堆浸

堆浸是用溶浸液噴淋礦堆使之在往下滲透過程中，有選擇地浸出礦石中的有用成分，並從堆底流出的富液中回收有用成分的方法。按礦石品位的不同，可分為礦石堆浸和廢石堆浸;按堆場地點的不同，可分為地表堆浸和地下堆浸。堆浸法主要套用於銅礦、鈾礦、金礦和銀礦的開採以及含有用成分的冶煉廠爐渣、選廠尾砂的處理。堆浸法工藝簡單，設備較少，能耗低，因而基建投資和生產成本也低;其主要缺點是，礦石中有用成分的浸出率較低。

基本介紹

• 中文名：堆浸
• 外文名：heap leaching                        
• 別稱：堆置浸出
• 出現時間：1752年
• 學科：礦物加工
• 分類：礦石堆浸和廢石堆浸

詞語介紹

一種礦物浸出工藝。此法使浸出劑滲入礦石堆而溶出有用組分。西班牙是最早使用堆浸技術的國家，1752年即用此法浸出氧化銅礦石。20世紀50年代末中國用此工藝處理低品位的鈾礦石，1967年美國礦務局開始用堆浸工藝處理低品位的金礦石。堆浸主要是指礦石堆浸和廢石堆浸，就地浸出也屬堆浸範疇。工業上堆浸主要用於浸出低品位的鈾礦石、氧化銅礦石和金礦石。

就地浸出是利用滲濾直接浸出礦體內的目的組分的方法。操作時在勘測好的采場地面上分區鑽孔(分注入孔和回收孔)，將浸出劑由注入孔注入礦體中，通過礦體裂隙毛細管作用溶浸礦體內的有用組分，再經回收孔將浸出液抽至地面作進一步處理。就地浸出可省去建井、採礦、運輸、破碎、磨礦、物理選礦及固液分離等作業，將浸出作業移至地下礦體內，尾礦就地廢棄堆存，具有明顯的經濟效益和保護環境效益。但就地浸出對礦體的生成條件要求很嚴，礦體應具有良好的滲透性，礦體周圍有相應的不透水層，基岩穩定，地下水位低，有利於浸出液的回收。由於就地浸出的制約因素多，主要用於從地下採空區的殘礦中回收銅和鈾。20世紀80年代中期中國採用就地浸出法對爆破後的鈾礦體進行浸出，大幅度降低了生產成本。

浸出機理過程

向礦堆間歇噴淋的溶浸液，並未充滿礦石塊之間的空隙，只在礦石塊表面形成一層溶浸液薄膜。堆浸時，通過對流擴散作用(噴淋時)和分子擴散作用(停噴時)，浸出礦石中的有用成分，匯入富液流，從堆底流出。浸出過程可分為三個階段：第一階段，噴淋的溶浸液附著在礦石塊表面，並沿礦石裂隙和孔隙向內擴散，擠出裂隙和孔隙水;第二階段，溶浸液與礦石中的有用成分接觸，發生化學反應，生成可溶化合物或絡合物;第三階段，由於其濃度比礦石塊表面的要高，通過分子擴散作用沿裂隙和孔隙向礦石塊表面運動，並在重力作用和對流擴散作用下離開礦石表面向下運動，匯入富液流。

堆浸工序

堆浸工序包括礦石準備、浸墊建設、築堆、溶浸液配製、布液和集液、富液(貴液)加工處理。

礦石準備

包括破碎、篩分或制粒和預處理。為了提高礦石的可浸性及浸堆的滲透性，避免出現液流不勻、堵塞、溝流等現象，提高金屬回收率、降低溶液的消耗和提高浸出效果，必須將礦石破碎到適於浸出的塊度，並達到合理的塊度組成。根據礦石的礦種、礦物成分和裂隙率的不同，對石塊及其組成的要求也不同。如美國的銅礦和鈾礦石的堆浸中，礦石塊度在25～100mm的範圍，塊度大於100mm的不要超過20%，對金礦和銀礦石，塊度在2.5～25mm範圍內的礦石應大於60%。對於含粘土或礦粉較多的礦石，需細碎到6mm以下進行制粒，即在碎礦料中添加一定量的水(30～40kg/t)和溶浸液(25kg/t)混合後，在制粒機中攪拌，使粘土和礦粉粘結於粗顆粒上形成粒狀礦料，乾燥後即可用於築堆。如果礦料中-0.075mm的粘土和礦粉含量較高時(8%～10%)，還需添加粘結劑，常用的粘結劑有水泥(2～4kg/t)或石灰(1.5～5kg/t)。有時在制粒過程中，添加溶浸液，將礦石進行預處理。制粒和預處理的目的主要是提高浸堆的滲透性和礦石有用成分的浸出率。

