CN101638720A - 复杂黄铜矿型浮选尾矿的细菌浸铜方法 - Google Patents
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Abstract
一种复杂黄铜矿型浮选尾矿的细菌浸铜方法，包括制粒、细菌培养、酸度调节、细菌浸出、萃取、反萃取和电积七个步骤，本发明采用氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌混合细菌针对其它工艺无法有效经济处理的选矿尾矿作为原料进行浸出，回收其中的铜金属。这样不仅可以缓解铜资源短缺的局势，创造良好的经济效益，更重要的是解决铜矿尾砂占据大量良田、污染环境的问题，实现经济效益和社会环境效益的双赢。
Description
技术领域
本发明属于生物冶金技术领域，特别涉及一种复杂黄铜矿型浮选尾矿的细菌浸铜方法。
背景技术
铜是重要的有色金属，随着国民经济的发展，对铜的需求量逐年增加。我国每年都需要进口大量的铜原料和制品，铜的供求矛盾十分突出。铜矿的开采已经有几百年的历史，每个铜矿山有堆积如山的浮选尾矿，一方面占据大量良田，另一方面对环境造成严重污染。研究表明浮选尾矿含有铜、铅、锌、镍、等多种资源，若采用传统工艺回收，成本上不合理。利用新型特效浸矿细菌，对浮选尾矿浸出是可行的。细菌浸出技术因具有低投资、低成本、低污染、高效益等特点，受到世界各主要产铜国的普遍重视。
近年来，细菌浸铜技术绝大多数应用在次生硫化矿(辉铜矿等)上，而对于黄铜矿型的原生硫化铜矿的细菌浸出应用很少，而黄铜矿型的含铜矿物很多，一直没有得到有效的开发和利用。
统计表明，我国铜矿的选矿尾矿储量巨大，总量超过2亿吨，其中约有四分之一的尾砂含铜量在0.5％左右。早期开采的铜矿尾矿，由于选矿技术落后，铜的含量更高一些，完全满足细菌堆浸冶铜的经济技术条件。若将这些选矿尾矿作为二次资源，回收其中的铜金属，保守估计可以产出160万吨金属铜。将回收铜金属后的残渣再用于开发建材原料，实现其综合利用，不仅可以缓解铜资源短缺的局势，创造良好的经济效益，同时可以解决铜矿尾砂污染环境的问题，实现经济效益和社会环境效益的双赢。
复杂黄铜矿型浮选尾矿是指尾矿中的铜是以黄铜矿为主，其化学成分和物相十分复杂，同时里面还含有锌、镍、钼等其他基本金属矿物。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种复杂黄铜矿型浮选尾矿的细菌浸出方法。本发明中所应用的浸矿细菌是由具有氧化亚铁作用的氧化亚铁硫杆菌LH-12(CCTCC NO：M209073)和氧化亚铁微螺菌SYZ-03(CCTCC NO：M209074)混合而成，以上两种细菌均已在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏日期：2009年4月12日，地址：中国.武汉.武汉大学。本发明采用的两种菌混合在一起具有协同作用、优势互补的特点。
本发明包括以下工艺步骤：
(1)制粒：将复杂黄铜矿型浮选尾矿、水泥与水按体积比5～7∶1∶2～3进行混合后制成10mm～20mm的颗粒，自然风干；
(2)细菌培养：将含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌液，在细菌氧化槽中接种至培养基中，进行扩大培养，接种量按体积比为：菌种∶培养基＝1∶10～20，培养温度为25～60℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间24～48小时；
(3)复杂黄铜矿型浮选尾矿酸度调节：将制好的复杂黄铜矿型浮选尾矿颗粒装在有机玻璃柱中，向柱中喷淋浓度为6mol·L-1～9mol·L-1的H2SO4，pH稳定至1.5～2.0；
(4)细菌浸出浮选尾矿：将培养好的细菌用泵向柱中喷淋进行浸出，间歇喷淋每天2～5次，每次0.5～1.5h，喷淋的同时向柱中充气，对柱内充气量进行调节，充气量为1.0～2.0m3/h，喷淋的菌液回收到自制的带有搅拌装置的20升有机玻璃细菌氧化槽中进行活化，循环使用；
