有色金属资源加工提取技术研发的新进展

新进展
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三种主要含铝硅酸盐性质不同，含铝 不同，如有可能，脱硅对象应以伊利 石、叶腊石为主，高岭石含铝较高， 满足铝硅比前提下可不必全部脱除。
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主要生产工艺流程
烧结法工艺流程图 有色金属资源加工提取技术研发的新进 展
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联合法工艺流程图 有色金属资源加工提取技术研发的新进 展
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进一步研究开发的重点问题
原生黄铜矿的浸出难题需要攻克； 微生物参与的浸出机理的深入研究； 生物浸出过程电化学和化学动力学研究； 其它浸出过程的影响因素。
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最新的研究进展
高效浸矿菌种的选育；
嗜热、嗜酸、嗜铜、嗜硫微生物的发现；
有色金属资源加工提取技术研发的新进
展
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报告内容
一、有色金属硫化矿物的电位调控浮选技术
二、铜矿和金矿的生物浸出技术
三、一水硬铝石型铝土矿的选矿脱硅——改 进的拜耳法生产氧化铝的技术创新
铝矿物
(1) 三水软铝石(水铝氧石，氢氧铝石) Gibbsite
Al(OH)3, -Al2O3.3H2O, 单斜晶系, 层状，易破碎， 疏水性较好，易碱溶;
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Sulfobacillus thermosulfidooxidans
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2、Acidithiobacillus caldus
杆状真细菌，是典型的中度嗜温S0氧化菌;
生长温度范围35~55℃之间;
pH范围0.5~4.0，最适pH值从1.5~2.5;
兼性异养，某些菌株对一些重金属和有毒离子具很强抗性;
不能氧化亚铁，但与L. f.及与 Sulfobacillus thermosulfidooxidans混合浸出黄铜矿时可显著提高浸出率。
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Acidithiobacillus caldus
有色金属资源加工提取技术研发的新进
有色金属资源加工提 取技术研发的新进展
王淀佐 北京有色金属研究总院
二○○六年十一月二十八日
报告内容
一、有色金属硫化矿物的电位调控浮选技术
二、铜矿和金矿的生物浸出技术
三、一水硬铝石型铝土矿的选矿脱硅——改 进的拜耳法生产氧化铝的技术创新
(1) 矿浆电位对硫化矿天然可浮性 （无捕收剂）的影响
矿浆电位对黄铜矿无捕收剂浮选的影响
C2 u 3 H 2 O F C e S 0 u F ( O S ) e 3 3 H H 3 e
E0 0.45V9
有色金属资源加工提取技术研发的 新进展
(3)
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pH=4.0
pH=11.0
黄铜矿电极在0.1mol/LNa2B4O7溶液中的伏安循环曲线
(温度：298k；扫描速率：20mv/s )
三种含铝硅酸盐的疏水性：叶腊石>高岭石>伊利石
三种含铝硅酸盐的硬度：叶腊石<高岭石<伊利石
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中国铝土矿的特点
一水硬铝石， -Al2O3.3H2O,碱溶温度 略高(~260C)；
Al/Si比低，含碱易溶的铝硅酸盐矿物； 含Fe较低； 铝品位高。
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(1-pH=2.5，2-pH=4.有0，色金3属-p资H源=6新加.进工0展提，取4技-p术H研=发9.的0，5-pH=10.2)
3
矿浆电位对黄铜矿——方铅矿无捕收剂浮选的影响
(有p色H=金9属.资0,源加孙工水提取裕技)术研发的
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（2）矿浆电位对硫化矿捕收剂浮选 （带硫氢基的捕收剂）的影响
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电位与元素硫（S0）在黄铜矿表面生成的关系
有色金(p属H资=源9 加)工提取技术研发的
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（b） 有捕收剂浮选
对方铅矿和黄药
P b 2 B S X P2 b S 0 X 2 e
(4)
2 P 4 B b 3 H S X 2 O 2 P 2 S b 2 O 3 2 X 6 H 8 e(5)
通过矿浆电位——药剂——pH值的合理匹配与
调控，形成三维浮选化学参数体系。改善多种矿
物浮选分离条件，设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出二维体系不能解决的不
同硫化矿物的分选工有色艺金属。资源加工提取技术研发的
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• 阳极反应：
• 阴极反应：
• 此外：
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（b） 工业应用实践
锡铁山铅锌矿原生电位调控浮选工艺流程图
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原生电位调控浮选与传统浮选过程生产指标的对比表
品位% 回收率%
传统浮选工艺
Pb
74
Zn
50
Pb
92
Zn
86
OPCF(%) 79(+5) 50 94(+2) 92(+6)
铅浮选条件
Eh=0.08v~ 0.06v
pH=7~8
pH=12~13
Frother:130g/t Lime:5~7kg/t
生长pH0.9~4.5，最适pH值1.6，酵母浸出物可促进其
生长。 对黄铜矿的摇瓶浸矿试验表明，在其最适生长条件下，
23天纯菌铜的浸出率达70.3%，与 sulfolobus metallicus 混合，则铜浸出率提高到76.4%。
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Acidianus sp.
