應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝的製作方法

2023-04-28 04:18:11 1

專利名稱：應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種硫化銅礦浸出工藝，特別是一種利用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出銅礦的工藝。
背景技術：
我國已探明的銅資源中，大部分為低品位、難處理的銅礦，例如某省有一紫金山銅礦是一座已探明屬含砷低品位大型銅礦床，其主要含銅礦物以藍輝銅礦和銅藍為主，其次為輝銅礦、塊硫砷銅礦和硫砷銅礦，採用傳統的選冶工藝處理，投資大，成本高，汙染重，將無利可圖。因此，有必要提供一種新工藝。

發明內容
本發明的目的是提供一種新的提取銅工藝，該工藝不同於傳統的選冶工藝，即不需要經過高能耗的傳統選礦富集成精礦和高溫熔煉，新工藝不排放汙染性大的煙塵和二氧化硫氣體。本工藝系利用礦山本身的酸性礦坑水含有的微生物進行銅的浸出，並經過全溼法的萃取、電積工藝。本工藝大大改善環境汙染，且可廢物利用，同時還設置了酸平衡系統，提高了產品質量，並可獲得更大的效益。
為實現上述目的，本發明採取以下設計方案一種應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，它包括以下步驟(1)將礦石按銅的品位分為富礦石、堆浸礦石和廢石；(2)將(1)中堆浸礦石粉碎，築堆，生物浸出，浸出液進富液池後進行萃取、反萃、電積得到陰極銅；將富礦石粉碎、磨礦、與一部分破碎好的堆浸礦石造粒後併入其餘破碎好的堆浸礦石一起進行築堆細菌浸出；將廢石破碎、堆存、生物浸出，浸出液進入堆浸礦石的中間池；(3)採集含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物的銅礦酸性礦坑水，隨後進行選育、馴化和放大培養得到強化混合菌；(4)在浸出過程中，過剩的酸和鐵採用中和法和陰離子交換膜酸擴散滲析法作平衡處理。
所述的萃取—反萃取—電積工藝回收銅金屬，萃取劑為Lix984N，體積濃度5-15％，稀釋劑為260號煤油，體積濃度為95-85％，電積的電流密度為150-220A/m2。


圖1為本發明工藝流程框2為本發明一種實施例的工藝流程框圖具體實施方式
如圖1、圖2所示，1為礦石採掘，採礦時，將所得到的銅礦石根據銅的大致品位分為富礦石2，礦石(堆浸用)5，以及廢石19，隨後分別進行粉碎(見圖中的3、6、20)，其中，富礦石粉碎後需進一步細粉碎和磨礦，然後進行球團造粒4，球團築堆7，並經生物浸出8。在礦石破碎的同時可設計有富礦石分選作業，即在皮帶輸送機上進行人工分選，分選出的富礦石歸入在採礦工段中分選的富礦石。
圖中，所有進入噴淋的溶液，其母液均為含菌酸性礦坑水15，該含菌酸性水經菌的選育(分離、富集)、馴化工序16，得到浸礦菌17，上述噴淋後得到的液體送入富液池10，經萃取11，反萃取12，送至電積工序13，最終獲得陰極銅14。
考慮到金屬離子的回收，萃取後餘液需返回噴淋浸出系統，但是其PH值偏低，因此有部分直接返回貧液池9，有一部分需進行酸鐵平衡18後，再回貧液池9，該貧液池中加入浸礦菌17，貧液池液體送至堆浸礦石工藝中的築堆7工序和生物浸出工序8。
廢礦石的品位較低，所以噴淋後的液體返至中間池23，中間池液體送至貧液池，中間池液體也可返至生物浸出工序22循環。
圖1中，所有廢渣送至廢渣工序24，廢渣再送至堆存處25，堆存中的集液送至集液庫26，有一部分集液送至處理工序27，處理後排放28，而其餘部分送至中間池23。
