CN101033509A - 铜矿石细菌地下堆浸工艺 - Google Patents

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Abstract

铜矿石细菌地下堆浸工艺，包括布置堆场、布料筑堆、喷淋浸出过程。本发明首先利用废弃铜矿的采矿空区作为堆场进行铺底，将低品位铜矿石破碎到40mm以下，然后进行布料筑堆，利用矿山酸性废坑水中分离得到的微生物进行生物堆浸。采用本发明，能处理常规选冶方法不可能处理的品位极低、采空区边角废石矿石，使这些废弃资源得到充分利用；此外，生物堆场的建设有利于矿井采空区的回填，保障矿井安全作业。

Description

铜矿石细菌地下堆浸工艺
技术领域  本发明涉及一种低品位铜矿石井下细菌堆浸工艺。
背景技术  我国铜矿资源的特点是：(1)品位低；(2)复杂难处理；(3)中小型矿居多。这些特点决定了在采用传统采-选-冶工艺处理时，存在着效率低、流程长、生产成本高、污染环境等问题，导致其资源利用率低，而铜矿是与国民经济发展较为密切的重要矿产之一，据估计，目前可经济开采资源十分短缺，按照现有传统的采矿—选矿—冶金技术，铜矿基本地质储量保证年限不足20年。
生物冶金通过利用以矿物为能源的微生物的作用，氧化分解矿物使金属离子进入溶液，进一步分离、提取金属，具有流程短、成本低、环境友好和低污染等特点。中国的铜矿物以硫化矿为主，在已探明的储量中，硫化矿占87％，氧化矿占10％，混合矿只占3％。而且大部分矿石品位较低(低于0.5％)，选矿工艺很难经济加以处理。目前全球采用生物冶金工艺提取金属铜的产量占到全部铜产量的25％，美国甚至达到30％。
生物冶金工艺主要有三种：堆浸、就地浸出和搅拌浸出。堆浸工艺根据矿石类型及其中有用矿物成分的物理化学性质决定。目前主要有：槽浸、露天堆浸(地表堆浸)、地下堆浸(坑道堆浸、就地堆浸)。目前涉及的矿石类型主要有：低品位铀矿、铜矿和金矿等。
发明内容  本发明提供一种铜矿石细菌地下(矿井下)堆浸工艺。
铜矿石细菌地下堆浸工艺，包括：
(1)布置堆场
选用地质条件较为稳定、具有良好的通风条件、面积适度的采空区作为堆场。首先对采空区进行表面平整，保证一定的倾斜角度。采用符合标号的水泥和无泥大颗粒河沙进行混凝浇注筑底，筑底厚度在15-25cm之间，倾斜角度范围为3-5％。底场留有排水沟渠，深度为10-15cm，排水沟渠布置成扇形发散状，汇集到出水口处。在底场铺上20-30cm厚的无泥大颗粒河沙，作为铺底层。铺底层上铺设PVC材质的土工布，一般需要铺设2-3层，对采空区的矿柱和堆场周围的矿壁同样包裹PVC材质的土工布，土工布用防水胶水粘合，铺上15-25cm的无泥大颗粒河沙，作为缓冲层。最后在堆场周围没有矿壁地方筑上矿墙，矿墙视堆场高度而定，一般还应预留合适的通风途径。
(2)布料筑堆
首先将矿石破碎，其粒度一般控制在40mm以下，-5mm粒度矿石比例不超过10％。尽量将大颗粒范围的矿石作为底料铺着在底层，底层按照堆高比例15％-20％。底层铺好之后，将矿石均匀铺设在底层之上，逐层铺设，上部矿层尽量避免矿石粒度层析。筑堆完毕，在矿堆底部架设喷淋管道和其它辅助设备。
(3)喷淋浸出
筑好矿堆后，首先用浸出池中没有添加任何试剂的自然水进行试喷淋，检查管道的工作状况和矿堆的渗透性，及时记录有关操作参数，包括温度、湿度、空气中氧气和二氧化碳的含量，喷淋液的pH值和流量。再用浓硫酸将浸出池中自然水调至pH值为2.0，进行预先喷淋，添加硫酸，保证溶液pH值稳定在2.0左右。待溶液中铜离子浓度连续24小时稳定不变时，进行细菌接种喷淋，接种细菌为分离富集驯化得到的嗜酸氧化亚铁硫杆菌，嗜酸氧化硫硫杆菌以及钩端螺旋菌的混合菌株，其混合比例为：2∶1∶1(固体培养后稀释相同倍数计算菌落的个数)，接种浓度为105个/ml，保证一定的喷淋强度。
采用本发明，能处理常规选冶方法不可能处理的品位极低、采空区边角废石矿石，使这些废弃资源得到充分利用；此外，生物堆场的建设有利于矿井采空区的回填，保障矿井安全作业。
具体实施方式
实施例1：在某低品位铜矿山进行堆浸，矿石成份重量组成如表1所示。工艺制度为：水泥筑底层30cm，铺底层河沙30cm，缓冲层河沙20cm，堆场倾斜角度4％，矿石粒度控制在-40mm以下，-5mm粒度矿石比例为5％。堆高4M，底层高60cm，集液池体积为60M3。接种细菌是从矿山酸性废水中分离富集驯化得到的嗜酸氧化亚铁硫杆菌，嗜酸氧化硫硫杆菌以及钩端螺旋菌的混合菌株，其比例为：2∶1∶1(固体培养后稀释相同倍数计算菌落的个数)，预先在试验室用改善的9K培养基进行驯化培养，驯化10代后进行现场接种。半年浸出后，矿石中铜的浸出率达到51.6％，获得铜离子浓度为1.5g/L的浸出液。铜浸出率如表2所示。
                                表1、矿石的多元素分析％
  成分   Cu   Pb   Zn   Fe   S   SiO2   Al2O3   CaO   MgO   As
原矿 0.49 0.13 0.032 2.05 1.10 88.95 4.33 0.27 0.22 0.0062
                                 表2、矿石中铜的浸出率
  时间/d   5   10   30   65   100   123   160   170   180
铜浸出率/％ 2.1 8.6 15.3 18.9 25.6 35.8 42.5 47.3 51.6

Claims (1)

1.铜矿石细菌地下堆浸工艺，其特征在于：包括：
(1)布置堆场
采用水泥和无泥大颗粒河沙进行混凝浇注筑底，筑底厚度在15-25cm之间，倾斜角度范围为3-5％；底场留有排水沟渠，深度为10-15cm，排水沟渠布置成扇形发散状，汇集到出水口处；在底场铺上20-30cm厚的无泥大颗粒河沙，作为铺底层；铺底层上铺设PVC材质的土工布，再铺上15-25cm的无泥大颗粒河沙，作为缓冲层；在堆场周围没有矿壁的地方筑上矿墙；
(2)布料筑堆
将矿石破碎至40mm以下，-5mm粒度矿石比例不超过10％；尽量将大颗粒范围的矿石作为底料铺着在底层，底层按照堆高比例15％-20％；将矿石均匀铺设在底层之上，逐层铺设，上部矿层尽量避免矿石粒度层析；
(3)喷淋浸出
筑好矿堆后，首先用pH值为2.0的酸水进行预先喷淋；待浸出溶液中铜离子浓度连续24小时稳定不变时，进行细菌接种喷淋，接种细菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌，嗜酸氧化硫硫杆菌以及钩端螺旋菌的混合菌株，其混合比例为：2∶1∶1，接种浓度为105个/ml。
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