CN1265001C - 应用含菌的铜矿酸性矿坑水从硫化铜矿中浸出铜的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用含菌的铜矿酸性矿坑水浸出硫化铜矿新工艺，本工艺对硫化铜矿按其不同品位进行分类处理，应用铜矿酸性矿坑水中含有的微生物喷淋矿堆，含铜浸出液进行萃取，电积，产出阴极铜。在浸出过程中还有酸铁平衡工序，以维持***pH值有利于浸矿细菌的活性。本工艺能够充分利用矿物资源，提高铜金属的回收水平，节约成本，提高利润，有利于提高产品质量，同时将矿山的酸性矿坑水变废为宝，减少环保处理费用，减轻环保压力。

Description

应用含菌的铜矿酸性矿坑水从硫化铜矿中浸出铜的工艺
技术领域
本发明涉及一种硫化铜矿浸出工艺，特别是一种利用含菌的铜矿酸性矿坑水浸出铜的工艺。
背景技术
我国已探明的铜资源中，大部分为低品位、难处理的铜矿，例如某省有一紫金山铜矿是一座已探明属含砷低品位大型铜矿床，其主要含铜矿物以蓝辉铜矿和铜蓝为主，其次为辉铜矿、块硫砷铜矿和硫砷铜矿，采用传统的选冶工艺处理，投资大，成本高，污染重，将无利可图。因此，有必要提供一种新工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的提取铜工艺，该工艺不同于传统的选冶工艺，即不需要经过高能耗的传统选矿富集成精矿和高温熔炼，新工艺不排放污染性大的烟尘和二氧化硫气体。本工艺系利用矿山本身的酸性矿坑水含有的微生物进行铜的浸出，并经过全湿法的萃取、电积工艺。本工艺大大改善环境污染，且可废物利用，同时还设置了酸平衡***，提高了产品质量，并可获得更大的效益。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种应用含菌的铜矿酸性矿坑水从硫化铜矿中浸出铜的工艺，它包括以下步骤：
(1)、采集含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化铁微螺球菌微生物的铜矿酸性矿坑水，随后进行选育、驯化和放大培养得到强化混合菌；
(2)、将矿石按铜的品位分为富矿石、堆浸矿石和废石，所述的富矿石为铜的边界品位0.2％以上的矿石；分出富矿石后的矿石称为堆浸矿石；在采矿工段剥离的物料，其铜品位在0.2％以下称为废石；
(3)、将(2)中堆浸矿石粉碎，筑堆，进行喷淋含强化混合菌酸性矿坑水，浸出液进富液池后进行萃取、反萃、电积得到阴极铜；将富矿石粉碎，磨矿，磨矿的粒度小于1mm，之后进行造粒，造粒的粒度在8mm-10mm之间，后并入破碎好的堆浸矿石一起进行筑堆、喷淋含强化混合菌酸性矿坑水；将废石破碎，破碎的粒度小于350mm堆存、进行喷淋含强化混合菌酸性矿坑水的pH值为1.8-2.5，浸出液进入中间池，中间池液体送至贫液池，贫液池液体送至堆浸矿石工艺中筑堆工序或喷淋含强化混合菌酸性矿坑水工序；
(4)、在浸出过程中，过剩的酸和铁采用中和法和阴离子交换膜酸扩散渗析法作平衡处理。
所述的对采集的含菌酸性水的选育是在矿坑水中加入基础培养基进行，加入营养物质为：(NH4)2SO4 0.5-3g/L，KCl 0.05-0.1g/L，K2HPO4 0.1-0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.1-0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，FeSO4·7H2O 11.11-44.43g/L，所述的驯化是在不含FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、Ca(NO3)2的基础培养基中加入粒度小于0.076mm的铜矿矿石粉，加入矿石粉后形成的矿浆浓度为5-25％重量百分比，pH值在1.7-2.5之间，驯化菌浓度为107-109G/ml，所述微生物生长温度为15-42℃。
所述的酸性矿坑水为紫金山铜矿山的酸性矿坑水；所述的矿石为紫金山矿石。
所述的萃取-反萃取-电积工艺回收铜金属，萃取剂为Lix984N，体积浓度5-15％，稀释剂为260号煤油，体积浓度为95-85％，电积的电流密度为150-220A/m2。
附图说明
图1为本发明工艺流程框图
图2为本发明一种实施例的工艺流程框图
