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堆浸是處理低品位金礦最經(jīng)濟(jì)的工藝，適合品位0.5-2.0克/噸的氧化礦石，投資僅為炭漿廠的30-50%
設(shè)計(jì)核心包括礦石預(yù)處理、筑堆方式、墊層系統(tǒng)、布液管網(wǎng)、貴液收集和活性炭吸附六個(gè)模塊
場(chǎng)地選擇要求地基滲透系數(shù)低于10的負(fù)7次方厘米每秒，坡度5-10度，且有防滲措施
典型堆浸項(xiàng)目回收率65-85%，浸出周期30-90天，每噸礦處理成本15-30元
金價(jià)漲到450元每克以上，很多以前覺(jué)得沒(méi)價(jià)值的低品位礦石突然變成了資源。原礦品位0.8克每噸，用炭漿法每噸處理成本50元，收入360元，毛利310元，看起來(lái)不錯(cuò)。但炭漿法要建磨礦車(chē)間、浸出槽、解吸系統(tǒng)，日處理1000噸的投資要3000萬(wàn)以上。如果你的礦石儲(chǔ)量只有幾十萬(wàn)噸，這筆投資可能永遠(yuǎn)收不回來(lái)。
堆浸給出了另一條路。不用磨礦，直接把礦石堆成一個(gè)大堆，在上面噴淋氰化溶液，讓溶液自己滲透下去，在滲透過(guò)程中溶解金，收集含金溶液再用活性炭吸附。每噸礦石處理成本15-30元，投資只有炭漿法的三分之一到一半。日處理1000噸的堆浸場(chǎng)，投資1000萬(wàn)左右就夠了。秘魯、智利、美國(guó)西部無(wú)數(shù)低品位金礦就是靠堆浸活下來(lái)的。
但堆浸不是隨便在地上堆一堆礦石噴點(diǎn)水就能成功。設(shè)計(jì)不當(dāng)，要么浸出率低得可憐，要么氰化溶液滲漏污染地下水，要么堆體滑坡造成事故。本文從實(shí)戰(zhàn)角度，講清楚堆浸工藝設(shè)計(jì)的六個(gè)核心要點(diǎn)。
堆浸對(duì)礦石粒度有要求。粒度太大，氰化溶液滲透不到顆粒內(nèi)部，金溶不出來(lái)；粒度太細(xì)，細(xì)粉會(huì)堵塞孔隙，溶液走不通。理想的粒度分布是80%以上在10-50毫米之間，含粉率低于15%。
如果原礦塊度大，需要破碎。一般配置兩段破碎。第一段顎破將礦石破碎到小于150毫米。第二段圓錐破或反擊破將礦石破碎到小于30毫米。有些項(xiàng)目要求破到小于20毫米甚至15毫米，以提高浸出率。西藏玉龍某金礦原礦最大塊度400毫米，破碎到小于25毫米后堆浸，浸出率從48%提升到71%。
如果礦石含泥量高，比如粘土礦物超過(guò)10%，直接堆浸會(huì)堵塞。需要先進(jìn)行團(tuán)聚制粒。在破碎后的礦石中加入水泥或石灰，加水混合，用圓筒制粒機(jī)滾成10-30毫米的顆粒。水泥用量通常5-10公斤每噸礦石。制粒后的料堆滲透性好，浸出率比不制粒提高10-20個(gè)百分點(diǎn)。新疆哈密某金礦含泥量15%，制粒后堆浸回收率達(dá)到82%，不制粒只有61%。
氧化礦可以直接堆浸。硫化礦或半硫化礦需要先氧化預(yù)處理，否則金被包裹浸不出來(lái)。預(yù)處理方法有生物氧化堆浸、化學(xué)氧化等，但成本較高，一般低品位硫化礦不采用堆浸。
堆浸場(chǎng)地的選擇直接關(guān)系到項(xiàng)目成敗和環(huán)保合規(guī)。選址要考慮三個(gè)因素。
地形。天然山谷或緩坡是最理想的，可以依山建堆，減少筑壩工程量。坡度以5-10度為宜，太陡堆體不穩(wěn)定，太平溶液流動(dòng)慢。如果沒(méi)有天然地形，可以在平地上用土石圍筑堆浸壩。
地基。地基土要密實(shí)，滲透系數(shù)低于10的負(fù)6次方厘米每秒。如果天然地基不滿(mǎn)足，需要鋪設(shè)人工防滲層。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)從下到上壓實(shí)粘土層厚度0.3-0.5米，滲透系數(shù)低于10的負(fù)7次方厘米每秒；HDPE土工膜厚度1.0-1.5毫米，要求無(wú)破損；保護(hù)土工布；再鋪一層細(xì)砂或碎石作為導(dǎo)流層。這套防滲系統(tǒng)可以確保氰化溶液不滲入地下水。
