CN104674002B - 一种低品位铜矿石生物浸出工艺 - Google Patents

一种低品位铜矿石生物浸出工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低品位铜矿石生物浸出工艺，铜矿石按一定比例掺入铜精矿，并混合均匀、筑堆，进行生物浸出，生物浸出与产酸同时进行，使铜矿石生物堆浸过程中不需外加硫酸，实现堆浸***内部的酸平衡，而且还能保证细菌较高活性，提高浸出速度与效率，其药剂成本低，铜浸出效果良好，方法简便，易于工业化，是一种操作性强、新型有效的铜矿石生物提铜工艺。

Description

一种低品位铜矿石生物浸出工艺
技术领域
本发明涉及一种低品位铜矿石生物浸出工艺。
背景技术
生物冶金技术是高效开发利用有色金属资源的新型工业化技术，是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，该技术具有工艺简单、流程短、成本低、对环境友好及能处理低品位复杂难处理矿产资源等优点。目前全球采用生物冶金技术提铜占全部铜产量的25％，美国和智利达到30％。
我国的生物冶金技术研究开始于1979年。1997年德兴铜矿大型堆浸厂的投产标志着我国生物冶金提铜技术有了重大进展，堆浸厂采用微生物堆浸—萃取—电积工艺，设计年生产能力2000t阴极铜。2010年紫金矿业建成微生物堆浸厂，并于2010年1月生产出首批阴极铜，堆浸采用矿石破碎—筑堆—微生物浸出—溶剂萃取—电积工艺。
目前，低品位铜矿(铜品位<0.8％的铜矿)很难得到有效开发利用，生物冶金技术主要应用于低品位矿物资源的再利用，在低品位铜矿的开发利用上取得了很好的效果，但在浸出速度，工艺优化，开发新菌种等方面仍有巨大的发展潜力，而且传统的生物浸铜过程中需要外加大量硫酸，试剂成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种低品位铜矿石生物浸出工艺，通过掺入达不到出售品位的高硫铜精矿，不仅在铜矿石生物浸出过程中省去了硫酸的使用，降低了药剂成本，还能扩大资源利用范围，同时保证浸出速度与效率，提高金属铜的资源回收水平。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低品位铜矿石生物浸出工艺，包括：
1)取铜品位0.2～0.6％的铜矿石，将其破碎至细度为-30mm；取铜品位5～15％、含硫量25～35％的铜精矿，将其润湿；
2)按照铜精矿与铜矿石重量比为1:4～8的比例，将润湿后的铜精矿喷涂在铜矿石上，搅拌均匀以使铜精矿均匀包裹在铜矿石表面以构成混合矿石；
3)将混合均匀的混合矿石筑堆，开始堆浸过程：喷淋pH 0.98～1.52的稀硫酸溶液至矿堆中，至矿堆浸出液pH不高于1.52后，用驯化菌液进行间歇滴淋；堆浸过程等分为早期、中期、末期三个阶段，早期和中期每天的滴淋时间：休息时间为1.5～2.5:1，末期每天的滴淋时间：休息时间为1:1.5～2.5；驯化菌液中，细菌浓度为107～109个/mL，氧化还原电位为580～770mv，滴淋强度13～22L/m2.h；堆内温度始终控制在10～45℃；堆浸过程中不需额外补加硫酸；堆浸过程中定期向矿堆内强制充入空气；
4)堆浸80～140天后，得到含铜浸出液。
一实施例中：所述步骤1)中，将铜精矿润湿至含水量为3.5％～10.5％。
一实施例中：所述步骤1)中，铜精矿中细度-0.074mm占90～96％。
一实施例中：所述步骤3)中，所述驯化菌液为驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌分别培养至细菌浓度均为107～109个/mL、氧化还原电位均为580～770mv后，按驯化氧化亚铁硫杆菌菌液：耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌菌液之体积比＝0.5～4:1混合制得的混合菌液。
一实施例中：所述步骤3)中，堆浸过程中定期向矿堆内强制充入空气的具体方式为：筑堆时在堆底铺设充气管道，堆浸过程中，按照充气压力0.035～0.065Mpa，充气强度1.4～1.9L/m2.h，充气频率1～3次/d，充气时间2.5～3.5h/次的参数向矿堆内强制充入空气。
一实施例中：充气设备采用罗茨鼓风机。
一实施例中：所述步骤3)中，混合矿石筑堆的堆高为5～9m。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
传统生物浸铜技术中，需要额外加入大量的硫酸，提高了生产成本。本发明的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，通过掺入达不到出售品位的铜精矿(铜品位<20％)，在生物堆浸过程中，浸出与产酸同时进行，实现***内部自发的酸平衡，能保证细菌始终具有较高活性，不需要再额外添加硫酸，还能实现达不到出售品位的高硫铜精矿的回收利用，提高金属铜的资源回收水平。利用本发明的方法处理1t铜矿石，酸过剩约20kg，大大降低了硫酸的药剂成本，且浸出效率高，细菌浸出90d后，铜浸出率可达70％，浸出液中铜离子浓度为2g/L左右，具有较显著的经济效益，且方法简便，易于工业化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的一种低品位铜矿石生物浸出工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例具体说明本发明的内容：
