生物选矿技术第六章

• 堆的氧化能力是浸出效果的很好标志。铜的浸出 堆的氧化能力是浸出效果的很好标志。 率直接与堆中氧的消耗量有关。反过来, 率直接与堆中氧的消耗量有关。反过来,氧的消耗 量又与细菌的活性和充气速度有关。 量又与细菌的活性和充气速度有关。增大充气速 度可以提高铜的浸出率。 度可以提高铜的浸出率。堆中的氧消耗尽了就属 于这种情况。 于这种情况。如果在堆中各点处都有足够的氧存 在,那么再增大充气速度也不会提高金属的浸出率。
• 中温细菌浸出时，各种硫化铜矿的浸出效果由大 中温细菌浸出时， 到小可排序如下： 到小可排序如下： • 辉铜矿，斑铜矿，古巴矿，铜蓝，黄铁矿，硫砷 辉铜矿，斑铜矿，古巴矿，铜蓝，黄铁矿， 铜矿，硫铜钴矿，黄铜矿 铜矿，硫铜钴矿， • 在各种硫化矿中黄铜矿属于较难浸出的，其原因 在各种硫化矿中黄铜矿属于较难浸出的， 归结于在黄铜矿的表面随反应的进行生成了固态 产物层覆盖于矿粒表面从而阻碍了反应的进一步 进行。 进行。
铜矿石生物浸出工艺
• 铜的生物浸出一般采用生物浸出-萃取-电积工艺， 铜的生物浸出一般采用生物浸出-萃取-电积工艺， 细菌浸铜的重要方式有:堆浸（原矿堆浸、 细菌浸铜的重要方式有:堆浸（原矿堆浸、废石堆 浸和尾矿堆浸）、就地浸出和搅拌浸出。 ）、就地浸出和搅拌浸出 浸和尾矿Βιβλιοθήκη Baidu浸）、就地浸出和搅拌浸出。其中有 代表性的浸出技术如下： 代表性的浸出技术如下：
• 3 喷 淋 • 喷淋可以分为连续喷淋和间断喷淋两种不同方式, 喷淋可以分为连续喷淋和间断喷淋两种不同方式, 虽然,间断喷淋有利于金属溶解。在后一种情况下, 虽然,间断喷淋有利于金属溶解。在后一种情况下, 浸液间断地喷淋到矿堆表面上,在新溶液喷淋前, 浸液间断地喷淋到矿堆表面上,在新溶液喷淋前,让 其渗滤,这时发生反毛细管效应, 其渗滤,这时发生反毛细管效应,从而可以浸出粗矿 在喷淋时,毛细管力将液体吸入矿石中。 石。在喷淋时,毛细管力将液体吸入矿石中。当停 止喷淋时,液体从毛细管中排出来,留在矿石表面上, 止喷淋时,液体从毛细管中排出来,留在矿石表面上, 新的喷淋液负载溶解的金属离子, 新的喷淋液负载溶解的金属离子,新的液体重新进 入毛细管中。 入毛细管中。间断喷淋粗矿石比用连续喷淋效果要 好得多,因为通过毛细管的交替排水和干燥, 好得多,因为通过毛细管的交替排水和干燥,金属离 子的溶解速度要比金属通过充满液体的静态毛细管 扩散快得多。 扩散快得多。
硫化铜矿生物浸出的原理： 硫化铜矿生物浸出的原理：
• 辉铜矿： 辉铜矿： • Cu2S+2Fe2(SO4)3 → 2CuSO4+4FeSO4+S • 氧化铜矿： 氧化铜矿： • Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4 → 2CuSO4+4FeSO4+H2O • 铜蓝： 铜蓝： • CuS+Fe2(SO4)3 → CuSO4 +2FeSO4+S • 黄铜矿： 黄铜矿： • • CuFeS2+2H2SO4 → CuSO4+FeSO4+H2S CuFeS2+2Fe2(SO4)3 →CuSO4+5FeSO4+2S
• Bactech/Mintek生物浸出技术,采用喜高温细菌在 Bactech/Mintek生物浸出技术,采用喜高温细菌在 生物浸出技术 高温细菌 温度65℃一85℃的搅拌罐中运作 用来处理含贵 罐中运作， 温度65℃一85℃的搅拌罐中运作，用来处理含贵 65℃ 金属或者铅和锌的复杂铜精矿。 金属或者铅和锌的复杂铜精矿。 • BioCop生物浸出技术（2003年）。BioCop法基本 BioCop生物浸出技术（2003年）。BioCop法基本 生物浸出技术 BioCop 上是采用原生铜矿浮选精矿、采用极端嗜热嗜酸 上是采用原生铜矿浮选精矿、采用极端嗜热嗜酸 浮选精矿 进行生物浸出使铜溶解,罐温度在65℃ 85℃， 65℃菌进行生物浸出使铜溶解,罐温度在65℃-85℃， 分离出的硫酸铜矿浆进行SX-EW（萃取-电积） 分离出的硫酸铜矿浆进行SX-EW（萃取-电积）生 SX 产阴极铜。铜浸出率95% 铜生物浸出在搅拌 95%。 搅拌槽中 产阴极铜。铜浸出率95%。铜生物浸出在搅拌槽中 进行,该工艺采用富氧或纯氧供气, 进行,该工艺采用富氧或纯氧供气,主要成本花在 氧气上。 氧气上。