庫(kù)容。堆浸場(chǎng)的設(shè)計(jì)堆高一般3-10米，堆坡角不超過(guò)30度。根據(jù)礦石總量計(jì)算所需占地面積。每堆10萬(wàn)噸礦石，堆高5米，大約需要占地5000平方米。要考慮分區(qū)分期建設(shè)，一個(gè)堆浸場(chǎng)通常分成3-6個(gè)小區(qū)，輪流筑堆、噴淋、卸堆。
環(huán)境敏感區(qū)。堆浸場(chǎng)必須遠(yuǎn)離河流、飲用水源地、居民區(qū)至少500米以上。風(fēng)向也要考慮，避免氰化氫氣體飄向居住區(qū)。
云南個(gè)舊某金礦曾經(jīng)在河谷邊建堆浸場(chǎng)，沒(méi)有做防滲，結(jié)果氰化物滲入地下水，下游村莊水井檢出氰根，被環(huán)保部門(mén)罰款200萬(wàn)元并強(qiáng)制關(guān)停。這個(gè)教訓(xùn)說(shuō)明防滲不是省錢(qián)的地方。
筑堆是堆浸工藝中體力活最大的環(huán)節(jié)，也是最容易被輕視的環(huán)節(jié)。筑堆的目的是保證礦堆有良好的滲透性，沒(méi)有短路和滯水區(qū)。
筑堆方法有三種。前端裝載機(jī)堆筑，適合小型堆場(chǎng)，用裝載機(jī)將礦石一層層鋪上去，每層厚度0.5-1米，推平壓實(shí)。這種方法簡(jiǎn)單但容易造成壓實(shí)，滲透性下降。卡車(chē)筑堆，用自卸卡車(chē)將礦石運(yùn)到堆頂卸料，自然形成松散料堆。配合推土機(jī)攤平，每層厚度1-2米。這種方法壓實(shí)程度低，滲透性好。皮帶輸送機(jī)筑堆，大型堆浸場(chǎng)采用移動(dòng)式皮帶輸送機(jī)，從堆頂均勻布料，形成錐形料堆，顆粒自然分級(jí)細(xì)料在頂部，粗料在底部和邊坡。這是最理想的筑堆方式，滲透性最好但投資高。
筑堆過(guò)程中要避免幾個(gè)問(wèn)題。車(chē)輛反復(fù)碾壓同一區(qū)域會(huì)造成局部壓實(shí)帶。細(xì)粉集中區(qū)域要適當(dāng)翻松。堆體邊坡不能太陡，否則噴淋時(shí)容易滑坡。每筑完一層，最好用犁耙翻松表面，再鋪下一層。
堆體高度與浸出率相關(guān)。堆高越低，浸出率越高，但單位占地處理量小。堆高越高，底部承壓大，滲透性變差，浸出率下降，但土地利用率高。一般堆高3-5米時(shí)浸出率比堆高8-10米高5-8個(gè)百分點(diǎn)。設(shè)計(jì)中需要權(quán)衡。智利某金礦做過(guò)對(duì)比，堆高4米時(shí)回收率79%，堆高8米時(shí)72%，堆高12米時(shí)65%。他們最終選擇6米作為經(jīng)濟(jì)堆高。
布液系統(tǒng)是把氰化溶液均勻噴灑到礦堆表面的設(shè)施。設(shè)計(jì)目標(biāo)是整個(gè)堆表面噴灑強(qiáng)度一致，不能有干區(qū)和積水區(qū)。
布液管網(wǎng)的常用形式是滴淋管或搖擺噴頭。滴淋管類(lèi)似農(nóng)業(yè)滴灌，用PE管在礦堆表面鋪設(shè)，管間距1-2米，滴頭間距1-2米，每個(gè)滴頭流量2-5升每小時(shí)。滴淋管的優(yōu)點(diǎn)是噴灑均勻，霧化少，氰化氫揮發(fā)小。缺點(diǎn)是滴頭容易堵塞，需要過(guò)濾系統(tǒng)。搖擺噴頭是旋轉(zhuǎn)式噴頭，覆蓋半徑5-15米，噴灑強(qiáng)度大，但霧化程度高，氰化氫揮發(fā)損失大，適合風(fēng)小、氣候涼爽的地區(qū)。
布液強(qiáng)度是核心參數(shù)，通常為每平方米每小時(shí)8-15升。強(qiáng)度太高，溶液在礦堆表面形成徑流，不能均勻滲透；強(qiáng)度太低，浸出周期延長(zhǎng)。確定的依據(jù)是礦堆的滲透速率。先做滲透試驗(yàn)，測(cè)得礦堆飽和滲透系數(shù)，布液強(qiáng)度取該系數(shù)的60-80%。
間歇噴淋是提高浸出效率的技巧。連續(xù)噴淋會(huì)導(dǎo)致礦堆內(nèi)孔隙充滿(mǎn)溶液，氣體無(wú)法進(jìn)入，缺氧條件下金溶解速度下降。間歇噴淋每噴1-2小時(shí)，停0.5-1小時(shí)，讓空氣進(jìn)入孔隙補(bǔ)充氧氣。內(nèi)蒙古白乃廟金礦采用噴淋1小時(shí)停1小時(shí)的制度，浸出率比連續(xù)噴淋高6個(gè)百分點(diǎn)，氰化鈉消耗還降低了12%。