具体实施方式
如图1、图2所示，1为矿石采掘，采矿时，将所得到的铜矿石根据铜的大致品位分为富矿石2，矿石(堆浸用)5，以及废石19，随后分别进行粉碎(见图中的3、6、20)，其中，富矿石粉碎后需进一步细粉碎和磨矿，然后进行球团造粒4，球团筑堆7，并经生物浸出8。在矿石破碎的同时可设计有富矿石分选作业，即在皮带输送机上进行人工分选，分选出的富矿石归入在采矿工段中分选的富矿石。
图中，所有进入喷淋的溶液，其母液均为含菌酸性矿坑水15，该含菌酸性水经菌的选育(分离、富集)、驯化工序16，得到浸矿菌17，上述喷淋后得到的液体送入富液池10，经萃取11，反萃取12，送至电积工序13，最终获得阴极铜14。
考虑到金属离子的同收，萃取后余液需返回喷淋浸出***，但是其PH值偏低，因此有部分直接返回贫液池9，有一部分需进行酸铁平衡18后，再回贫液池9，该贫液池中加入浸矿菌17，贫液池液体送至堆浸矿石工艺中的筑堆7工序和生物浸出工序8。
废矿石的品位较低，所以喷淋后的液体返至中间池23，中间池液体送至贫液池，中间池液体也可返至生物浸出工序22循环。
图1中，所有废渣送至废渣工序24，废渣再送至堆存处25，堆存中的集液送至集液库26，有一部分集液送至处理工序27，处理后排放28，而其余部分送至中间池23。集液渣送至联合处理工序，它采用″铁屑置换-石灰或片碱调节pH值-Na2S沉铜″的联合工艺，对外排含Cu2+酸性废水进行处理，达标排放。
图2中，酸铁平衡采用中和的方法，所用中和药剂可用碳酸钙31，碳酸钙经磨矿30后送至中和工序29，反萃取采用电积残液，电积残液经酸渗淅32后，返回反萃工序，酸渗淅残液进入富液池。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例1
该新工艺应用于紫金山铜矿石，紫金山铜矿属于含砷低品位硫化铜，主要含铜矿物为蓝辉铜矿和铜蓝，其次为辉铜矿，块硫砷铜矿和硫砷铜矿，铜平均品位为0.5％，砷品位为0.035％，硫品位2.35％；主要脉石矿物为石英。
1、首先采集紫金山铜矿山的酸性矿坑水，并在生物显微镜下检测是否含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化铁微螺球菌等微生物，随后在酸性矿坑水中加入基础培养基，进行选育(分离、富化)、驯化和放大培养，加入营养物质为：(NH4)2SO4 0.5-3g/L，KCl 0.05-0.1g/L，K2HPO4 0.1-0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.1-0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，FeSO4·7H2O 11.11-44.43g/L，对菌培养的pH控制在1.7-2.5。驯化培养是在不含FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、Ca(NO3)2的基础培养基中加入紫金山铜矿矿石粉(粒度小于0.076mm的占95％)，矿浆浓度5-25％(重量百分比)，pH控制在1.7-2.5。最终获得驯化和放大培养的菌浓度为107-109个/ml，微生物生长温度为16-42℃。
2、在采掘紫金山铜矿石的同时，将采掘的铜矿石根据铜的大致品位分为富矿石、堆浸矿石和废石。富矿石为含铜品位较高的富矿石，堆浸矿石是在铜的边界品位0.2％以上经过分选出高品位富矿石后的矿石，废石是指铜品位0.2％以下的采矿工段剥离的物料。
分类后，将富矿石，堆浸矿石和废石分别进行粉碎。其中富矿石破碎后，需进一步细碎，细碎粒度＜1mm，之后进行球团造粒，球团粒度8-10mm，球团经过48小时的养护后并入破碎好的矿石(堆浸矿石)一起进行筑堆细菌浸出。
废石的破碎粒度＜350mm，矿石筑堆时，堆高为6m；废石单独堆存在一个堆场里，堆高无要求，但边堆边进行喷淋含菌酸性矿坑水。在工艺中，进行喷淋的溶液均为紫金山铜矿酸性矿坑水中接入已经驯化并放大培养好的含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化铁微螺球菌等微生物的酸性溶液，喷淋液的PH值为1.8-2.5。上述的驯化放大培养液接入量为喷淋液体积的10％。矿石生物浸出的喷淋液用量为5-25L/(m2·h)，喷淋与休闲采用轮休工作制，可喷淋七天，停喷七天(休闲)。当浸出液中铜离子浓度达到1.5g/L后，浸出液进入铜金属的回收工段。