• Bio Heap生物堆浸技术，利用中等嗜热细菌在45Heap生物堆浸技术 利用中等嗜热细菌 45生物堆浸技术， 中等嗜热细菌在 60℃温度条件下浸出高盐铜精矿,是海水盐的6 温度条件下浸出高盐铜精矿 60℃温度条件下浸出高盐铜精矿,是海水盐的6倍 • Geocoat技术,其核心是将黄铜矿精矿的矿浆喷涂 Geocoat技术,其核心是将黄铜矿精矿的矿浆喷涂 技术 黄铜矿精矿 于耐酸的普通岩石表面进行堆浸 堆浸。 于耐酸的普通岩石表面进行堆浸。
第六章 硫化铜矿的生物浸出
• 自然界中含铜矿物至少有360种，这些铜矿物又可 自然界中含铜矿物至少有360种 360 分为硫化铜矿物和氧化铜矿物。 分为硫化铜矿物和氧化铜矿物。 • 我国的铜矿物以硫化矿为主，在己探明的储量中， 我国的铜矿物以硫化矿为主，在己探明的储量中， 硫化矿为主 硫化矿占87％，氧化矿占10％，混合矿只占3 87％，氧化矿占10％，混合矿只占 硫化矿占87％，氧化矿占10％，混合矿只占3％。 • 硫化铜矿物主要有辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、渤 硫化铜矿物主要有辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、 铜矿和铜蓝。 铜矿和铜蓝。 • 氧化铜矿物主要有孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、 氧化铜矿物主要有孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、 水晶矾、氯铜矿。常见的硫化铜矿列于表1 水晶矾、氯铜矿。常见的硫化铜矿列于表1。
• 到目前为止,世界每年利用细菌溶浸法得到的铜量 到目前为止, 占整个采铜量的20%以上。 20%以上 占整个采铜量的20%以上。 • 智利、美国、澳大利亚等国相继建成大规模铜矿 智利、美国、 堆浸厂 物堆浸厂。 • 智利是应用生物提铜技术产铜最多的国家。 智利是应用生物提铜技术产铜最多的国家 是应用生物提铜技术产铜最多的国家。 • 近年来生物浸出己用来处理含铜品位大于1%的次 近年来生物浸出己用来处理含铜品位大于1% 1%的次 生硫化铜矿和高品位的铜精矿。 生硫化铜矿和高品位的铜精矿。 • 我国铜的保有储量6917万t，采用传统的采选冶金 我国铜的保有储量6917 6917万 技术资源开发率只有28％左右，而利用生物浸出 技术资源开发率只有28％左右， 28 技术开发率接近100％。目前 100％。目前， 技术开发率接近100％。目前，我国在微生物冶金 应用方面刚刚起步. 应用方面刚刚起步.
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 ) 黄铜矿
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 ) 孔雀石
毛赤铜矿(Cu2O ) 毛赤铜矿
蓝铜矿 CuCO3 Cu(OH)2
●
铜蓝（ 铜蓝（CuS） ）
辉铜矿（ 辉铜矿（Cu2S） ）
斑铜矿（ 斑铜矿（Cu5FeS4）
铜矿石生物浸出的发展历史 • 微生物浸铜技术研究较早,1958年在西班牙用细菌产 微生物浸铜技术研究较早,1958 ,1958年在西班牙用细菌产 生的硫酸高铁溶浸低品位铜矿石,成功地回收了铜。 生的硫酸高铁溶浸低品位铜矿石,成功地回收了铜。 • 1980年智利 1980年智利Minera Pudahuel铜矿实现了生物堆浸的 铜矿实现了生物堆浸的 铜矿实现了生物堆浸 商业化应用， 商业化应用，标志着生物浸铜技术实现大规模工业 生产 • 1986年墨西哥的Cananea 铜矿实现大规模的废石生 1986年墨西哥的Cananea 铜矿实现大规模的废石生 年墨西哥的 物堆浸。该矿石为特大型斑岩铜矿，含铜0.26% 0.26%。 物堆浸。该矿石为特大型斑岩铜矿，含铜0.26%。堆 浸初期，浸出周期80个月，铜回收率55% 60%， 80个月 55%～ 浸初期，浸出周期80个月，铜回收率55%～60%， 年后进行技术改进，使铜回收率提高至85% 85%， 1990 年后进行技术改进，使铜回收率提高至85%， 浸出周期缩短一半， 浸出周期缩短一半，20 世纪末该矿生物堆浸规模达 到年处理2750万吨表外矿。 2750万吨表外矿 到年处理2750万吨表外矿。