管網(wǎng)設(shè)計(jì)要分區(qū)控制。每個(gè)小區(qū)面積0.5-2公頃，設(shè)獨(dú)立的閥門(mén)和流量計(jì)。根據(jù)該區(qū)的滲透情況調(diào)整噴淋強(qiáng)度。浸出后期的堆區(qū)可以降低強(qiáng)度，把溶液集中到新鮮堆區(qū)。
貴液是滲透過(guò)礦堆后溶解了金的氰化溶液，金濃度通常在0.5-5毫克每升。收集系統(tǒng)包括集液溝、貴液池和活性炭吸附柱。
集液溝設(shè)在堆浸場(chǎng)底部最低處，沿坡腳布置。溝內(nèi)鋪設(shè)穿孔管，外包反濾土工布，防止礦粉進(jìn)入。集液溝的坡度不低于1%，保證溶液自流到貴液池。貴液池容量按2-3天的噴淋量設(shè)計(jì)，兼做調(diào)節(jié)池。池體同樣要做防滲處理。
活性炭吸附是回收金的核心設(shè)備。堆浸廠通常采用多級(jí)吸附柱，也就是幾個(gè)串聯(lián)的罐體，每個(gè)罐中裝入活性炭。貴液自下而上流過(guò)炭床，金被吸附。一般設(shè)置3-4級(jí)，第一級(jí)炭負(fù)荷最高，最后一級(jí)炭負(fù)荷最低，出口貧液金濃度低于0.02毫克每升。炭柱的直徑和高度根據(jù)處理量計(jì)算，空床接觸時(shí)間15-30分鐘。載金炭定期從第一級(jí)取出，貧炭從最后一級(jí)補(bǔ)充。
與炭漿法不同，堆浸的吸附系統(tǒng)不設(shè)解吸電解，而是把載金炭運(yùn)到專(zhuān)門(mén)的解吸車(chē)間處理，或者直接銷(xiāo)售給冶煉廠。因?yàn)槎呀S規(guī)模一般較小，自己建解吸系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)。但大型堆浸廠也有配套解吸電解的，甘肅某堆浸廠年產(chǎn)金500公斤，就自建了解吸系統(tǒng)。
堆浸的浸出周期通常30-90天，取決于礦石性質(zhì)、粒度、堆高和溫度。判斷終點(diǎn)的方法是定期檢測(cè)尾渣金含量。當(dāng)尾渣金連續(xù)兩周穩(wěn)定在目標(biāo)值以下，比如0.1-0.2克每噸，就可以停止噴淋，進(jìn)行卸堆。
浸出過(guò)程大致分為三個(gè)階段。初期0-10天，快速浸出，每天金溶解量高，貴液金濃度峰值出現(xiàn)在第3-7天。中期10-40天，浸出速度下降，貴液金濃度緩慢降低。末期40天以后，浸出速度很慢，貴液金濃度低于0.2毫克每升，繼續(xù)噴淋經(jīng)濟(jì)上不劃算。
縮短浸出周期的方法有幾種。提高噴淋溶液溫度，但現(xiàn)場(chǎng)很難實(shí)現(xiàn)。增加氰化物濃度，初期可用0.1%，后期降到0.02-0.05%。添加助浸劑如過(guò)氧化氫，每噸礦加0.5-1公斤雙氧水可提高溶解氧。更細(xì)的礦石粒度也能加快浸出，但要平衡破碎成本。
堆浸結(jié)束后，廢棄礦堆需要進(jìn)行洗堆處理。用清水噴淋2-3個(gè)循環(huán)，將堆內(nèi)殘余氰化物沖洗出來(lái)，沖洗液進(jìn)入貴液池回收。洗堆后的礦石中氰根濃度應(yīng)低于5毫克每公斤，方可卸堆或原地復(fù)墾。洗堆不徹底會(huì)導(dǎo)致環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，福建某金礦因?yàn)樾抖褧r(shí)礦石氰化物超標(biāo)，被周邊村民投訴，賠償了數(shù)百萬(wàn)元。
以處理品位1.2克每噸的氧化金礦為例，年產(chǎn)50萬(wàn)噸礦石，堆浸回收率75%。
年回收金1.2克乘50萬(wàn)噸乘75%等于450公斤。收入按金價(jià)450元每克，為2.025億元。
投資。破碎系統(tǒng)300萬(wàn)元，皮帶輸送機(jī)和筑堆設(shè)備200萬(wàn)元，防滲系統(tǒng)400萬(wàn)元，布液管網(wǎng)150萬(wàn)元，貴液池和吸附柱250萬(wàn)元，環(huán)保設(shè)施150萬(wàn)元，其他100萬(wàn)元。總投資約1550萬(wàn)元。
