低品位铜矿石细菌冶金的论证报告

一、论证报告一、进行低品位铜矿石细菌冶金的必要性我国是一个铜资源相对短缺的国家, 人均铜占有量很少, 铜自给率仅为30%，每年都需要花费大量外汇进口。

随着我国经济的高速发展, 铜的需求量会越来越大, 供求矛盾也会越来越突出。

我国铜矿资源中, 贫矿多、富矿少、共生、伴生矿多、单一矿少，加上技术、装备水平低，开发的边界品位高(0.2%),回收率低，同时，大量的低品位氧化矿、硫化矿、表外矿、含铜废石和浮选尾矿都被抛弃，没有得到应有的开发利用。

此外，普通冶金方法带来的环境污染问题也越来越突出。

21世纪以来，我国钢铁、有色金属的年产量都已居世界第一位，但若按人口平均来算，还有很大缺口。

我国已发现的金属矿产资源的特点是：稀有金属中的稀土、钛、钨等资源丰富，而用量大的铁、铜、铝矿产和贵金属并不丰富，表现为大矿少，中小矿多，富矿少，贫矿多，易选矿少，复杂矿多。

与此同时，世界范围内的矿石也是与日剧减，全世界都面临矿石短缺问题。

在这种情况下，全世界都在积极的寻求解决途径，开展大量的理论研究，其中如何提高资源的利用率是人们关注的热点，生物冶金工业也在这种情况下应运而生。

生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，用含微生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法，由自然界存在的微生物进行。

这些微生物被称作适温细菌，靠无机物生存，对生命无害。

这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。

生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学科之一，是一种很有前途的新工艺。

与传统氧化工艺相比，生物氧化工艺其成本低，无污染，不产生二氧化硫，用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等，这就可以大大缓解世界的矿产资源危机，延长矿物有储量的服务年限达几十年至上百年。

因此, 加强细菌浸铜工艺研究和应用, 经济合理地开发和利用铜矿资源, 尽量多地环保地从铜矿石或废弃的尾矿中回收铜, 延长铜矿山寿命, 提高铜自给率已势在必行。

二、进行低品位铜矿石细菌冶金的可行性近年来，在国外该技术的研究与应用已成为矿冶领域热点，并在堆浸在铜、金等金属的提取上获得工业应用。

自1980年以来，智利、美国、澳大利亚等国相继建成大规模铜矿物堆浸厂，对于锌、镍、钴、铀等金属的生物提取技术亦得到研究。

加拿大用细菌浸铀的规模最大、历史最久，安大略州伊利埃特湖区三铀矿公司1986年产铀360吨。

美国在浸取铜矿石时用细菌法回收其中的铀，1983年产值已达9，000万美元。

法国的埃卡尔耶尔铀矿采用细菌浸出，1975年产铀量达到35吨。

葡萄牙在1959年就有1个铀矿采用细菌浸出进行生产，铀浸出率达60%~80%.，智利北部的QuebradaBlanca矿山是目前生物浸出实践中非常好的范例，并展示了生物湿法冶金在矿业中的成功发展。

由福建紫金矿业股份有限公司、北京有色金属研究总院等单位联合承担的十五国家科技攻关计划生物冶金技术及工程化研究课题进行了评审验收。

课题完成后，将在我国首次实现硫化铜矿石生物提铜工艺工业化，形成的生物堆浸提铜工程技术、高效浸矿菌株选育及活性控制技术，可推广应用于低品位难处理硫化铜矿及表外矿，将显著提升我国矿冶技术水平和国际竞争力。

北京矿冶研究院早在1995年就在多宝山铜矿利用氧化铜矿建立了一座年产200吨电积铜的浸出-萃取-电积试验工厂，该工厂于1995年6月投产，取得了良好的技术经济指标，说明铜矿氧化矿和低品位矿石的浸出-萃取-电积工艺是行之有效的。