3、铜金属的回收
本回收工艺采用萃取、反萃取、电积工序，萃取剂采用LiX984N，其体积浓度为5-10％，吨铜消耗3-3.5kg；稀释剂为260号煤油，其体积浓度95-90％，吨铜消耗≤100kg；反萃取采用电积残液进行，电积的电流密度为165-180A/m2，电流效率≥95％。铜离子回收后的萃余液1/3进行酸铁平衡处理，其余返回贫液池进行循环喷淋浸出。
4、酸铁平衡：由于紫金山铜矿的生物堆浸是一个利用细菌氧化硫化矿中的二价铁和还原态硫，而使矿物中的铜以硫酸铜溶液的形式浸出的过程，因此，铜的浸出过程也是一个产酸铁的过程。与此同时，铜离子的萃取也是一个H+和Cu2+交换的过程，萃取***内必然是一个产酸的过程。而紫金山铜矿含耗酸脉石少，产酸量大于耗酸量。因此，最终影响到细菌的浸矿活性。另外，电积工艺回收铜，由于萃取过程的化学和物理夹带，将浸出液中的铁离子带入电积，影响电积过程效率和电铜质量，根据以上原因有1/3的萃余液在返回贫液池之前采用了碳酸钙中和法进行酸铁平衡，处理后的浸出***pH值保持在1.5-2.0之间，铁离子浓度在10g/L以下；在电积残液返回反萃取前采用了NSH816-4型阴离子交换膜酸扩散渗析器进行酸铁平衡处理，处理后的电积液含铁浓度均在1.36g/L以下。
本发明的效果是：除了有利于环保外，还有利于提高产品质量，阴极铜产品含铜99.99％以上；可以扩大铜资源利用范围，处理的铜矿石铜品位可低至0.1％。

Claims (3)

1、一种应用含菌的铜矿酸性矿坑水从硫化铜矿中浸出铜的工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)、采集含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化铁微螺球菌微生物的铜矿酸性矿坑水，随后进行选育、驯化和放大培养得到强化混合菌；
(2)、将矿石按铜的品位分为富矿石、堆浸矿石和废石，所述的富矿石为铜的边界品位0.2％以上的矿石；分出富矿石后的矿石称为堆浸矿石；在采矿工段剥离的物料，其铜品位在0.2％以下称为废石；
(3)、将(2)中堆浸矿石粉碎，筑堆，进行喷淋含强化混合菌酸性矿坑水，浸出液进富液池后进行萃取、反萃、电积得到阴极铜；将富矿石粉碎，磨矿，磨矿的粒度小于1mm，之后进行造粒，造粒的粒度在8mm-10mm之间，后并入破碎好的堆浸矿石一起进行筑堆、喷淋含强化混合菌酸性矿坑水；将废石破碎，破碎的粒度小于350mm堆存、进行喷淋含强化混合菌酸性矿坑水的pH值为1.8-2.5，浸出液进入中间池，中间池液体送至贫液池，贫液池液体送至堆浸矿石工艺中筑堆工序或喷淋含强化混合菌酸性矿坑水工序；
(4)、在浸出过程中，过剩的酸和铁采用中和法和阴离子交换膜酸扩散渗析法作平衡处理。
2、根据权利要求1所述的应用含菌的铜矿酸性矿坑水从硫化铜矿中浸出铜的工艺，其特征在于：所述的对采集的含菌酸性水的选育是在矿坑水中加入基础培养基进行，加入营养物质为：(NH4)2SO4 0.5-3g/L，KCl 0.05-0.1g/L，K2HPO4 0.1-0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.1-0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，FeSO4·7H2O11.11-44.43g/L，所述的驯化是在不含FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、Ca(NO3)2的基础培养基中加入粒度小于0.076mm的铜矿矿石粉，加入矿石粉后形成的矿浆浓度为5-25％重量百分比，pH值在1.7-2.5之间，驯化菌浓度为107-109G/ml，所述微生物生长温度为15-42℃。
3、根据权利要求1或2所述的应用含菌的铜矿酸性矿坑水从硫化铜矿中浸出铜的工艺，其特征在于：所述的酸性矿坑水为紫金山铜矿山的酸性矿坑水；所述的矿石为紫金山矿石。
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