運(yùn)行成本每噸。破碎電耗4元，筑堆3元，氰化鈉0.6公斤乘12元等于7.2元，石灰1.5元，活性炭0.05公斤乘18元等于0.9元，人工3元，水電2元，環(huán)保維護(hù)1元。合計(jì)每噸22.6元。年總成本1130萬(wàn)元。
年利潤(rùn)2.025億元減1130萬(wàn)元等于1.912億元，再扣除折舊和稅費(fèi)，凈利潤(rùn)約1.5億元。投資回收期不到2個(gè)月。注意這個(gè)利潤(rùn)水平基于高金價(jià)和高品位，實(shí)際低品位礦利潤(rùn)會(huì)大幅縮水。當(dāng)品位降到0.7克每噸時(shí)，年收入降至1.18億元，成本基本不變，凈利潤(rùn)約8000萬(wàn)元，回收期仍很短。當(dāng)品位降到0.5克每噸以下，就要謹(jǐn)慎評(píng)估了。
堆浸工藝的環(huán)保壓力集中在氰化物管理上。設(shè)計(jì)時(shí)要守好三條紅線。
第一條防滲。整個(gè)堆浸場(chǎng)包括堆體、貴液池、事故池的底部和邊坡必須做復(fù)合防滲層。HDPE土工膜厚度不小于1.5毫米，鋪設(shè)后做電火花檢測(cè)，確保無(wú)孔洞。防滲層上方要有保護(hù)層，防止礦石刺破。
第二條氰化物回收與銷(xiāo)毀。洗堆廢水要進(jìn)行破氰處理才能排放。設(shè)置事故池，容積不小于7天的噴淋液量，用于儲(chǔ)存暴雨或泄漏情況下的溶液。任何時(shí)候不準(zhǔn)氰化溶液外排。
第三條監(jiān)測(cè)。在堆浸場(chǎng)下游設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)井，定期取樣檢測(cè)氰根和重金屬。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。
贊比亞銅帶省某金礦的堆浸場(chǎng)因?yàn)榉罎B層施工質(zhì)量差，運(yùn)營(yíng)三年后發(fā)生泄漏，污染了周邊1.5公里的地下水，被政府勒令永久關(guān)閉，損失超過(guò)2000萬(wàn)美元。這個(gè)案例提醒所有堆浸項(xiàng)目，環(huán)保投入是保命的錢(qián)。
堆浸工藝用最簡(jiǎn)單的思路解決低品位金礦的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。它不需要復(fù)雜的磨礦和攪拌浸出系統(tǒng)，只需要一塊平整的土地、一套噴淋管網(wǎng)和幾個(gè)活性炭罐。但簡(jiǎn)單不等于隨便，每個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都影響著浸出率、成本和環(huán)保安全。
記住堆浸成功的三個(gè)數(shù)字品位不低于0.5克每噸，回收率不低于65%，處理成本不高于30元每噸。三個(gè)數(shù)字同時(shí)滿(mǎn)足，這個(gè)項(xiàng)目就能賺錢(qián)。
如果你想評(píng)估堆浸工藝是否適合你的礦石，可以做這三件事。第一取代表性礦石做柱浸試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室模擬堆浸過(guò)程，得到浸出率、氰化鈉消耗和浸出周期。第二委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)做場(chǎng)地巖土工程勘察，確認(rèn)地基條件和防滲方案。第三聯(lián)系我們獲取堆浸工藝的初步設(shè)計(jì)和投資估算。每一噸低品位礦石都值得用堆浸再評(píng)估一次，別讓錢(qián)白白堆在地上。
【關(guān)于本文】本文所述堆浸工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、成本及回收率數(shù)據(jù)為行業(yè)典型示例，具體設(shè)計(jì)需基于柱浸試驗(yàn)結(jié)果和場(chǎng)地條件。堆浸項(xiàng)目須嚴(yán)格遵守環(huán)保法規(guī)，防滲設(shè)計(jì)和氰化物管理是重中之重。