• 五、堆浸操作要领
• 1、矿石特性 • 矿石的组成、矿物种类、酸耗、矿物嵌布特性、 矿石的组成、矿物种类、酸耗、矿物嵌布特性、 比表面积、孔隙度、 比表面积、孔隙度、疏水的加伐尼作用和次生矿 物的形成 • 2、充气 • 因为多数浸出金属的细菌是需氧的,在性质上是矿 因为多数浸出金属的细菌是需氧的, 质化学营养细菌, 质化学营养细菌,所以仔细充气可向浸出体系供给 O2和CO2。空气中足够数量的CO2可以作为细菌生 O2和CO2。空气中足够数量的CO2可以作为细菌生 CO2 长所需要的碳源。如果要是充气不合适, 长所需要的碳源。如果要是充气不合适,那么在矿 堆内就会产生厌氧状态。 堆内就会产生厌氧状态。向操作矿堆中充气可以 加速生物氧化反应,缩短浸出周期,在此时期, 加速生物氧化反应,缩短浸出周期,在此时期,氧的 供给对于提高浸出细菌的活性是相当重要的。 供给对于提高浸出细菌的活性是相当重要的。
硫化铜矿生物浸出的发展前景
• 采用经济合理的选矿方法处理低品位矿、难选矿、 采用经济合理的选矿方法处理低品位矿、难选矿、 氧化矿、边角矿、老尾矿、含有价物质废料、 氧化矿、边角矿、老尾矿、含有价物质废料、表 外矿、废石堆场、旧采区塌陷区、坑采废水等， 外矿、废石堆场、旧采区塌陷区、坑采废水等， 是一项很有研究价值和推广价值的工作。 是一项很有研究价值和推广价值的工作。 • 如德兴和永平两矿露天废石堆现有约2亿吨，含铜 如德兴和永平两矿露天废石堆现有约2亿吨， 废石堆现有约 20万吨 万吨。 约20万吨。 • 石蒙铜矿品位低于2.5%的矿石铜含量约20万吨。 石蒙铜矿品位低 2.5%的矿石铜含量约20万吨 品位低于 的矿石铜含量约20万吨。
• 空气可以通过安装在堆底部砾石层中的管道网给 到堆中。空气管道网由间距为2 m、直径为500mm 到堆中。空气管道网由间距为2 m、直径为500mm 顶盖和直径为50 mm的管子组成 在直径为50 的管子组成。 顶盖和直径为50 mm的管子组成。在直径为50 mm 空气分配管子底部钻孔, 空气分配管子底部钻孔,孔的密度决定于需要氧化 的硫化物和硫的数量及所要求的氧化速度。 的硫化物和硫的数量及所要求的氧化速度。用一 套低压大电扇或鼓气机将空气注入矿堆中。 套低压大电扇或鼓气机将空气注入矿堆中。 • 生物浸出效果决定于在充气矿堆的高度方向上氧 的浓度变化。在空气压入矿堆的管路底部, 的浓度变化。在空气压入矿堆的管路底部,氧的浓 度接近饱和状态, 度接近饱和状态,而在空气沿着孔隙向上流动过程 细菌促使硫化矿物氧化,同时消耗了氧, 中,细菌促使硫化矿物氧化,同时消耗了氧,结果在 堆的顶部附近氧消耗尽了。在堆的高度方向, 堆的顶部附近氧消耗尽了。在堆的高度方向,氧的 浓度呈梯度规律变化。 浓度呈梯度规律变化。
• 智利的Quebrada Blanca 铜矿，位于智利北部海拔 智利的Quebrada 铜矿， 米的高原荒漠上，气候严寒，冬天最低气温4400 米的高原荒漠上，气候严寒，冬天最低气温10℃，1994 年投产。处理含铜1.3% 的次生硫化铜矿 10℃， 年投产。处理含铜1.3% 铜浸出率80%以上，年产阴极铜8.0 万吨。 80%以上 石，铜浸出率80%以上，年产阴极铜8.0 万吨。 • 在我国,20世纪90年代中后期,低品位铜矿生物提取工 在我国,20世纪90年代中后期, ,20世纪90年代中后期 艺已在江西铜业公司德兴铜矿成功应用, 艺已在江西铜业公司德兴铜矿成功应用,并建成年产 2000t电铜的堆浸厂 电铜的堆浸厂; 2000t电铜的堆浸厂; • 2003年云南官房铜矿建成处理含铜0.9%、含银50 g/t 2003年云南官房铜矿建成处理含铜0.9%、含银50 年云南官房铜矿建成处理含铜0.9% 的原生硫化铜和次生硫化铜的生物堆浸厂; 的原生硫化铜和次生硫化铜的生物堆浸厂; • 2006年,福建紫金山建成万吨级生物提铜堆浸厂 2006年