氧化銅礦石濕法冶金中，硫酸堆浸 - 萃取 - 電積工藝已成為主流，但行業(yè)長期面臨萃取效率低、藥劑消耗大、液 - 液分離不徹底、連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性差等核心痛點(diǎn)。隨著低品位、復(fù)雜氧化銅礦石占比逐年提升，傳統(tǒng)萃取設(shè)備難以適配硫酸堆浸液高酸度、多雜質(zhì)的特性，導(dǎo)致金屬回收率偏低、生產(chǎn)成本居高不下，亟需高效、穩(wěn)定、適配性強(qiáng)的萃取設(shè)備破解困局?；旌铣吻宀蹜{借其傳質(zhì)效率高、處理量大、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢，成為適配硫酸堆浸體系、解決氧化銅礦石濕法萃取痛點(diǎn)的核心設(shè)備，本文將從技術(shù)適配性、應(yīng)用優(yōu)勢、工程實(shí)踐及優(yōu)化方向展開詳細(xì)分析。

一、氧化銅礦石硫酸堆浸體系的萃取技術(shù)需求

氧化銅礦石成分復(fù)雜，常伴生硅、鐵、鋁等雜質(zhì)，采用硫酸堆浸后，浸出液具有酸度高（pH 0.5-2.0）、雜質(zhì)含量波動(dòng)大、銅離子濃度偏低（1-5g/L）等特點(diǎn)，對萃取設(shè)備提出明確技術(shù)要求。

? 需適應(yīng)高酸度環(huán)境，設(shè)備材質(zhì)需具備耐腐蝕性，避免酸液對設(shè)備的侵蝕影響使用壽命。

? 需強(qiáng)化傳質(zhì)效率，低濃度銅離子與萃取劑的反應(yīng)速率較慢，要求設(shè)備能實(shí)現(xiàn)兩相充分接觸，提升萃取反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。

? 需保障分離效果，硫酸堆浸液中含有的細(xì)微礦泥易導(dǎo)致乳化，設(shè)備需具備良好的澄清分離能力，減少萃取劑夾帶損失。

? 需滿足連續(xù)化生產(chǎn)需求，礦山規(guī)?；\(yùn)營要求設(shè)備處理量大、運(yùn)行穩(wěn)定，可適配 24 小時(shí)不間斷作業(yè)。

傳統(tǒng)萃取設(shè)備如離心萃取機(jī)雖傳質(zhì)效率較高，但存在處理量有限、能耗大、維護(hù)成本高的問題；萃取塔則面臨傳質(zhì)不均、易乳化、分離效果差的短板，難以滿足硫酸堆浸體系的規(guī)?；腿⌒枨蟆；旌铣吻宀弁ㄟ^結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，精準(zhǔn)匹配上述技術(shù)需求，成為氧化銅礦石濕法萃取的優(yōu)選設(shè)備。

二、混合澄清槽適配硫酸堆浸體系的核心技術(shù)原理

混合澄清槽由混合室和澄清室兩部分組成，采用 “混合 - 澄清” 分段作業(yè)模式，其技術(shù)原理與硫酸堆浸液的萃取特性高度適配。

（一）混合室的強(qiáng)化傳質(zhì)設(shè)計(jì)

混合室內(nèi)置攪拌裝置，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌槳高速旋轉(zhuǎn)，形成強(qiáng)湍流場。硫酸堆浸液（水相）與萃取劑（有機(jī)相）按一定相比進(jìn)入混合室后，在湍流作用下被破碎為微小液滴，極大增加了兩相接觸面積。同時(shí)，攪拌產(chǎn)生的剪切力打破液膜阻力，促進(jìn)銅離子從水相向有機(jī)相快速轉(zhuǎn)移，解決了低濃度銅離子萃取反應(yīng)速率慢的問題。針對硫酸堆浸液的高酸度特性，混合室材質(zhì)多采用耐酸不銹鋼或高分子復(fù)合材料，避免酸液腐蝕導(dǎo)致的設(shè)備故障。

（二）澄清室的高效分離機(jī)制

混合后的兩相液體通過溢流口進(jìn)入澄清室，澄清室采用大容積設(shè)計(jì)，液體流速大幅降低，為兩相分層提供充足時(shí)間。同時(shí)，部分混合澄清槽在澄清室內(nèi)設(shè)置斜板裝置，利用淺層沉降原理縮短分散相液滴的沉降距離，提升分離效率。針對堆浸液中細(xì)微礦泥導(dǎo)致的乳化問題，澄清室底部設(shè)置排污口，可定期排出沉淀的礦泥和乳化層，避免萃取劑夾帶損失，保障萃取體系穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）多級串聯(lián)的工藝適配性

