德国 – 智利联盟研究减少铜精矿中砷的新方法：ReAK

智利是世界上最大的铜生产国（占全球产量的 27%）和出口国。在智利，铜主要存在于硫化矿中，尤其是在黄铜矿（CuFeS ₂）、斑铜矿（Cu ₅ FeS ₄）和辉铜矿（Cu ₂ S）中。矿石储量的持续开采导致需要从矿床的较深部分开采矿石，而且矿物学的复杂性通常会增加。因此，含有砷的铜矿石，例如砷黝铜矿（Cu ₁₂ As ₄ S ₁₃）和菱锰矿（Cu ₃ AsS ₄）越来越多地被开采。

由于剧毒砷不仅对人类健康构成威胁，而且对整个生态系统构成威胁，一些国家对进口铜精矿实行了砷限量。为了符合这些限制，目前正在用贫砷精矿稀释富砷精矿。然而，德国联邦地球科学与自然资源研究所 (BGR)指出，由于砷含量稳步上升，这种策略从长远来看将不可行。

事实证明，分离和填埋砷的传统策略在该领域受到限制。由德国弗劳恩霍夫材料回收和资源战略研究所IWKS牵头的德国-智利项目ReAK（减少铜精矿中的砷）正在努力优化和推进铜生产工艺，以便智利能够解决以最有效、最具成本效益和最环保的方式解决砷问题。

尽管铜现在很容易回收，但全球需求正在上升，因此需要继续开采铜。仅在 2021 年，智利就开采了约 560 万吨铜，约占世界总开采量的四分之一。这使得铜业成为该国最重要的收入来源之一。

智利的铜是在阿塔卡马沙漠的露天铜矿中开采的。矿石是从直径达 2 公里的露天矿坑爆破的。这种矿石的铜含量约为 2%，分几个阶段提取。

智利铜矿用于矿石加工的球磨机。

矿石首先被磨碎，然后进行浮选，这涉及材料的湿化学发泡，以便将高铜矿石与低铜矿石分离。

这产生了铜精矿，智利也出售铜精矿。精矿含有约 20% 至 30% 的铜。然后将精矿在高炉中熔炼，最后在电化学电解过程中提纯以获得纯铜。

除了铜，挖掘出的矿层通常还含有砷——一种剧毒的无机污染物，不仅对人类健康构成威胁，而且对整个生态系统构成威胁。由于其毒性，需要从矿石中提取砷。

当矿石被加热时，这几乎是自动发生的——砷气化了。在智利，目前的程序是捕获气体，将其溶解在硫酸中，然后在称为沉淀的过程中将其转化为固体砷酸钙或亚砷酸钙。然后这些钙化合物沉积在阿塔卡马沙漠中。

以前，由于阿塔卡马沙漠是世界上最干燥的地区之一，这些化合物是水溶性的这一事实从未出现过任何问题。然而，近年来气候变化导致降雨量增加，现在引发了环境污染问题。同时，一些矿山的穿透层不再是氧基而是硫基，因此含有更多的砷。因此，未来砷的沉积量将会增加，特别是考虑到目前砷没有工业用途。

Fraunhofer IWKS 于 2018 年启动了第一个项目，该项目汇集了来自研究和工业领域的众多德国和智利合作伙伴的财团。该项目于 2019 年 9 月在德国联邦教育和研究部的资助下正式启动。

从那时起，对几个不同的潜在工艺步骤进行了更详细的研究，首先是富砷铜精矿的进一步加工。

该联盟正在探索一系列工艺，包括砷选择性浮选、硫酸盐化焙烧以及微生物和硫化物浸出。

也正在考虑 替代氧化工艺，以产生更稳定和毒性更低的砷⁵⁺化合物，而不是不稳定的水溶性砷^{3+化合物。}

其他项目合作伙伴也在评估紫外线和臭氧辅助以及微生物氧化过程。

所有工作包的第一步是测试所讨论的方法是否真的有效，以及它是否提供了预期的结果。一旦所有单独的结果可用，弗劳恩霍夫 IWKS 将在生命周期评估和生命周期成本分析的背景下比较它们的成本效益和环境影响。

智利的大部分铜业，包括参与该项目的矿山之一，都是国有的。

其中一些测试已经完成，其他测试预计将很快完成。尽管由于 COVID-19 大流行而推迟了互惠样本交付和面对面会议，但 Anna-Lisa Bachmann 仍然相信所有合作伙伴将在 2023 年夏季之前共同制定一个有前景的战略。获 取 更多前沿科技 研究 进展访问：https://byteclicks.com