黄药体系下电位对硫化矿浮选的影响
(pH=11,有色[金BX属]资=源5×加工10提-取4m技o术l/研L发)的
新进展
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矿浆电位与黄铜矿——方铅矿浮选回收率的关系
(pH=10,有色[B金X属]=资5源×加1工0提-5取mo技l术/研L 发)的
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（3） 浮选电化学的相关讨论
（a） 对黄铜矿的无捕收剂浮选
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铝土矿脱硅浮选工艺流程
正浮选
反浮选
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铝土矿选矿的特点与难点
（1）铝土矿和脉石铝硅酸盐矿物都含铝离 子，捕收剂选择性要求高；
（2）欲浮矿物和抑制矿物产率相当，对分 离不利；
（3）铝土矿和硅酸盐矿物都易磨，需要高
度选择性磨矿。 有色金属资源加工提取技术研发的
在亚铁培养基中生长时最适pH值1.7;
与Acidianus sp.混合浸出黄铜矿，可提高铜浸出率。
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Sulfolobus metallicus
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3、Acidianus sp.
不规则球形，属古生菌，氧化元素硫和亚铁;
生长温度范围65~85℃，最适温度67℃;
• 喷淋周期及流体力学；
• 充气方式和周期；
• 温度——生物化学反应热和环境温度；
• ｐH值——硫溶出量和酸的生成及平衡；
• 溶液电位——有色铁金属离资源子加工的提取溶技术出研发和的氧化—还原；
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分离的菌种举例
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嗜中温浸矿菌
最适生长温度：25-40℃，最适pH值1.6；
铜矿物浸出过程中矿物与微生物的转变。
• 矿 物:直接溶出、晶格能降低，地质交代与
溶出钝化、氧化次生等二次溶出过程;
• 微生物:种类及生长条件——温度、pH值、介
质电位等因素的影响。
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最新的研究进展
浸堆物料散体和流体力学与浸出过程操作因素
的耦合匹配
• 物料颗粒组成与空隙率；
效果较好。
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Metallosphaera sp.