实施例1
1)取铜品位0.45％的铜矿石，将其破碎至细度为-30mm；取铜品位11.5％、含硫量28％，细度为-0.074mm占92％的铜精矿，将其润湿至含水量为4％～10％；
2)按照铜精矿：铜矿石(重量比)＝1:5的比例，将润湿后的铜精矿喷涂在铜矿石上，搅拌均匀，由于铜精矿含硫高疏水性好，所以搅拌均匀后铜精矿能自发均匀包裹在铜矿石表面以构成混合矿石；
3)将混合均匀的混合矿石筑堆，堆高6m，在堆底铺设充气管道，并在堆内埋设氧气和温度探头；开始堆浸过程：喷淋pH1.0～1.5的稀硫酸溶液至矿堆中，至矿堆浸出液pH不高于1.5后，开始用驯化菌液进行间歇滴淋；堆浸早期(第一个月)和中期(第二个月)每天滴淋16h，休息8h；堆浸末期(第三个月)每天滴淋8h，休息16h，采用间歇滴淋的方式以补充矿堆中消耗的氧气，提高浸出效率；所述驯化菌液为驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌分别培养至细菌浓度均为107～109个/mL、氧化还原电位均为600～750mv后，按驯化氧化亚铁硫杆菌菌液：耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌菌液之体积比＝1:1混合制得的混合菌液，具有较高铜离子耐受力和氧化活性(所述驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌的驯化过程为在培养细菌的培养基中添加矿粉，并通过逐步提高矿粉的用量，使细菌适应矿浆的环境，达到驯化的目的；此为本领域常规技术，已有多篇文献公开，在此不加以详细叙述)；混合菌液中，细菌浓度为107～109个/mL，氧化还原电位为600～750mv，滴淋强度15L/m2.h，堆内温度始终控制在15～40℃；
堆浸过程中，按照充气压力0.04～0.06Mpa，充气强度1.5～1.8L/m2.h(所述m2为矿堆表面积)，充气频率2次/d，充气时间3h/次的参数向矿堆内强制充入空气；充气设备采用罗茨鼓风机；
堆浸过程中，生物浸出时酸量得到平衡，产酸与耗酸同时进行，不需额外补加硫酸；浸出液pH为1.2～1.5；
堆浸三个月(90天)后，铜浸出率为71.5％，获得铜离子浓度为2.05g/L的浸出液。
实施例2
1)取铜品位0.3％的铜矿石，将其破碎至细度为-30mm；取铜品位8.5％、含硫量30％，细度为-0.074mm占95％的铜精矿，将其润湿至含水量为4％～10％；
2)按照铜精矿：铜矿石(重量比)＝1:6的比例，将润湿后的铜精矿喷涂在铜矿石上，搅拌均匀，由于铜精矿含硫高疏水性好，所以搅拌均匀后铜精矿能自发均匀包裹在铜矿石表面以构成混合矿石；
3)将混合均匀的混合矿石筑堆，堆高8m，在堆底铺设充气管道，并在堆内埋设氧气和温度探头；开始堆浸过程：喷淋pH1.0～1.5的稀硫酸溶液至矿堆中，至矿堆浸出液pH不高于1.5后，开始用驯化菌液进行间歇滴淋；堆浸早期(第一个月)和中期(第二个月)每天滴淋16h，休息8h；堆浸末期(第三个月)每天滴淋8h，休息16h，采用间歇滴淋的方式以补充矿堆中消耗的氧气，提高浸出效率；所述驯化菌液为驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌分别培养至细菌浓度均为107～109个/mL、氧化还原电位均为600～750mv后，按驯化氧化亚铁硫杆菌菌液：耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌菌液之体积比＝2:1混合制得的混合菌液，具有较高铜离子耐受力和氧化活性(所述驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌的驯化过程为在培养细菌的培养基中添加矿粉，并通过逐步提高矿粉的用量，使细菌适应矿浆的环境，达到驯化的目的；此为本领域常规技术，已有多篇文献公开，在此不加以详细叙述)；混合菌液中，细菌浓度为107～109个/mL，氧化还原电位为600～750mv，滴淋强度17L/m2.h，堆内温度始终控制在15～40℃；
堆浸过程中，按照充气压力0.04～0.06Mpa，充气强度1.5～1.8L/m2.h(所述m2为矿堆表面积)，充气频率2次/d，充气时间3h/次的参数向矿堆内强制充入空气；充气设备采用罗茨鼓风机；
堆浸过程中，生物浸出时酸量得到平衡，产酸与耗酸同时进行，不需额外补加硫酸；浸出液pH为1.2～1.5；
堆浸三个月(90天)后，铜浸出率为69.5％，获得铜离子浓度为1.95g/L的浸出液。
实施例3
1)取铜品位0.55％的铜矿石，将其破碎至细度为-30mm；取铜品位12.5％、含硫量30％，细度为-0.074mm占93.5％的铜精矿，将其润湿至含水量为4％～10％；
