摘要：為了提高礦石堆浸浸出的效率，本文主要對浸堆的構(gòu)筑、礦石性質(zhì)、布液的方式以及溶浸液等多種因素進(jìn)行了綜合性分析，并充分結(jié)合了有關(guān)實施工藝，探討了主要的解決方法，并為在微生物作用下提高礦石堆堆浸浸出效率提供了明確的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：礦石堆浸,浸出率,影響因素

前言

溶浸采礦目前主要可以分為堆浸法、地浸法以及攪拌浸法。堆浸法指的是在地表的適宜位置中對礦石進(jìn)行筑堆，并利用一定的布液方式將相應(yīng)的溶浸液浸入到礦堆中，從而使溶浸液在礦堆的滲濾作用下可以對浸出的成分進(jìn)行針對性的選擇，之后收集在浸堆底部中流出的富液，最后依靠萃取電積法回收其中的貴重金屬。堆浸技術(shù)主要用于一些低端金礦產(chǎn)品的處理，目前我國很多礦石處理技術(shù)存在浸出效率低以及生產(chǎn)周期長的缺點(diǎn)，因而為了有效提高礦石的浸出效率，對浸出率的影響因素進(jìn)行探析，就顯得尤為重要。

一、影響浸堆浸出率低下的主要因素

堆浸效率低下的影響因素主要包括礦石粒度、礦石性質(zhì)以及浸堆構(gòu)筑、浸出時間以及浸出環(huán)境等，其中決定性因素是礦石本身的性質(zhì)。

礦質(zhì)性質(zhì)主要指的是礦石結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、氧化性、堅固性以及硬度等。針對我國目前的技術(shù)進(jìn)行分析，針對結(jié)構(gòu)較為疏松且發(fā)育較好的礦石而言，浸出效率較高且針對性較好。然而，針對粘土含量較高的礦石而言，浸出效率較低會阻礙溶浸液擴(kuò)散。同時因礦石中含有一些堿性物質(zhì)，例如鈣、鐵以及鉛等化合物，也會對金屬的溶解率造成一定的影響，消耗掉更多的溶浸液。針對碎脹性良好的礦石來說，對溶浸液浸出有一定的促進(jìn)作用,反之，針對碎脹性較差的礦石而言，因其滲透性較差，因而不利于滲流。若是礦石的氧化性較好就極易溶解在稀硫酸中，并且這種反應(yīng)在室溫下反應(yīng)的速率會加快。

若是浸堆的構(gòu)筑不當(dāng)也會導(dǎo)致浸出率低下，地表上的礦堆構(gòu)筑在通常情況下會通過裝載機(jī)來進(jìn)行筑堆。在用運(yùn)載車來進(jìn)行筑堆的過程中，最主要的問題就是因車輪碾壓導(dǎo)致的礦堆滲透性下降。

在通常情況下，礦石的粒度越細(xì)，表明礦石顆粒中表面積就越大，浸出的效果就越好，同時浸出周期以及浸出率也會有所提高。

溶浸液的配置過程對礦石浸出來說，同樣具有非常重要的作用，在進(jìn)行實際工業(yè)生產(chǎn)之前，首先一定要進(jìn)行搖瓶試驗，進(jìn)而確定溶浸液的主要配置比例，例如在zvd07s2Obtcw0KJMWGsONA==采用H2SO4溶液進(jìn)行浸出的過程中，H2SO4溶液的配比為按1：4.5的比例將水以及濃H2SO4溶液進(jìn)行混合?，F(xiàn)階段礦石堆浸液中采取的主要的溶浸藥劑的成分為堿以及酸溶浸液。例如針對銅礦石可以采用H2SO4溶液，稀土礦物可以采用NaOH溶液，鈾礦石也可采用H2SO4溶液等等。

二、相關(guān)影響因素的分析與解決

1.礦石性質(zhì)

礦石的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、硬度以及氧化性等特性，在通常情況下是固定不變的，只有在礦石可浸的條件下，通過其他有關(guān)因素的優(yōu)化控制，才能達(dá)到最佳的浸出率。