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2、Sulfolobus metallicus
不规则的球形古生菌;
生长温度范围60~70℃，最适生长温度65℃; 生长pH范围0.8~3.5，在硫培养基中生长时最适pH值2.5，
Al的理论含量84.98有%色金。属资源新加进工展提取技术研发的
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脉石矿物
(1) 含铝硅酸盐 （主要是高岭石、叶腊石 、伊利石 ）
(2) 除铝硅酸盐外，尚有赤铁矿，锐钛矿一水 硬铝石中含有不同量类质同象混入物，如 TiO2, Ga2O3, Ta2O5, Ta2O4,TR2O3 等等。
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(2) 一水软铝石(索姆石、软水铝石) Boehmite
AlO(OH), -Al2O3.H2O, 斜方晶系, 层状，易破碎， 疏水性较好，较易碱溶;
(3) 一水硬铝石(水铝石) ， AlO(OH) (或HAlO2) Diaspore
-Al2O3.H2O,与针铁矿为同类结构，斜方晶系，
链状，较难破碎，疏水性不好，较难碱溶，
铜矿的生物浸出
贫矿石或废石筑堆——含浸矿
微生物的稀硫酸浸出——收集
浸出液并萃取富集——富集液
电积——精铜产品（4到5个9
的纯度）
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金矿的生物预氧化技术
处理细粒的、包裹于黄铁矿等 硫化矿物中的金以及含有毒矿物 和碳质的难处理金矿石;
生物槽浸预氧化技术环境污染 较轻，设备要求较低。
对黄铁矿和黄药
2BX B2X 2e
有色金属资源加工提取技术研发的 新进展
(6)
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黄药作捕收剂时的产物
(Allison, S., Poling, G. et al)
乙硫氮作捕收剂时的产物
（4） 电位调控浮选技术及其应用
（a） 原生电位的形成
矿浆原生电位：在湿式球磨机磨矿时，钢球与 钢衬板的摩擦腐蚀，硫化矿物表面的氧化还原反 应等各种复杂的电化学反应形成矿浆混合电位， 我们称之为“矿浆原生电位”。
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含铝硅酸盐主要包括
高岭石（Kaolinite ）Al4[Si4O10](OH)8, Al2O3.2SiO2.2H2O 理论含量：Al2O3: 39~41.2%, SiO2: 46~48.0% 三斜晶系，层状，易破碎(莫氏硬度1~2.5)， 疏水性较好，碱溶 性较好；
叶腊石（Pyrophyllite） Al4[Si4O10](OH)2， Al2O3. 4SiO2.H2O 理论含量 Al2O3: 28.3%, SiO2: 66.7%, 单斜晶系，层状，易破 碎(莫氏硬度1.25)， 疏水性较好，外观与滑石相似，碱溶性较 好。
钩端螺旋菌 Leptospirillum ，一种针对钩端螺旋
菌的选择性分离方法；
可氧化亚铁，但不能氧化硫；
与Acidithiobacillus caldus混合，对黄铜矿的浸 矿效果明显优于氧化亚铁硫杆菌A．ferrooxidans。
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Leptospirillum ferriphilum
展
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极度嗜温浸矿菌
1、Metallosphaera sp.
该菌为不规则的球形古生菌; 既能氧化亚铁也能氧化S0，但氧化S0的能力明显低 于亚铁氧化力；
该菌株的生长温度范围在60~76℃之间，最适温度
66℃;
生长pH范围1.0~2.5，最适pH值1.7;
与Sulfolobus metallicus 混合浸出黄铜矿,浸出
著名的青田石、寿山石、鸡血石即为叶腊石。
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伊利石（Illite ）
K1-x(H2O)x{Al2[AlSi3O10]}(OH)2-x(H2O)x, 成分不定，是水白云母的一种，较不易破碎(莫 氏硬度2~3)。单斜晶系，层状，
化学成分： Al2O3: 25~30%, SiO2: 45~48.0%， 碱溶性不好。
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中度嗜温浸矿菌
1、Sulfobacillus thermosulfidooxidans
杆状真细菌，浸矿效果较好; 温度范围40-60℃，最适温度53℃; pH范围1.0-2.5，最适pH值1.5; 既能氧化亚铁，也能氧化元素硫; 适量的酵母浸出物可促进其生长。
Xanthate:130g/t DDTC:28~35g/t
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铜禄山铜矿无捕收剂浮选工艺流程图
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报告内容
一、有色金属硫化矿物的电位调控浮选技术
二、铜矿和金矿的生物浸出技术
三、一水硬铝石型铝土矿的选矿脱硅——改 进的拜耳法生产氧化铝的技术创新
• 酸性介质：
C2 u F C e S u 0 S F S 2 e 2 e E0 0.24V6 (1)
• 弱碱性介质：
C 2 5 u H 2 O F C ( O e ) 2 u 2 S S 0 H F ( O ) 3 e 5 H H 5 e
• 碱性介质：
E0 0.62V (2)