浸墊建設

為了匯集富液和防止溶液滲漏，在築堆前，堆場需要進行底部修整和鋪墊(或稱鋪底)。建設浸墊的材料有粘土、砂子、礫石、尾礦、瀝青、鋼筋混凝土、塑膠薄膜或橡膠塑膠板等。視材料不同，墊層厚度一般在300～600mm，在墊層上用塊礦鋪砌縱向與橫向排液溝，最後在整個底板再鋪一層大塊礦石，以保護底墊。

築堆

築堆的目的是使礦堆具有良好而均勻的滲透性，並保證邊坡不會坍塌。礦堆的高度主要取決於礦堆的滲透性、溶浸液中溶浸劑含量，以及築堆設備和方法等。金礦堆高度一般為1～4m，銅礦和鈾礦堆的高度一般為3～30m。礦堆的礦石量，一般從幾百噸到幾十萬噸，也有上百萬噸的貧銅礦堆。築堆方法有多層構築法、多堆築堆法、斜坡築堆法和移動橋式築堆法等。築堆設備主要有鏟運機、前端式裝載機、自卸汽車、推土機、帶式輸送機和專用築堆機等。

溶浸液配製

用水與溶浸劑按一定的配方，配製成用於從礦石中浸出有用成分的溶液或溶浸液，又稱工作液。溶浸液的配方及其用量主要是根據礦種、礦物成分和化學成分來確定。在工業規模的堆浸中，可供選擇的溶浸劑有H₂SO₄、HNO₃、HCl、Na₂CO₃、NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃、NH₄HCO₃、Fe₂(SO₄)₃、NaCl、KCl、Nal、Kl、(NH₄)₂SO₄、空氣、氧、高錳酸鹽、含氮氧化物、過氧化氫和氯酸鹽等。為了加速硫化礦和某些氧化礦有用成分的浸出，在溶浸液中還加入細菌液。某些鈾礦、銅礦和金的細菌浸出已成功地用於生產。

布液和集液

布液就是將溶浸液均勻地噴灑在礦堆頂部表面上。由配液池、泵、輸液管以及鋪設於礦堆上的噴淋管和噴淋器等組成布液(噴淋)系統。噴淋管常用塑膠管，噴淋器常採用搖擺式的。對噴淋的要求，一是要使溶浸液均勻地噴淋在礦堆上，二是要達到所需噴淋強度，即單位時間內在單位面積上的噴淋量，通常為0.1～0.4L/m·min。在堆浸過程中，噴淋時間約占總時間的1/3～1/2;除噴淋方式外，還有溉灌和滴灌等布液方式。堆浸的集液方式較為簡單，來自堆底的富液經液溝匯入集液池，然後用泵輸送至車間加工處理。

富液加工處理

從富液中回收金屬的工藝技術根據礦種而定：提取鈾，常用萃取和離子交換沉澱法和溶劑萃取——電積法;提取金，常用活性炭(或離子交換樹脂)吸附——解析——電積法和置換沉澱法。

歷史及展望

堆浸最早用於銅礦，中國早在西漢時期，就有用水浸氧化酸性銅礦，而後用鐵置換銅的記載。1752年西班牙的里奧·廷托(Rio Tinto)銅礦進行了堆浸生產試驗。1941年，美國開始用堆浸開採貧銅礦石;從60年代開始，鈾礦和金銀礦用堆浸。1982年美國用堆浸法生產的金和銀已占總產量的20%和10%。法國的大部分鈾來源於堆浸。

在適用於常規方法開採的富礦逐漸減少的情況下，由於堆浸的生產成本較低，而其工藝技術又日臻完善，所以堆浸生產規模將不斷擴大，堆浸的套用範圍也將越來越廣泛。