堆浸

矿物加工学术语

堆浸是用溶浸液喷淋矿堆使之在往下渗透过程中，有选择地浸出矿石中的有用成分，并从堆底流出的富液中回收有用成分的方法。按矿石品位的不同，可分为矿石堆浸和废石堆浸;按堆场地点的不同，可分为地表堆浸和地下堆浸。堆浸法主要应用于铜矿、铀矿、金矿和银矿的开采以及含有用成分的冶炼厂炉渣、选厂尾砂的处理。堆浸法工艺简单，设备较少，能耗低，因而基建投资和生产成本也低;其主要缺点是，矿石中有用成分的浸出率较低。

词语介绍

一种矿物浸出工艺。此法使浸出剂渗入矿石堆而溶出有用组分。西班牙是最早使用堆浸技术的国家，1752年即用此法浸出氧化铜矿石。20世纪50年代末中国用此工艺处理低品位的铀矿石，1967年美国矿务局开始用堆浸工艺处理低品位的金矿石。堆浸主要是指矿石堆浸和废石堆浸，就地浸出也属堆浸范畴。工业上堆浸主要用于浸出低品位的铀矿石、氧化铜矿石和金矿石。

就地浸出是利用渗滤直接浸出矿体内的目的组分的方法。操作时在勘测好的采场地面上分区钻孔(分注入孔和回收孔)，将浸出剂由注入孔注入矿体中，通过矿体裂隙毛细管作用溶浸矿体内的有用组分，再经回收孔将浸出液抽至地面作进一步处理。就地浸出可省去建井、采矿、运输、破碎、磨矿、物理选矿及固液分离等作业，将浸出作业移至地下矿体内，尾矿就地废弃堆存，具有明显的经济效益和保护环境效益。但就地浸出对矿体的生成条件要求很严，矿体应具有良好的渗透性，矿体周围有相应的不透水层，基岩稳定，地下水位低，有利于浸出液的回收。由于就地浸出的制约因素多，主要用于从地下采空区的残矿中回收铜和铀。20世纪80年代中期中国采用就地浸出法对爆破后的铀矿体进行浸出，大幅度降低了生产成本。

浸出机理过程

向矿堆间歇喷淋的溶浸液，并未充满矿石块之间的空隙，只在矿石块表面形成一层溶浸液薄膜。堆浸时，通过对流扩散作用(喷淋时)和分子扩散作用(停喷时)，浸出矿石中的有用成分，汇入富液流，从堆底流出。浸出过程可分为三个阶段：第一阶段，喷淋的溶浸液附着在矿石块表面，并沿矿石裂隙和孔隙向内扩散，挤出裂隙和孔隙水;第二阶段，溶浸液与矿石中的有用成分接触，发生化学反应，生成可溶化合物或络合物;第三阶段，由于其浓度比矿石块表面的要高，通过分子扩散作用沿裂隙和孔隙向矿石块表面运动，并在重力作用和对流扩散作用下离开矿石表面向下运动，汇入富液流。

堆浸工序

堆浸工序包括矿石准备、浸垫建设、筑堆、溶浸液配制、布液和集液、富液(贵液)加工处理。

矿石准备

包括破碎、筛分或制粒和预处理。为了提高矿石的可浸性及浸堆的渗透性，避免出现液流不匀、堵塞、沟流等现象，提高金属回收率、降低溶液的消耗和提高浸出效果，必须将矿石破碎到适于浸出的块度，并达到合理的块度组成。根据矿石的矿种、矿物成分和裂隙率的不同，对石块及其组成的要求也不同。如美国的铜矿和铀矿石的堆浸中，矿石块度在25～100mm的范围，块度大于100mm的不要超过20%，对金矿和银矿石，块度在2.5～25mm范围内的矿石应大于60%。对于含粘土或矿粉较多的矿石，需细碎到6mm以下进行制粒，即在碎矿料中添加一定量的水(30～40kg/t)和溶浸液(25kg/t)混合后，在制粒机中搅拌，使粘土和矿粉粘结于粗颗粒上形成粒状矿料，干燥后即可用于筑堆。如果矿料中-0.075mm的粘土和矿粉含量较高时(8%～10%)，还需添加粘结剂，常用的粘结剂有水泥(2～4kg/t)或石灰(1.5～5kg/t)。有时在制粒过程中，添加溶浸液，将矿石进行预处理。制粒和预处理的目的主要是提高浸堆的渗透性和矿石有用成分的浸出率。