2.浸堆的構(gòu)筑

浸堆構(gòu)筑的方式在很大程度上對礦堆的滲透性會帶來極大的影響，通常情況采用的是倒推式的筑堆方式，這樣就不必使車輛在礦堆上行走，有效地防止了礦堆被壓實以及礦石顆粒發(fā)生偏折的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而保持了礦堆自然成堆的良好的滲透特性。

依據(jù)Boussinesq的有關(guān)理論，在裘布進(jìn)行假設(shè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合堆浸相關(guān)工藝，就可以得出二維滲流浸潤面的有關(guān)模型：

x（Kxhx）+x（Kyhz）+W=μht

在上式中：KX以及Ky分別表示的是堆浸礦堆在x以及y方向上的滲流系數(shù),其中h為浸潤面中某一位置處到礦堆底板隔離層的高度,其中W表示的溶浸液中噴淋的強(qiáng)度,μ表示的此溶浸中的粘度系數(shù),x以及y表示是在浸潤面上某一點(diǎn)分布的縱坐標(biāo)在x以及y方向上的變化率,ht表示是浸潤面中某一位置到礦堆底板隔離層中高度隨時間的變化率。

3.粒度分布

由圖1我們可以得知，在礦石粒度增加的條件下，浸出率也會逐漸下降，當(dāng)粒度為200mm時，浸出效率僅為40%。但是受到破碎成本的影響，礦石顆粒不能無限制地破碎下去，同時也會增加礦堆中的含泥量，導(dǎo)致勾流現(xiàn)象出現(xiàn)，對布液的浸出也會帶來一定的影響，導(dǎo)致浸出效率降低。

因而，針對礦石塊度我們有必要進(jìn)行相應(yīng)地優(yōu)化，并結(jié)合礦石的一般性質(zhì)以及其他因素，通過室內(nèi)試驗以及建立數(shù)學(xué)模型等方式，確定浸出率以及粒度、礦石塊度之間的關(guān)系，從而獲得最佳的浸出率。

4.布液方式及強(qiáng)度

（1）布液方式

在堆浸方法中，通常情況下，我國采取的是噴淋的方式對礦堆進(jìn)行布液，并且大多數(shù)采用的是旋轉(zhuǎn)搖擺式的噴頭?，F(xiàn)階段，我國國內(nèi)新推出了一種經(jīng)改進(jìn)之后的噴頭，也就是旋轉(zhuǎn)漫射式噴頭，經(jīng)實踐得知，這種噴頭的使用效果較好。

另一方面，也可以通過在礦堆內(nèi)部設(shè)置一些滲透類型的裝置來不斷增強(qiáng)礦堆具有的滲透特性。滲透器主要可以分為百葉窗式以及管式兩種類型。也能在礦堆中采取直接布液的方式，其中布設(shè)的方法主要是在礦堆構(gòu)筑完成之后，利用人工鉆孔的方式來進(jìn)行施工，同時也在筑堆之前，就預(yù)先布置好之后再采取移動式的吊車筑堆方式來進(jìn)行筑堆。其中砂井可采用現(xiàn)場進(jìn)行灌注的方式，同時也能采用疏干地下水中常用的塑料排水板。

（2）布液強(qiáng)度

礦堆中非飽和以及飽和區(qū)中的分界面是一種橢圓形的曲面，會隨著浸潤強(qiáng)度的增大而逐漸升高。當(dāng)布液強(qiáng)度達(dá)到一定程度時，浸潤面中的高度和形狀就會保持在一個動態(tài)的平衡下，同時，在飽和區(qū)中礦石顆粒就會在溶浸液作用下全部浸泡，此時溶浸液就會圍繞礦石顆粒做繞流運(yùn)動，具有一定的攪拌作用，對金屬向溶浸液中擴(kuò)撒和溶解具有一定的促進(jìn)作用。因而，一些學(xué)者認(rèn)為，在飽和區(qū)中有用物質(zhì)的浸出效果要強(qiáng)于非飽和區(qū)。并且在礦堆中飽和區(qū)的大小以及浸潤面的高低對浸出效果也帶來了一定的影響。但是在通常情況下，布液的強(qiáng)度也不宜過大，否則會對礦堆表面造成沖刷，形成泥化現(xiàn)象，也會擴(kuò)大成本投入。因而在實際情況下，要依據(jù)柱浸實驗以及相關(guān)工業(yè)試驗選擇適宜的布液強(qiáng)度，從而達(dá)到最佳的浸出效果。