實(shí)際應(yīng)用中，混合澄清槽通常采用多級串聯(lián)模式（3-5 級萃取、2-3 級反萃），通過多級逆流萃取提升銅離子回收率。硫酸堆浸液依次通過各級萃取槽，與反向流動(dòng)的有機(jī)相充分接觸，銅離子被逐步萃取富集；負(fù)載有機(jī)相則進(jìn)入反萃槽，與反萃液反應(yīng)實(shí)現(xiàn)銅離子洗脫，再生后的有機(jī)相返回萃取系統(tǒng)循環(huán)使用。多級串聯(lián)設(shè)計(jì)可靈活調(diào)整工藝參數(shù)，適配不同品位氧化銅礦石的萃取需求，確保金屬回收率穩(wěn)定在較高水平。

三、混合澄清槽在氧化銅礦石濕法萃取中的應(yīng)用優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)萃取設(shè)備，混合澄清槽在硫酸堆浸體系下的應(yīng)用優(yōu)勢顯著，主要體現(xiàn)在效率、成本、穩(wěn)定性三大維度。

（一）萃取效率高，金屬回收率提升顯著

混合澄清槽的強(qiáng)湍流混合設(shè)計(jì)的傳質(zhì)效率比萃取塔高 30%-50%，銅離子單次萃取率可達(dá) 90% 以上。在多級串聯(lián)工藝下，氧化銅礦石的總萃取回收率可提升至 92%-96%，相較于傳統(tǒng)設(shè)備提升 5%-8%。以日處理 1000 噸氧化銅礦石的礦山為例，原礦銅品位 1.2% 時(shí)，采用混合澄清槽可多回收銅金屬 1-1.6 噸 / 日，顯著提升資源利用率。

（二）運(yùn)行成本低，藥劑與能耗雙節(jié)約

混合澄清槽的攪拌功率較低，單位處理量能耗僅為離心萃取機(jī)的 1/3-1/2，大幅降低了電力消耗。同時(shí)，高效的液 - 液分離效果減少了萃取劑夾帶損失，藥劑單耗可降低 10%-15%。此外，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，維護(hù)周期長，年維護(hù)成本僅為離心萃取機(jī)的 20%-30%，長期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性突出。

（三）適配性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定性高

混合澄清槽可處理含固量≤5% 的硫酸堆浸液，能適應(yīng)礦泥含量波動(dòng)的工況，不易發(fā)生堵塞和乳化問題。設(shè)備材質(zhì)耐酸腐蝕，可長期在硫酸堆浸液的高酸度環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，年運(yùn)行時(shí)間可達(dá) 330 天以上。同時(shí)，設(shè)備處理量大，單槽處理量可達(dá) 5-50m3/h，可通過多槽并聯(lián)滿足大型礦山的規(guī)?；a(chǎn)需求，工藝擴(kuò)展性強(qiáng)。

（四）操作簡便，自動(dòng)化程度易提升

混合澄清槽的結(jié)構(gòu)簡單，液位、流量等參數(shù)易于控制，可通過安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料量、相比、攪拌轉(zhuǎn)速等參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。自動(dòng)化控制不僅降低了人工操作強(qiáng)度，還能實(shí)時(shí)響應(yīng)堆浸液成分變化，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，保障萃取體系穩(wěn)定運(yùn)行，減少人為操作失誤導(dǎo)致的效率波動(dòng)。

四、工程應(yīng)用實(shí)例分析

某大型氧化銅礦山采用硫酸堆浸 - 混合澄清槽萃取 - 電積工藝，原礦銅品位 1.0%-1.5%，堆浸液銅離子濃度 1.2-3.5g/L，酸度 pH 1.0-1.5，含泥量約 3%。該項(xiàng)目選用 4 級萃取、2 級反萃的混合澄清槽系統(tǒng)，單槽有效容積 50m3，總處理量 20m3/h。

（一）應(yīng)用效果

? 銅萃取回收率穩(wěn)定在 93%-95%，反萃率達(dá) 98% 以上，最終電積銅純度≥99.99%。

? 萃取劑單耗為 1.2kg/t 銅，相較于原使用的萃取塔降低 0.3kg/t 銅，年節(jié)約藥劑成本約 80 萬元。

? 設(shè)備運(yùn)行能耗為 8kW?h/m3，較離心萃取機(jī)方案年節(jié)約電費(fèi)約 50 萬元，維護(hù)成本年節(jié)約 30 萬元。

