地下浸出

地下浸出，是從原地埋藏條件下的礦石中有選擇性地浸出有用成分的水冶流程。此時，在地表得到的不是礦石，而是含金屬離子的化學溶液，金屬離子隨後被有選擇地吸附並從溶液中分離出來。

在地下浸出過程中，溶浸劑在人工製造的試劑溶液流和專門的抽注液系統作用下沿礦層或堅硬岩石的孔隙和毛細裂隙運動。在充水的疏鬆沉積岩層中，溶浸劑實際上滲入所有的裂隙；而在不充水的裂隙岩石中，溶浸劑開始沿主幹裂隙、然後則沿毛細裂隙及亞毛細裂隙以較慢的速度滲透，因而礦石的浸出是不均勻的。

基本介紹

• 中文名：地下浸出
• 外文名：underground leaching
• 學科：採礦工程
• 試劑：溶浸劑
• 套用領域：鋅、鋁、鎢、鉬等礦石分離
• 分類：直接浸取/地下堆浸

方法介紹

地浸有兩種方式，一種是地下直接浸取，即將浸取溶劑直接引進礦床以浸取有價金屬的 方法，稱為溶液採礦或化學採礦，適用於處理那些礦床地質條件和礦物學特性適宜，用常規開採技術不經濟的零散的礦石。另一種是地下堆浸，適用於處理儲量大、品位低，不宜露天開採又不值得進行常規開採的貧礦。

目前，世界上大約15%的銅，80%以上的鋅，幾乎全部的鋁、鎢、鉬都是通過浸出使之與礦物原料中的其他組分得到初步分離的。

地下浸出流程

從就地埋藏條件下的礦石中浸出金屬的水冶流程有兩種：從堅硬岩石中浸出和從疏鬆沉積物中浸出。在由堅硬岩石構成的礦床中，採用的流程是：先用鑿岩爆破工程使礦體破碎(或疏鬆)，然後將礦石築堆，或造成崩落帶(圖1.1)。

礦體的破碎可採用不同的開採系統來實現，這些方法包括留礦法和在回採區用深孔進行強制性的分層崩落乃至核爆炸)。選擇那一種方法，取決於礦體的形態、厚度及埋藏條件。從保留在井下的礦石堆或崩落帶中的礦石中浸出金屬，採用溶浸劑噴淋法。

從疏鬆、含水的水平或緩產狀沉積岩層中採礦時，則利用各種從地表施工的垂直鑽孔系統，這些鑽孔中有些是注液孔，有些是抽液孔。當礦床埋藏較淺時，抽液孔可用排水廓道或平巷代替。

在疏鬆沉積岩中進行金屬的地下浸出時，從注液孔中注入能使含有有用成分的礦物溶解的試劑。注入的試劑溶液沿礦體流向抽液孔，並把被溶解的金屬帶出地表(圖1.2)。

也可能採用由礦山井巷和從地表或從巷道中施工的注液孔組成的聯合系統。開採銅礦時曾設計了一種聯合系統，利用核爆炸破碎礦石，然後用地下平巷回收含礦的浸出液。還有一種經常採用的順便浸出含礦團填料中金屬的流程選擇地下浸出流程，要考慮具體的地質-水文地質條件及其他自然條件(成因，物理性質、滲透性、充水程度、礦石物質成分、埋藏深度等)。在一般情況下，用地下浸出方法採礦可采儲量會增加，而邊界品位可降低。降低工業標準使我們有可能更多地采出留於地下的儲量。用地下浸出法開採的礦床儲量可多可少。最低邊界品位主要決定於所允許的開採損失指標。

套用條件

為了有效地實現地下浸出，必須具備以下基本條件：金屬轉入溶液的速度是可以接受的； 礦體記憶體在溶液循環的條件，即含礦岩石其有滲透性；溶浸劑有選擇性地溶解要開採的金屬礦物。而不溶解圍岩；溶浸劑和所得到的化學溶液不堵塞被浸礦石的孔隙和毛細裂縫；頂底板岩層中的滲漏現象應當最少；應採用高效率的山地工作使緻密的結晶岩石預先破碎，以便使礦物充分裸露。

