浸出採礦

浸出採礦，又稱溶浸採礦，是指根據某些礦物的物理化學特性，將溶浸劑注入礦層或礦堆，在化學浸出、熱力、質量傳遞以及水動力等作用下，實現對地下礦床或地表礦石中有價礦物由固態轉到液態或氣態的轉化並進行有效同收，以此來達到以低成本生產開採礦床的目的。當前主要有三種浸出採礦技術：廢石地表堆浸法、井下廢石原地浸出法和尾礦微生物浸出法。

基本介紹

• 中文名：浸出採礦
• 外文名：Leaching mining
• 別稱：溶浸採礦
• 領域：礦產開發

概述

礦產資源是人類社會發展與生存的必要生產資料之一，對促進社會經濟的進步，實現國家建設的快速發展具有十分重要的意義。因此，重視礦產資源的開採，實現礦產資源產量的提高己經成為各個國家礦產開採事業的重中之重。隨著我國經濟的發展，對資源日趨需要，然而現在我國採礦通常是采主棄副，采富棄貧，采易棄難。因此提高效率，增強經濟性成為開採礦產資源的首要要求。浸出採礦就是這樣的一種方法。所謂的浸出採礦技術就是指根據某些礦物的物理化學特性，將溶浸劑注入礦層或礦堆，在化學浸出、熱力、質量傳遞以及水動力等作用下，實現對地下礦床或地表礦石中有價礦物由固態轉到液態或氣態的轉化並進行有效同收，以此來達到以低成本生產開採礦床的目的。當前主要有三種浸出採礦技術：廢石地表堆浸法、井下廢石原地浸出法和尾礦微生物浸出法。

浸出採礦歷史發展

新中國建立以來，金屬採礦業發展很快，浸出採礦技術也有相應的發展。60年代末期即著手進行試驗，70年代已有不少礦山在生產中採用。初時浸出採礦僅作為傳統採礦方法的一項補充，以收殘利廢為主要目的，回收尾礦、廢石及殘留礦體中的有價金屬。鑒於我國金屬礦產資源雖較豐富，但某些礦藏品位偏低，成分複雜，不易選冶;加之工業建設所需要能源與資金目前還不甚寬裕，因此，浸出採礦作為一種投資省、見效快、成本低的新工藝出現，現正日益受到更大的關注。

國內對浸出採礦新工藝的科研工作開展較晚。60年代末及70年代初，中南礦冶學院、中國科學院微生物研究所等大專院校及科研單位曾先後在湖南水口山、安徽銅官山、江蘇寶華山等處進行銅礦的池浸、堆浸及地浸試驗，取得了初步成果。1972年9月，在水口山召開了首次學術討論會，交流了有關銅礦浸出採礦的經驗，“有色金屬”於1973年第二期及“重金屬冶煉”1973年第六期均有報導並選登了部分論文。1979年12月又在東鄉召開了浸出採礦中提取冶金工藝學術討論會，對浸出一萃取一電積煉銅工藝流程進行了技術鑑定。在這兩次會議推動下，十多年來浸出採礦的科研工作取得了一定進民迄今為止，從事這方面科研試驗的大專院校及科研單位已達十餘所，大、中、小型礦山也近20座，其中有銅礦、鈾礦、錳礦和鑽鎳礦[。據文獻報導，已在以下幾個方面取得較重大的成果：(1)銅鈾共生礦的浸出；(2)小型銅礦的堆浸，次生貧鈾礦的地下浸出與堆浸；(3)高硫錳礦及菱錳礦的浸出以回收二氧化錳；(4)含砷硫化鑽礦的浸出以回收鑽；(5)黃銅礦精礦的浸出；(6)鎳鑽黃鐵礦的浸出等;關於浸出過程機理及不同類型礦石的浸出方式，也在研究之中。除此之外，據了解，目前有關部門正在對江西一銅礦體及東北一鈾礦體的地質水文條件等進行詳細調查，著手研究對此二礦體採用原地浸出採礦的技術可行性和經濟合理性，以使在我國首次並展土業規模的原地浸出採礦試驗研究工作。

必須指出的是：上述料研試驗的規模仍較小，大多是由各部門分頭進行，由於擔負的任務不同，不免各有所側重，這就使科技工作至今仍停留在局部工序的試驗與單元作業的改革上，而未能從浸出採礦這一整體概念出發，制定全面規劃，加強統一領導，組織採礦，地質、冶金、生物等各方面科技力量共同進行。這是我國的浸出採礦科研工作進展不快、大大落後於先進工作國家的重要原因。