? 設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá) 340 天 / 年，未發(fā)生因乳化、堵塞導(dǎo)致的停機(jī)故障，運(yùn)行穩(wěn)定性良好。

（二）關(guān)鍵優(yōu)化措施

針對該礦山堆浸液含泥量較高的問題，在混合澄清槽澄清室底部增設(shè)了傾斜式排污裝置，定期排出沉淀礦泥，避免了礦泥積累導(dǎo)致的乳化；同時(shí)，在萃取槽進(jìn)料口設(shè)置了過濾裝置，進(jìn)一步降低堆浸液含固量，提升了分離效果。此外，通過優(yōu)化攪拌槳結(jié)構(gòu)，采用雙層斜葉攪拌槳，增強(qiáng)了混合室的湍流強(qiáng)度，提升了傳質(zhì)效率，使銅離子萃取率提升了 2%-3%。

五、混合澄清槽的技術(shù)優(yōu)化方向

隨著氧化銅礦石朝著低品位、復(fù)雜化方向發(fā)展，以及環(huán)保要求的不斷提高，混合澄清槽在應(yīng)用中仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，主要集中在以下方面：

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升傳質(zhì)效率

優(yōu)化混合室攪拌槳的結(jié)構(gòu)和尺寸，采用高效攪拌槳設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)湍流強(qiáng)度，縮短傳質(zhì)時(shí)間；同時(shí)，優(yōu)化澄清室的內(nèi)部流場，減少液體短路現(xiàn)象，提升分離效率。部分研究表明，采用新型高效攪拌槳和斜板澄清裝置的混合澄清槽，傳質(zhì)效率可再提升 5%-10%。

（二）材質(zhì)升級降低環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)

采用更環(huán)保、耐腐的新型復(fù)合材料，替代傳統(tǒng)的不銹鋼材質(zhì)，降低設(shè)備制造成本和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，優(yōu)化設(shè)備密封結(jié)構(gòu)，減少萃取劑揮發(fā)損失，降低對環(huán)境的污染，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

（三）智能化升級實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建混合澄清槽的智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測堆浸液成分、萃取率、藥劑濃度等參數(shù)，通過算法模型自動(dòng)優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn) “按需調(diào)節(jié)”，進(jìn)一步提升效率、降低成本。例如，通過在線監(jiān)測堆浸液銅離子濃度，自動(dòng)調(diào)整萃取劑用量和相比，避免藥劑浪費(fèi)和萃取效率不足的問題。

（四）適配復(fù)雜礦石的工藝改進(jìn)

針對高氧化率、高含泥量、高雜質(zhì)含量的復(fù)雜氧化銅礦石，開發(fā)專用型混合澄清槽，優(yōu)化混合 - 澄清時(shí)間配比，增設(shè)預(yù)處理或后處理單元，提升對復(fù)雜工況的適配能力。例如，針對含硅較高的礦石，在萃取前增加除硅預(yù)處理，避免硅在設(shè)備內(nèi)結(jié)垢，保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。

六、結(jié)語

氧化銅礦石硫酸堆浸體系的濕法萃取面臨著效率、成本、穩(wěn)定性等多重挑戰(zhàn)，混合澄清槽憑借其傳質(zhì)效率高、適配性強(qiáng)、運(yùn)行成本低、穩(wěn)定性好的核心優(yōu)勢，成為解決行業(yè)痛點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。通過在混合室傳質(zhì)強(qiáng)化、澄清室分離優(yōu)化、材質(zhì)耐腐升級等方面的技術(shù)創(chuàng)新，以及工程實(shí)踐中的工藝適配，混合澄清槽有效提升了氧化銅礦石的金屬回收率，降低了生產(chǎn)成本，為礦山企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

未來，隨著智能化技術(shù)的融合應(yīng)用和結(jié)構(gòu)工藝的持續(xù)優(yōu)化，混合澄清槽將進(jìn)一步適配復(fù)雜氧化銅礦石的濕法萃取需求，在提升資源利用率、降低環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)等方面發(fā)揮更大作用，推動(dòng)氧化銅礦石濕法冶金行業(yè)向高效、節(jié)能、環(huán)保的方向高質(zhì)量發(fā)展。