是否符合這些條件，在對礦床進行預先評價時可以做出結淪。這一評價應根據開採、地質和水文地質條件、原始礦石的成分及專門的技術加工試驗結果進行。地下浸出工藝流程的選擇，決定於最完全、最經濟有效地從礦石中提取金屬的可能性。這取決於含被浸出成分的礦石類型、礦石的物理機械性質(孔隙度、圍岩及礦石的滲透係數、礦石強度)等因素。大多數含礦層和含水層相一致的礦床都符合上述條件。

為了實現緻密堅硬礦石中金屬的地下浸出，需要用鑿岩爆破工程預先將礦石破碎到一定塊度。在進行銅和鈾的地下浸出時，使用礦物酸鈉和銨的碳酸鹽、重碳酸鹽溶液作溶浸劑；在浸出金時，則使用氰化物或硫脲溶液。

那些由地下水把金屬從蝕源區搬運來並沉積在疏鬆透水層中有利的地球化學和吸附壘中的外生後生礦床，最符合地下浸出所要求的基本條件。在這類礦床中，大部分礦石礦物易溶，地下浸出實質上是一種解吸過程。當從結晶礦石中浸出金屬時，其動力學決定於溶浸劑在孔隙和毛細裂隙內的運動力學；而從疏鬆沉積物中浸出時，則決定於溶浸劑沿含礦層滲透的速度。

與所有的工藝流程一樣，地下浸出也應當按照具有最佳參數和相應的技術經濟指標的方案來實現。

浸出劑

工業上常用的浸出劑有酸、鹼、鹽、氨等水溶液。浸出劑的選擇主要依據被處理固體原料的特性、浸出效果和經濟因素，即既要得到高的浸出率和好的分離效果(浸出劑選擇性好)，又要來源廣、價格便宜、使用方便、可回收利用和利於環境保護。此外，浸出劑的選擇還要考慮與隨後作業的合理銜接。

浸出成分的溶解形式主要有： (1)簡單溶解；(2)無價態變化的溶解；(3)有氧化-還原反應的溶解；(4)有配合物生成的溶解。

(1)簡單溶解。固體物料的某些化合物本身易溶於水，在浸出時可簡單溶入水中。例如黑鎢精礦蘇打燒結料中Na₂WO₄的溶出和鋅焙砂中ZnSO₄的溶出。

(2)無價態變化的溶出。固體物料中某些組分與浸出劑作用時沒有發生價態變化的溶出。例如鋅焙砂中的ZnO、MgO和ZnO·Fe₂O₃用硫酸浸出時生成ZnSO₄、MgSO₄和Fe₂(SO₄)₃進入溶液，白鎢精礦Ca-WO₄ 用鹽酸浸出時生成鎢酸H₂WO₄。

(3)有氧化-還原反應的溶出。固體物料中某些組分在浸出過程中發生價態變化。例如閃鋅礦ZnS的加壓氧浸出，其中的硫便被氧化成元素硫留在浸出渣或氧化成SO2-4進入浸出液。

(4)有配合物生成的溶出。固體物料中某些組分在浸出過程中生成配合物進入溶液。例如紅土礦經還原焙燒後的氨浸出，鎳與氨以配位離子形態進入溶液;自然金礦的氰化物浸出，金與氰根形成金-氰配合離子進入溶液等。

原地浸出採礦

原地浸出採礦是一種在天然埋藏條件下，通過溶浸劑與礦物的飢學反應選擇性地溶解礦石中的有用組分，而不使礦石產生位移的集采、選、冶於一體的新里開採方法。利用原地浸出的方法來開發鈾礦資源則稱為“原地浸出采鈾”，簡稱“地浸署鈾”。地浸是融地質學、水文學、化學、濕法冶金、環境工程等於一體的綜合性採礦技術，炙各學科交叉和滲透發展的結晶。

地浸采鈾是在原地埋藏條件下，通過浸出劑與礦物的化學反應選擇性地溶解礦石中的有用組分——鈾，並隨後在反應帶中提取形成的含鈾化合物溶液的新型鈾礦開採方法。它是通過從地表鑽進至含礦層的鑽孔將按一定比例配製好的浸出劑注入到礦層，注入的浸出劑與礦石中的有用成分接觸，發生化學反應，生成的可溶性化合物在擴散和對流作用下離開化學反應區，進入沿礦層滲透遷移的溶液液流中。溶液經過礦層從另外的鑽孔提升至地表，抽出的浸出液輸送至水冶車間經過離子交換吸附、淋洗、沉澱或溶劑萃取等處理工藝，最後得到合格產品。地浸工藝原理如圖所示。