浸出採礦在我國具有悠久的歷史。早在11世紀即已達到相當大的生產規模和較先進的技術水平。膽銅法實質上即利用天然水作溶浸劑的原地浸出採礦的雛型。可惜由於社會、政治及經濟等原因，這一技術後來沒有得到相應的發展。

新中國建立以來，浸出採礦的科研工作已取得一批重要成果，特別在銅、鈾、錳礦方面，進行了大量的試驗，並已開始在生產中套用，不過規模均不很大，套用範圍有限，工藝技術水平較低;與近十年來浸出採礦發展較快的先進工業國家相比，還有很多距離。

浸出採礦原理

浸出採礦，系一種新採礦工藝。此法利用適當的化學溶劑並藉助於某些微生物的生物化學作用，可有效地溶解礦石中的絕大部分有價金屬，然後通過適當的方式，從所得的浸出液中回收並製成金屬產品。此法優於常規採礦方法之處在於其不但能改善地下或露天的工作條件和大大減輕環境污染，而且特別適用於開採因品位過低、或埋藏過深，無法經濟地進行開採的次邊緣礦體或礦床。尤有進者，該法為直接從礦石或礦床中就地提鍊金屬提供了可能，與過去沿用的常規采一選一冶工藝流程比較，此法簡單得多，因而生產成本也比較低廉。而具有代表性的地浸采鈾通常是通過地表的不同種類、由一定格線組成的工藝鑽孔(注液孔之間保持一定距離的抽液孔)系統來實現的技術。其實質在於使鈾金屬有選擇地由原地轉移到溶液中，再通過抽液孔將溶浸液提升到地面，在地表工廠中萃取回收溶液中得到礦。典型流程如下：

廢石地表堆浸法

地表堆浸法是指將溶浸液噴淋在破碎而又有孔隙的廢石或礦石堆上，在其滲濾的過程中，有選擇性溶解和浸出廢石或礦石堆中的有用成份，將浸出堆底部的浸出液匯集起來進行提取並同收金屬的方法。這種地表堆浸法是我國套用最早並且套用最為廣泛的浸出採礦方法。它一般適用於處理邊界品位以上且氧化程度深，不宜採用選礦法處理的礦石以及處理邊界品位以下具有同收利用價值的貧礦和廢石的金屬生產。同時在化學成份比較複雜，甚至含有害伴生礦物的複雜難處理的礦石中的套用也比較常見。在實際操作過程中，按照其浸出地點和方式的不同，可以將其分為地下堆浸法和露天堆浸法兩種，其中地下堆浸法當前主要套用於處理地下殘留礦石或礦體。在使用過程中如果這些礦體或礦柱比較牢固並且采動困難時，一般會預先進行鬆動爆破，以此來提高堆浸的效果。而露天堆浸發則套用於處理己采至地而的低品位礦石、廢石和其它廢料。

井下廢石原地浸出法

由於品位低，井下的一部分低品位礦石被當成廢石或者無法開採的一般會採用井下廢石原地浸出法。所謂的原地浸出法，又稱為地下浸出法，它包括地下就地破碎浸出和}地下原地鑽孔浸出兩種。一方而，地下就地破碎浸出就是指利用爆破法就地將地下礦體中的礦石破碎並且使其達到預定的合理塊度，從而將廢棄礦石就地產生微細裂隙發育、級配合理、塊度均勻以及滲透性能良好的礦堆並布灑溶浸液，以此來有選擇性地浸出礦石中的可利用金屬。此外，在這個過程中一般要將浸出的溶液收集後轉輸地而做進一步的加工同收金屬，而浸後產生的尾礦要在礦區進行就地封存處置。由於溶浸礦山與常規礦山相比，更有利於實現礦山機械化與自動化以及礦區環境的保護，並且其基礎建設具有投資比較少，建設周期短、生產成木低等方而的特點，因此，該種技術方法很有發展套用的前景。目前在我國，尤其是鈾、銅等金屬礦床試驗研究方而己經得到了廣泛套用並取得了良好效果。