(5)萃取：将萃取剂(有机相)和含铜浸出液(水相)按体积比1～3∶1～2的比例进行萃取，所用的萃取剂为德国汉高公司生产的Lix984N工业产品，萃取率为97％以上；
(6)反萃取：对负载于有机相中的铜离子以稀硫酸反萃取，稀硫酸浓度为3mol·L-1～6mol·L-1，有机相与水相的体积比为1～3∶2，反萃率为95％以上，反萃后的有机相在萃取工序循环使用；
(7)电积：反萃后的液体进行电积，电极采用不锈钢永久阴极、Pb-Ca-Sn三元合金阳极，电积电压为1.8～2.2V，电流密度为100～120A/m2，电积率为95％以上。
本发明具有下述显著优点：
1、矿物特点：本发明针对其它工艺无法有效经济处理的选矿尾矿作为原料，回收其中的铜金属。这样不仅可以缓解铜资源短缺的局势，创造良好的经济效益，更重要的是解决铜矿尾砂占据大量良田、污染环境的问题，实现经济效益和社会环境效益的双赢。将回收铜金属后的残渣再用于开发建材原料，实现其综合利用。
2、细菌特点：本发明中的浸矿菌为两种混合细菌：氧化亚铁硫杆菌(CCTCC NO：M209073)和氧化亚铁微螺菌(CCTCC NO：M209074)，两种混合菌种在不同氧化阶段有各自的优势菌种，各菌种间发挥协同作用，促进了矿石中矿物的快速有效的氧化。
3、工艺特点：本发明工艺不仅能从矿物中经济地回收铜，而其能够回收其他基本金属，如锌、镍等。
4、环境友好：本发明工艺方法操作简单、投资少、环境温和友好、经济效益明显。
附图说明
图1是本发明工艺的流程图。
具体实施方式
实施例1
浮选尾矿样品1化学分析见表2。
表2尾矿样品1化学成分分析
步骤：
(1)制粒：将浮选尾矿、型号为32.5的水泥与水按体积比6∶1∶2进行混合后制成10mm～20mm的颗粒，自然风干。
(2)细菌培养：将含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌液，在带有搅拌装置的20L有机玻璃细菌氧化槽中，接种至9K培养基中，进行扩大培养，接种量按体积比为：菌种∶培养基＝1∶10，培养温度为25℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间48小时。
(3)浮选尾矿酸度调节：将制好的浮选尾矿颗粒装在φ90×900mm的有机玻璃柱中，用MP-20RZ磁力驱动循环泵向柱中喷淋浓度为9mol·L-1H2SO4，pH稳定至1.5。
(4)细菌浸出浮选尾矿：将培养好的细菌用MP-20RZ磁力驱动循环泵向柱中喷淋进行浸出，间歇喷淋每天3次，每次1h，喷淋的同时用ACO-3880型充气泵，向柱中充空气，柱内充气量用LZB-10型空气转子流量计调节，充气量为1.0m3/h，喷淋的菌液回收到自制的带有搅拌装置的20升有机玻璃细菌氧化槽中进行活化，循环使用，经过300天的浸出，铜浸出率为64.89％，锌浸出率为91.12％。
(5)萃取：将萃取剂(有机相)和含铜滤液(水相)按体积比为1∶2的比例进行萃取，所用的萃取剂为德国汉高公司生产的Lix984N工业产品，萃取剂的浓度为15％，稀释剂为磺化煤油，萃取率为98.35％。
(6)反萃取：对负载于有机相中的铜离子以稀硫酸反萃取，稀硫酸浓度为3mol·L-1，有机相与水相的体积比为1∶1，反萃率为96.24％，反萃后的有机相在萃取工序循环使用。
(7)电积：反萃后的液体进行电积，电极采用不锈钢永久阴极、Pb-Ca-Sn三元合金阳极，电积电压为2V，电流密度为100A/m2，电积率为95.89％。
实施例2
浮选尾矿样品2化学分析见表3。
表3尾矿样品2化学成分分析
步骤：
(1)制粒：将尾矿、型号为32.5的水泥与水按体积比5∶1∶2进行混合后制成10mm～20mm的颗粒，自然风干。
(2)细菌培养：将含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌液，在带有搅拌装置的20L有机玻璃细菌氧化槽中，接种至9K培养基中，进行扩大培养，接种量按体积比为：菌种∶培养基＝1∶15，培养温度为47℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间24小时。