圖2中，酸鐵平衡採用中和的方法，所用中和藥劑可用碳酸鈣31，碳酸鈣經磨礦30後送至中和工序29，反萃取採用電積殘液，電積殘液經酸滲淅32後，返回反萃工序，酸滲淅殘液進入富液池。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步說明實施例1該新工藝應用於紫金山銅礦石，紫金山銅礦屬於含砷低品位硫化銅，主要含銅礦物為藍輝銅礦和銅藍，其次為輝銅礦，塊硫砷銅礦和硫砷銅礦，銅平均品位為0.5％，砷品位為0.035％，硫品位2.35％；主要脈石礦物為石英。
1、首先採集紫金山銅礦山的酸性礦坑水，並在生物顯微鏡下檢測是否含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物，隨後在酸性礦坑水中加入基礎培養基，進行選育(分離、富化)、馴化和放大培養，加入營養物質為(NH4)2SO40.5-3g/L，KCl 0.05-0.1g/L，K2HPO40.1-0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.1-0.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，FeSO4·7H2O 11.11-44.43g/L，對菌培養的pH控制在1.7-2.5。馴化培養是在不含FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、Ca(NO3)2的基礎培養基中加入紫金山銅礦礦石粉(粒度小於0.076mm的佔95％)，礦漿濃度5-25％(重量百分比)，pH控制在1.7-2.5。最終獲得馴化和放大培養的菌濃度為107-109個/ml，微生物生長溫度為16-42℃。
2、在採掘紫金山銅礦石的同時，將採掘的銅礦石根據銅的大致品位分為富礦石、堆浸礦石和廢石。富礦石為含銅品位較高的富礦石，堆浸礦石是在銅的邊界品位0.2％以上經過分選出高品位富礦石後的礦石，廢石是指銅品位0.2％以下的採礦工段剝離的物料。
分類後，將富礦石，堆浸礦石和廢石分別進行粉碎。其中富礦石破碎後，需進一步細碎，細碎粒度＜1mm，之後進行球團造粒，球團粒度8-10mm，球團經過48小時的養護後併入破碎好的礦石(堆浸礦石)一起進行築堆細菌浸出。
廢石的破碎粒度＜350mm，礦石築堆時，堆高為6m；廢石單獨堆存在一個堆場裡，堆高無要求，但邊堆邊進行噴淋含菌酸性礦坑水。在工藝中，進行噴淋的溶液均為紫金山銅礦酸性礦坑水中接入已經馴化並放大培養好的含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物的酸性溶液，噴淋液的PH值為1.8-2.5。上述的馴化放大培養液接入量為噴淋液體積的10％。礦石生物浸出的噴淋液用量為5-25L/(m2·h)，噴淋與休閒採用輪休工作制，可噴淋七天，停噴七天(休閒)。當浸出液中銅離子濃度達到1.5g/L後，浸出液進入銅金屬的回收工段。
3、銅金屬的回收本回收工藝採用萃取、反萃取、電積工序，萃取劑採用LiX984N，其體積濃度為5-10％，噸銅消耗3-3.5kg；稀釋劑為260號煤油，其體積濃度95-90％，噸銅消耗≤100kg；反萃取採用電積殘液進行，電積的電流密度為165-180A/m2，電流效率≥95％。銅離子回收後的萃餘液1/3進行酸鐵平衡處理，其餘返回貧液池進行循環噴淋浸出。
4、酸鐵平衡由於紫金山銅礦的生物堆浸是一個利用細菌氧化硫化礦中的二價鐵和還原態硫，而使礦物中的銅以硫酸銅溶液的形式浸出的過程，因此，銅的浸出過程也是一個產酸鐵的過程。與此同時，銅離子的萃取也是一個H+和Cu2+交換的過程，萃取系統內必然是一個產酸的過程。而紫金山銅礦含耗酸脈石少，產酸量大於耗酸量。因此，最終影響到細菌的浸礦活性。另外，電積工藝回收銅，由於萃取過程的化學和物理夾帶，將浸出液中的鐵離子帶入電積，影響電積過程效率和電銅質量，根據以上原因有1/3的萃餘液在返回貧液池之前採用了碳酸鈣中和法進行酸鐵平衡，處理後的浸出系統pH值保持在1.5-2.0之間，鐵離子濃度在10g/L以下；在電積殘液返回反萃取前採用了NSH816-4型陰離子交換膜酸擴散滲析器進行酸鐵平衡處理，處理後的電積液含鐵濃度均在1.36g/L以下。
