duval)法是美国杜瓦尔公司发明一种氯化物浸出法，采用氯化铜作为浸出剂，浸出过程分四个阶段。(1)氧化段：原料用FeCl₃和CuCl₂浸出，浸出温度413K，压力0.276MPa，浸出过程最好用氧气。(2)还原段：用还原剂将氧化段的CuCl₂还原成Cu₂Cl₂。(3)电解：在隔膜电解槽中进行，铜在阴极析出而被提取，部分CuCl₃再生为Cu₂Cl₂。(4)再生和清除杂质。用空气或氧气使电解残液中的FeCl₂再生成FeCl₃，浸出的铁以氢氧化铁除去。曾于1975年建成并投产了一座年产32500t电解铜的杜瓦尔法生产厂。

戴克斯太克(Dextec)矿浆电解法是澳大利亚戴克斯太克冶金公司发明的一种氯化物浸出法，其工艺独特。方法的实质是在氯化物(如NaCI)溶液中用空气氧化黄铜矿，在浸出铜矿物的同时实现除铁，并在阴极产出电解铜粉。它的原则流程如图2。这种方法经十多年研究于20世纪90年代初停止了试验。

焙烧-浸出法 由于稀硫酸不能直接分解硫化铜矿物，硫化铜精矿必须经过在923～973K温度下的硫酸化焙烧，使铜的硫化物转变成能被稀硫酸溶解的铜的硫酸盐。焙砂用含硫酸的电解废液浸出，并在浸出的同时净化除铁，浸出液送电解沉积产出电解铜。

在扎伊尔和赞比亚用这种方法处理铜钴精矿已有几十年的历史。美国在20世纪70年代也建立了用焙烧浸出法同时处理硫化铜矿和氧化铜矿的大规模生产厂。中国在20世纪60年代也曾建立了一批小规模的焙烧一浸出法铜生产厂，它们的年产能力一般为300～800t电解铜，但自20世纪70年代以来这些工厂已相继关闭。

这种方法还可以考虑与堆浸联合，如果在焙烧一浸出法工厂附近有可以采用堆浸的氧化矿和废矿石，就可以将焙砂浸出的矿浆直接排到堆场，然后从堆浸液中萃取回收铜，这不仅可以利用废酸，还可以省掉固液分离作业。焙烧一浸出法的原则流程见图3

方式 湿法炼铜的浸出方式分为渗滤浸出和搅拌浸出。

渗滤浸出 一种被广泛采用的浸出方式，适用于粒度较粗的矿石和已经爆破松动的矿体。酸性浸出剂通常从矿层顶部喷洒，溶液中的酸与矿石中的酸溶铜反应，生成的硫酸铜透过矿层渗滤出来。渗滤浸出包括堆浸、就地浸出和槽浸浸出。

(1)堆浸。包括废矿堆浸出和矿石堆浸，前者是用来处理常规采矿法的低铜废弃矿石，常为露天作业，将岩矿聚为大堆(以百万吨计)，浸出剂从矿堆表面洒布；后者是将地表氧化矿破碎而聚成矿堆，一般达10～50万t规模，矿堆内的矿块较废矿堆浸的略小。

(2)就地浸出。先用炸药就地破碎矿石，不用移动矿石，浸出剂从矿石表面洒布。这种方法用于处理低品位的地表铜矿床或地下铜矿床。但浸出前必须注意地下岩石在水力加压下的开裂情况。不管是堆浸还是就地浸出，都要求有不渗漏的基底(天然的或人工的)，以便能收集浸出液。

(3)槽浸浸出。在巨型槽子(如长25m，宽15m，深6m，处理量为3000～5000t矿石)中，用含硫酸50～100g／L的溶液浸没破碎的矿石(小于1cm)。浸出常常经历若干次浸泡放干的循环。最初几次的浸出液经净化后送去电解沉积生产电解铜，其后的浸出液用来浸出下一批新鲜矿石。与堆浸和就地浸出相比，槽浸浸出使用较浓的硫酸溶液并有较高的生产效率。

搅拌浸出 磨细的含铜物料与浸出剂一起加入设有搅拌器的槽内进行搅拌浸出，物料的粒度为95％小于75／μm，浸出液含硫酸50～100g／L。搅拌浸出的效率较高。一般说来，就地浸出和堆浸的时间以年为单位计算，槽浸浸出的时间以天算，而搅拌浸出仅需2～5h就可以完成。

除了一些氧化铜矿和经焙烧后的硫化物焙砂采用搅拌浸出之外，一般氨浸和氧化物浸出都采用搅拌浸出。