尾礦微生物浸出法

尾礦是礦產資源二次利用的重要原料，其金屬的浸出使用逐漸受到了人們的重視對於尾礦通過某些微生物及其代謝產物的採用，對其產生溶解、氧化、還原、吸附及吸收等作用，使礦石中的不溶性金屬礦物轉變為具有可溶性的鹽類並使其轉入水溶液中，從而為這些金屬的進一步提取創造條件的方法稱為微生物浸出法。目前，這種利用微生物的生物化學特性進行浸出採礦，被成功地套用於工業化生產中的鈾、銅和金、銀等金屬礦物的浸出生產並且止在向錳、鑽、鋅、鋁、欽等有價金屬礦物浸出生產發展。而這種微生物浸出法在我國近幾十年來發展十分迅速並且己經成為一種比較新的採礦方法，主要套用於貧礦、含礦廢石以及複雜難選金屬礦石中的有價金屬的浸出生產。

浸出採礦的優劣勢

據有關資料顯示，在我國，有70億噸金屬礦山堆存的尾礦，並且年年都在上升，而鐵礦山排尾礦就有6.3億噸，有色金屬礦山年排尾礦是1.8-2.2億噸等，對礦產資源和礦山環境都造成一定程度的威肋。在對浸出採礦技術採礦進行利用的時候不需要將礦石采出地表就不用擔心會破壞礦區的植被，也沒有廢石以及尾礦造成的污染，對礦區的環境非常有利;因其不會產生廢石和礦石自然而然的就會有很低的投資成本。更在礦山二次資源的開採中也有很重要的作用。所謂礦石二次資源的就是指在進行礦床開採、選礦的時候，在礦區範圍記憶體在部分難以堆存或遺留的廢石、尾礦以及礦坑水等各種廢棄物;除此之外，浸出採礦技術改變了工人勞動的條件，對礦產資源生產的安全起到了保護的作用。

雖然浸出採礦技術無論在國內還是國外都得到了很好的發展，而且在如次生銅礦等工業領域取得了部分的成功，但仍存在許多關鍵理論以及技術問題。

受礦石含泥沙量高、而且滲透性差、溶液分布不均還不能充分接觸礦石的影響，形成了溶浸死角和浸出盲區，對礦堆的浸出率大大降低。據資料顯示1996年的西南某金礦進行的生物堆浸試驗中以及1997年建成投產的國家“九五”重點科技攻關項目都存在一些問題，從而導致滲透性變差等不好的現象。另外，在進行浸出採礦技術進行採礦的時候，對所要溶浸的範圍很難把握好，此外溶浸液流失也非常厲害_要想改善性這類問題必須把礦床工程地質和水文地質研究相結合起來，建成一個有關於不同礦石類型的滲流和浸出的模型，很容易看出浸出過程對礦石滲透性的影響，從而可以提高溶浸液流控制技術。 從目前來看我國浸出採礦存在規模小，機械化、自動監控水平以及自動化程度都比較低等缺點，而對於原地鑽孔溶浸過程中各項技術參數的變化情沉對生產過程的全盤自動化管理的實現具有重大的意義。所以針對這些問題，加強對浸出採礦技術的研究是很有必要的。

浸出採礦的發展與套用

廢石地表堆浸法:此種採礦方法是我國套用最早最廣泛的它有其適用的地方也有不宜採用的地方法，適用於處理邊界品味以上並且氧化程度深的礦區。它也常套用於化學成分較複雜且含有害伴生礦物的複雜難處理的礦石中。我國鈾礦石的堆浸工業始於19世紀70年代，在多年的試驗研究與工業實踐後，鈾礦石的浸出率可達85%一97%。從浸出地點以及浸出方式不同來看，把它分為地下堆浸法和露天堆浸法兩種方式。根據表而意思可以看出地下堆浸法是處理地下殘留礦石或礦體的，有時事先還會進行鬆動爆破，起到提高堆浸效果的作用。井下廢石原地浸出法這種主要適用於井下的一部分低品位礦石被當成廢石或者無法開採的。把它分成地下就地破碎浸出和地下原地鑽孔浸出兩種形式。地下就地破碎浸出運用爆破法將礦石進行破碎或者使其塊度達到預定的合理的要求，並有選擇性的把礦石中的可利用金屬浸出礦石鄉尾礦微生物浸出法礦產資源二次利用的一個極其重要的原料就是尾礦，所以尾礦金屬的浸出也受到了人們的廣泛關注。尾礦微生物浸出法主要是利用一些微生物或者利用代謝產物對其產生溶解氧化還原等產生化學反應進行浸出採礦，這一方法在工業化生產中的鈾、銅等金屬礦物的浸出生產使用非常多，並且尾礦微生物浸出法在我國發展速度非常快，逐漸成為一種新的採礦方法，對貧礦、含礦廢石等有價金屬的浸出有廣泛的套用。