近年来我国引进消化了国外氧化铜矿石预处理、薄层浸取及永久不锈钢阴极电积等新工艺新技术，为我国氧化铜矿石资源的有效利用创造了更加有利的技术条件。

世界各地大小铜矿山数千个，在开采过程中已经或正在剥离的含铜废石和低于边界品位的矿石数量很大。

如美国所在铜矿山采出的矿石中，有60%的废石，铜品位在0.15%~0.75%之间；智利阿吉雷铜矿日采矿石3500吨，而剥离废石达1.2万吨；我国仅江西铜业德兴铜矿在开采过程中剔除的低于边界品位的废石就达10多亿吨，这些废石中所含的铜市非常巨大的资源。

而这些低品位铜资源用常规的采、选、治方法均不能经济的回收，采用湿法炼铜技术处理低品位铜矿的开采边界品位达0.01%，并且该工艺可以避免产生二氧化硫等污染性的气体，因此，生物冶金技术作为清洁工艺在21世纪必将具有广阔的发展前景。

铜湿法冶金的投资省、生产成本低。

据报道，火法生产的吨铜投资约为6.5万元，而浸出—萃取—电沉积工艺的吨铜投资约为1.5万元。

实际上从我国实际情况看，德兴试验厂吨铜生产成本为10450.23元，中条山为8000元，紫金铜矿为10000元。

如果生产规模进一步扩大，生产成本还会下降。

细菌浸出技术工艺简单、易操作、能耗低、无污染或少污染，可以处理极低品位铜矿石，已引起了全世界的高度重视，前景十分广阔。

三、实施方案本项目利用铜矿开采废弃的低品位氧化矿石和硫化矿选冶废弃低品位矿石及废旧二次废铜资源采用全湿法浸出-萃取-电积工艺获得电积精铜。

四、预期目标短期目标：4年回收成本并完善各种设施场地建设，疏通好原料和产品的进出渠道。

长期目标：扩大厂区建设，与当地每年废铜的产出保持同步利用水平，然后逐步发展别的区域的市场，建立分厂。

五、采用的标准1、《工业企业设计卫生标准》GB11719—11726—19892、《工业企业采光设计标准》GB50033—19913、《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87—854、《工业企业厂界噪声标准》GB12348—905、《建筑设计防火规范》GBJ16—19876、《建筑防雷设计规范》GB50057—947、阴极铜产品质量达到GB/T467-1997一级品。

六、经济、社会效益分析1.投资预算本工程可行性研究投资估算额为500万元。

其中土建工程150万元；设备及安装工程300万元；其它费用50万元。

2.成本利润测算年产精铜500吨生产收入：1400万元/年；生产成本：17000元/吨；销售价格：28000元/吨；税金：各项税款总额90万元/年；实现利润：170万元/年。

本项目当年建成投产，年产电积精铜500吨，对项目所在地的循环经济发展具有促进意义。

目前，国际市场铜的价格一直看好，建设该项目可有效拉动地方经济，安置社会剩余劳动力，给区域经济带来新的增长点。

该项目具有资源可靠，产品畅销，投资回报快的特点。

综上所述，该项目投资少，风险小，效益好，前景广阔，是非常可行的。

二、产品设计一、产品方案随着铜的硫化矿资源日益减少，人们越重视低品位难选氧化铜矿资源的开发利用，研究出了“浸出—萃取—电积”工艺来处理低品位难选氧化铜矿，这种湿法冶金工艺，具有生产工艺简单、浸液全部闭路循环利用、生产无三废排放，该工艺具有投资少、成本低、经济效益显著、无环境污染等优点，适合小成本投入。

根据原料为含铜品位0.5%以上的低品位氧化铜矿石和废旧二次废铜根据原料氧化铜矿石含铜品位和浸出料液的情况，该工程选取“氧化铜矿石湿法浸出—萃取—电积”工艺生产符合要求的阴极铜。