浸垫建设

为了汇集富液和防止溶液渗漏，在筑堆前，堆场需要进行底部修整和铺垫(或称铺底)。建设浸垫的材料有粘土、砂子、砾石、尾矿、沥青、钢筋混凝土、塑料薄膜或橡胶塑料板等。视材料不同，垫层厚度一般在300～600mm，在垫层上用块矿铺砌纵向与横向排液沟，最后在整个底板再铺一层大块矿石，以保护底垫。

筑堆

筑堆的目的是使矿堆具有良好而均匀的渗透性，并保证边坡不会坍塌。矿堆的高度主要取决于矿堆的渗透性、溶浸液中溶浸剂含量，以及筑堆设备和方法等。金矿堆高度一般为1～4m，铜矿和铀矿堆的高度一般为3～30m。矿堆的矿石量，一般从几百吨到几十万吨，也有上百万吨的贫铜矿堆。筑堆方法有多层构筑法、多堆筑堆法、斜坡筑堆法和移动桥式筑堆法等。筑堆设备主要有铲运机、前端式装载机、自卸汽车、推土机、带式输送机和专用筑堆机等。

溶浸液配制

用水与溶浸剂按一定的配方，配制成用于从矿石中浸出有用成分的溶液或溶浸液，又称工作液。溶浸液的配方及其用量主要是根据矿种、矿物成分和化学成分来确定。在工业规模的堆浸中，可供选择的溶浸剂有H2SO4、HNO3、HCl、Na2CO3、NaHCO3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、Fe2(SO4)3、NaCl、KCl、Nal、Kl、(NH4)2SO4、空气、氧、高锰酸盐、含氮氧化物、过氧化氢和氯酸盐等。为了加速硫化矿和某些氧化矿有用成分的浸出，在溶浸液中还加入细菌液。某些铀矿、铜矿和金的细菌浸出已成功地用于生产。

布液和集液

布液就是将溶浸液均匀地喷洒在矿堆顶部表面上。由配液池、泵、输液管以及铺设于矿堆上的喷淋管和喷淋器等组成布液(喷淋)系统。喷淋管常用塑料管，喷淋器常采用摇摆式的。对喷淋的要求，一是要使溶浸液均匀地喷淋在矿堆上，二是要达到所需喷淋强度，即单位时间内在单位面积上的喷淋量，通常为0.1～0.4L/m·min。在堆浸过程中，喷淋时间约占总时间的1/3～1/2;除喷淋方式外，还有溉灌和滴灌等布液方式。堆浸的集液方式较为简单，来自堆底的富液经液沟汇入集液池，然后用泵输送至车间加工处理。

富液加工处理

从富液中回收金属的工艺技术根据矿种而定：提取铀，常用萃取和离子交换沉淀法和溶剂萃取——电积法;提取金，常用活性炭(或离子交换树脂)吸附——解析——电积法和置换沉淀法。

历史及展望

堆浸最早用于铜矿，中国早在西汉时期，就有用水浸氧化酸性铜矿，而后用铁置换铜的记载。1752年西班牙的里奥·廷托(Rio Tinto)铜矿进行了堆浸生产试验。1941年，美国开始用堆浸开采贫铜矿石;从60年代开始，铀矿和金银矿用堆浸。1982年美国用堆浸法生产的金和银已占总产量的20%和10%。法国的大部分铀来源于堆浸。

在适用于常规方法开采的富矿逐渐减少的情况下，由于堆浸的生产成本较低，而其工艺技术又日臻完善，所以堆浸生产规模将不断扩大，堆浸的应用范围也将越来越广泛。

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