本發明的效果是除了有利於環保外，還有利於提高產品質量，陰極銅產品含銅99.99％以上；可以擴大銅資源利用範圍，處理的銅礦石銅品位可低至0.1％。
權利要求
1.一種應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，其特徵在於它包括以下步驟(1)將礦石按銅的品位分為富礦石、堆浸礦石和廢石；(2)將(1)中堆浸礦石粉碎，築堆，生物浸出，浸出液進富液池後進行萃取、反萃、電積得到陰極銅；將富礦石粉碎，磨礦、與一部分破碎好的堆浸礦石造粒後併入破碎好的堆浸礦石一起進行築堆細菌浸出；將廢石破碎、堆存、生物浸出，浸出液進入堆浸礦石的中間池；(3)採集含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物的銅礦酸性礦坑水，隨後進行選育、馴化和放大培養得到強化混合菌；(4)在浸出過程中，過剩的酸和鐵採用中和法和陰離子交換膜酸擴散滲析法作平衡處理。
2.根據權利要求1所述的應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，其特徵在於所述的對採集的含菌酸性水的選育是在礦坑水中加入基礎培養基中進行，加入營養物質為(NH4)2SO40.5-3g/L，KCl 0.05-0.1g/L，K2HPO40.1-0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.1-0.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，FeSO4·7H2O11.11-44.43g/L，所述的馴化是在不含FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、Ca(NO3)2的基礎培養基中加入粒度小於0.076mm的銅礦礦石粉，加入礦石粉後形成的礦漿濃度為5-25％重量百分比，pH值在1.7-2.5之間，馴化菌濃度為107-109G/ml，所述微生物生長溫度為15-42℃。
3.根據權利要求1或2所述的應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，其特徵在於所述的富礦石為銅的邊界品位0.2％以上的礦石；分出富礦石後的礦石稱為堆浸礦石；在採礦工段剝離的物料，其銅品位在0.2％以下稱為廢石。
4.根據權利要求1或2所述的應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，其特徵在於所述的酸性礦坑水為紫金山銅礦山的酸性礦坑水；所述的礦石為紫金山礦石。
5.根據權利要求1或2所述的應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，其特徵在於所述的富礦石經粉碎，磨礦，其磨礦的粒度小於1mm；
全文摘要
本發明涉及一種應用含菌的銅礦酸性礦坑水浸出硫化銅礦新工藝，本工藝對硫化銅礦按其不同品位進行分類處理，應用銅礦酸性礦坑水中含有的微生物噴淋礦堆，含銅浸出液進行萃取，電積，產出陰極銅。在浸出過程中還有酸鐵平衡工序，以維持系統pH值有利於浸礦細菌的活性。本工藝能夠充分利用礦物資源，提高銅金屬的回收水平，節約成本，提高利潤，有利於提高產品質量，同時將礦山的酸性礦坑水變廢為寶，減少環保處理費用，減輕環保壓力。
文檔編號C22B3/18GK1493704SQ0214597
公開日2004年5月5日 申請日期2002年10月28日 優先權日2002年10月28日
發明者阮仁滿, 陳景河, 溫建康, 巫鑾東, 孫雪南, 李宏煦 申請人:北京有色金屬研究總院, 福建紫金礦業股份有限公司