产品质量标准：铜矿石品位≥0.5%堆浸周期3~4个月浸出率60%~80%浸出铜浓度0.5~3g/L萃取电积回收率97%~98%吨铜主要材料消耗：硫酸3~7 t萃取剂3~6㎏稀释剂（260号煤油）80~120㎏电耗3800~5000kw·h / t水2~3 t二、工艺设计1. 工艺流程：破碎→堆浸→萃取→反萃→电积→验收→成品2. 具体步骤：破碎：用颚式破碎机将氧化铜矿进行破碎，然后用圆锥破碎机和球磨机进一步细碎，使矿石直径约为30㎜。

浸出：细碎氧化铜矿石由装载机运往浸堆（浸出池）浸出，然后泵送稀硫酸萃余液进行渗滤循环浸出，浸出液与矿石发生反应，生成的硫酸铜溶液靠自重向底层渗透，由矿层底部的排液管流出，进入集液池，经自然澄清后用耐酸泵送至萃取工段进行萃取生产。

萃取：根据料液情况，萃取工艺选用lix984或m5640为萃取剂，260#煤油为稀释剂。

萃取流程为二级萃取，一级洗涤，一级反萃。

浸出硫酸铜液由泵送至萃取高位池，然后流入铜萃取箱经二级萃取，铜经萃取进入有机相，萃余液自流回浸出段。

为减少杂质进入电积槽，在负载有机相反萃前进行洗涤，洗去其中夹带的部分铁及水相。

洗涤液采用微酸性水循环使用，当杂质积累较多时，外排部分到浸出段使用，再补充一部分新液。

洗涤后的有机相经反萃铜进入反萃液，反萃液自流到电积液地下循环贮槽，经除油后使硫酸铜溶液中的有机物含量降到一定含量，然后泵送至电积车间高位槽。

反萃后的再生有机相返回萃取段继续萃取铜。

电积：铜电解沉积的工艺是将Cu2+变成金属铜，其化学反应如下：阳极反应：H2O→ 1/2O 2+2H++2e阴极反应：Cu2++2e→Cu总反应：CuSO4+H2O=Cu+H2SO4+1/2O2↑由萃取送来的硫酸铜溶液加热至约30—35℃，进入电积槽进行电积。

电积用阴极为316L不锈钢板，阳极为铅-锡-钙压延合金板。

电积液循环方式为下进上出，控制一定的循环流量，电流密度，槽电压和槽温，阴极析出铜周期约7—10天，在电积槽中阴积析出铜，阳极放出氧气，电积铜经洗涤、人工剥板得到产品阴极铜，经计量包装入库。

三、物料衡算1、原料：原料为含铜品位0.5%以上的低品位氧化铜矿石和废旧二次废铜。

本项目每年约需要2%以上的氧化铜矿石37000吨（1%以上的氧化铜矿石74000吨），按年生产300天计算，每天约需247吨矿石。

2、辅助原料：lix984或m5640：每吨需3~6㎏，每年共需6×500＝3000㎏260#号煤油：每吨需0.08~0.12吨，每年共需0.12×500＝60 t98%硫酸：每吨需4.5吨，每年共需4.5×500＝2250 t四、设备选型一、主要设备选型计算：喷淋泵国内生产一般选用最大能力的型号，这里选用型号为CZ 型（Q= 200m³, H = 130m, N = 200kw）颚式破碎机最大生产能力为3 t / h，按每天工作24小时，每台每天生产能力为72 t，则共需颚式破碎机247÷72，为4台根据料浆流量1000m³/ h，混合澄清箱用最大生产能力320m³/ h，2个混合室，容积32 m³，澄清室192㎡，两次萃取，一次反萃共需4个混合澄清箱。

一般电解槽极板为0.5m²/块，根据流量1000÷0.5＝200，因为电极板有一定宽度，所以取阳极板为240块，阳极一般比阴极极板多10块，所以阴极为230块。

堆浸集液池需二个，一个是富料液池，容积1000 m3；一个是贫液池，容积500 m3；以上用材质耐酸瓷砖作为地基，外铺2mm厚高密度聚乙烯地膜。