5.溶浸液

為了有效提高礦石的浸出效率，在通常情況下會在溶浸液中加入適量的微生物，例如氧化硫硫桿菌、氧化鐵桿菌以及高溫嗜酸古細(xì)菌等，從而創(chuàng)造出一個良好的生長繁殖環(huán)境。同時，溶液的PH值要控制在1.8～2.2，氰化浸金時則要將PH值控制在11左右。依據(jù)有關(guān)資料得知，細(xì)菌濃度在低于108個/ml時，此時的溶浸作用較為緩慢,在108～109個ml之間時，溶浸作用較為強(qiáng)烈,當(dāng)細(xì)菌濃度高于1010個/ml時，溶浸作用強(qiáng)度又會下降。因而通常情況下會將溶浸液中的細(xì)菌濃度控制在108～1010之間。

在溶浸液初始時采用濃度較高的溶浸液，然而再逐漸縮小濃度，最終通過對浸出液中的PH值以及細(xì)菌含量進(jìn)行調(diào)節(jié)和分析，從而最終確定濃度值變化。

6.浸堆環(huán)境

礦石浸堆的主要環(huán)境因素包括：浸出溫度、降水量以及陽光輻射等條件。例如在對硫化銅礦石浸出的過程中，通常情況下使用的是Fe2（SO4）3溶液，在發(fā)生反應(yīng)的過程中涉及的主要化學(xué)方程式為：

CuFeS2+2Fe2（SO4）3+2H2O+3O2→CuSO4+5FeSO4+2H2SO4

微生物浸出，細(xì)菌對硫化礦區(qū)起到的主要是氧化以及催化作用。從上述反應(yīng)式中我們得知，在浸出的過程中O2也參與到反應(yīng)之中，并且在溶浸液中O2以及CO2的濃度也會對浸出效果造成直接的影響。在通常情況下，O2在溶液中的溶液度會伴隨著溫度的升高而逐漸發(fā)生變化，其中水中的氧濃度在8～12mg/L。因而，在一些高原地區(qū)中，因含氧量不足也會導(dǎo)致溶液浸出緩慢，致使浸出效率降低。解決浸堆中++PcaqSmasWABbSFErgezYELpxMmnwBOweQa534xAco=含氧量不足的主要措施為堆中布液以及鉆孔等措施，同時也可在溶浸液中直接加入O2。

7.其他因素

除上述因素之外，對浸出率造成影響的因素還包括浸出周期以及浸出時間等，并且認(rèn)為浸出率會隨著浸出時間的增加會逐漸增加，在實際情況下現(xiàn)場的浸堆時間是實驗室中柱浸時間的3～6倍。另一方面，在微生物浸出中微生物的種類以及群落組成，孔隙度以及空隙壓力等因素也會對浸出率造成一定的影響，但是具體的影響結(jié)果還有待于研究人員進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

三、結(jié)論

綜上所述，在對浸堆的影響因素、作用機(jī)理等進(jìn)行深入地分析后得知，可以將研究的理論成果應(yīng)用到相關(guān)技術(shù)模型中，從而用于指導(dǎo)工業(yè)實踐,從微生物的角度分析，在未來的發(fā)展過程中可以開展一些物理以及化學(xué)方面的因素作用對微生物浸出的影響的研究，對我國未來的礦石浸堆研究具有非常重要的意義。

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作者簡介：楊冬（第一作者），（1989.1-），男，漢族，河南信陽人，學(xué)歷：碩士，研究方向：溶浸采鈾。

譚凱旋（第二作者），教授，博士生導(dǎo)師，享受政府特殊津貼專家。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文100多篇，主要從事地球化學(xué)與成礦動力學(xué)、溶浸采礦、復(fù)雜性科學(xué)、核技術(shù)應(yīng)用、環(huán)境科學(xué)等方面的教學(xué)和研究工作。