2)按照铜精矿：铜矿石(重量比)＝1:7的比例，将润湿后的铜精矿喷涂在铜矿石上，搅拌均匀，由于铜精矿含硫高疏水性好，所以搅拌均匀后铜精矿能自发均匀包裹在铜矿石表面以构成混合矿石；
3)将混合均匀的混合矿石筑堆，堆高7m，在堆底铺设充气管道，并在堆内埋设氧气和温度探头；开始堆浸过程：喷淋pH1.0～1.5的稀硫酸溶液至矿堆中，至矿堆浸出液pH不高于1.5后，开始用驯化菌液进行间歇滴淋；堆浸早期(第一个月)和中期(第二个月)每天滴淋16h，休息8h；堆浸末期(第三个月)每天滴淋8h，休息16h，采用间歇滴淋的方式以补充矿堆中消耗的氧气，提高浸出效率；所述驯化菌液为驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌分别培养至细菌浓度均为107～109个/mL、氧化还原电位均为600～750mv后，按驯化氧化亚铁硫杆菌菌液：耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌菌液之体积比＝3:1混合制得的混合菌液，具有较高铜离子耐受力和氧化活性(所述驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌的驯化过程为在培养细菌的培养基中添加矿粉，并通过逐步提高矿粉的用量，使细菌适应矿浆的环境，达到驯化的目的；此为本领域常规技术，已有多篇文献公开，在此不加以详细叙述)；混合菌液中，细菌浓度为107～109个/mL，氧化还原电位为600～750mv，滴淋强度20L/m2.h，堆内温度始终控制在15～40℃；
堆浸过程中，按照充气压力0.04～0.06Mpa，充气强度1.5～1.8L/m2.h(所述m2为矿堆表面积)，充气频率2次/d，充气时间3h/次的参数向矿堆内强制充入空气；充气设备采用罗茨鼓风机；
堆浸过程中，生物浸出时酸量得到平衡，产酸与耗酸同时进行，不需额外补加硫酸；浸出液pH为1.2～1.5；
堆浸三个月(90天)后，铜浸出率为72.3％，获得铜离子浓度为2.13g/L的浸出液。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于：包括：
1)取铜品位0.2～0.6％的铜矿石，将其破碎至细度为-30mm；取铜品位5～15％、含硫量25～35％的铜精矿，将其润湿；
2)按照铜精矿与铜矿石重量比为1:4～8的比例，将润湿后的铜精矿喷涂在铜矿石上，搅拌均匀以使铜精矿均匀包裹在铜矿石表面以构成混合矿石；
3)将混合均匀的混合矿石筑堆，开始堆浸过程：喷淋pH0.98～1.52的稀硫酸溶液至矿堆中，至矿堆浸出液pH不高于1.52后，用驯化菌液进行间歇滴淋；堆浸过程等分为早期、中期、末期三个阶段，早期和中期每天的滴淋时间：休息时间为1.5～2.5:1，末期每天的滴淋时间：休息时间为1:1.5～2.5；驯化菌液中，细菌浓度为107～109个/mL，氧化还原电位为580～770mV，滴淋强度13～22L/m2.h；堆内温度始终控制在10～45℃；堆浸过程中不需额外补加硫酸；堆浸过程中定期向矿堆内强制充入空气；
4)堆浸80～140天后，得到含铜浸出液。
2.根据权利要求1所述的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤1)中，将铜精矿润湿至含水量为3.5％～10.5％。
3.根据权利要求1所述的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤1)中，铜精矿中细度-0.074mm占90～96％。
4.根据权利要求1所述的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤3)中，所述驯化菌液为驯化氧化亚铁硫杆菌和耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌分别培养至细菌浓度均为107～109个/mL、氧化还原电位均为580～770mV后，按驯化氧化亚铁硫杆菌菌液：耐酸诱变氧化亚铁硫杆菌菌液之体积比＝0.5～4:1混合制得的混合菌液。
5.根据权利要求1所述的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于： 所述步骤3)中，堆浸过程中定期向矿堆内强制充入空气的具体方式为：筑堆时在堆底铺设充气管道，堆浸过程中，按照充气压力0.035～0.065MPa，充气强度1.4～1.9L/m2.h，充气频率1～3次/d，充气时间2.5～3.5h/次的参数向矿堆内强制充入空气。
6.根据权利要求5所述的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于：充气设备采用罗茨鼓风机。
7.根据权利要求1所述的一种低品位铜矿石生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤3)中，混合矿石筑堆的堆高为5～9m。
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