(3)浮选尾矿酸度调节：将制好的浮选尾矿颗粒装在φ90×900mm的有机玻璃柱中，用MP-20RZ磁力驱动循环泵，向柱中喷淋浓度为6mol·L-1H2SO4，pH稳定至1.8。
(4)细菌浸出浮选尾矿：将培养好的细菌用MP-20RZ磁力驱动循环泵向柱中喷淋进行浸出，间歇喷淋每天5次，每次0.5h，喷淋的同时用ACO-3880型充气泵，向柱中充气，柱内充气量用LZB-10型空气转子流量计调节，充气量为1.5m3/h，喷淋的菌液回收到自制的带有搅拌装置的20升有机玻璃细菌氧化槽中进行活化，循环使用，经过300天的浸出，铜浸出率为50.16％，镍浸出率为96.03％。
(5)萃取：将萃取剂(有机相)和含铜滤液(水相)按体积比为1∶1的比例进行萃取，所用的萃取剂为德国汉高公司生产的Lix984N工业产品，萃取剂的浓度为18％，稀释剂为磺化煤油，萃取率为97.21％。
(6)反萃取：对负载于有机相中的铜离子以稀硫酸反萃取，稀硫酸浓度为4.5mol·L-1，有机相与水相的体积比为1∶2，反萃率为95.38％，反萃后的有机相在萃取工序循环使用。
(7)电积：反萃后的液体进行电积，电极采用不锈钢永久阴极、Pb-Ca-Sn三元合金阳极，电积电压为1.8V，电流密度为105A/m2，电积率为96.37％。
实施例3
浮选尾矿样品3化学分析见表4。
表4尾矿样品3化学成分分析
步骤：
(1)制粒：将浮选尾矿、型号为42.5的水泥与水按体积比7∶1∶3进行混合后制成10mm～20mm的颗粒，自然风干。
(2)细菌培养：将含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌液，在带有搅拌装置的20L有机玻璃细菌氧化槽中，接种至9K培养基中，进行扩大培养，接种量按体积比为：菌种∶培养基＝1∶20，培养温度为60℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间36小时。
(3)浮选尾矿酸度调节：将制好的浮选尾矿颗粒装在φ90×900mm的有机玻璃柱中，用MP-20RZ磁力驱动循环泵，向柱中喷淋浓度为6mol·L-1H2SO4，pH稳定至2.0。
(4)细菌浸出浮选尾矿：将培养好的细菌用MP-20RZ磁力驱动循环泵向柱中喷淋进行浸出，间歇喷淋每天2次，每次1.5h，喷淋的同时用ACO-3880型充气泵，向柱中充气，柱内充气量用LZB-10型空气转子流量计调节，充气量为2.0m3/h，喷淋的菌液回收到自制的带有搅拌装置的20升有机玻璃细菌氧化槽中进行活化，循环使用，经过300天的浸出，铜浸出率为68.02％。
(5)萃取：将萃取剂(有机相)和含铜滤液(水相)按体积比3∶2的比例进行萃取，所用的萃取剂为德国汉高公司生产的Lix984N工业产品，萃取剂的浓度为20％，稀释剂为磺化煤油，萃取率为98.79％。
(6)反萃取：对负载于有机相中的铜离子以稀硫酸反萃取，稀硫酸浓度为6mol·L-1，有机相与水相的体积比为3∶2，反萃率为96.54％，反萃后的有机相在萃取工序循环使用。
(7)电积：反萃后的液体进行电积，电极采用不锈钢永久阴极、Pb-Ca-Sn三元合金阳极，电积电压为2.2V，电流密度为110A/m2，电积率为96.86％。
Claims (1)
1.一种复杂黄铜矿型浮选尾矿的细菌浸铜方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制粒：将复杂黄铜矿型浮选尾矿、水泥与水按体积比5～7∶1∶2～3进行混合后制成10mm～20mm的颗粒，自然风干；
(2)细菌培养：将含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌液，在细菌氧化槽中接种至培养基中，进行扩大培养，接种量按体积比为：菌种∶培养基＝1∶10～20，培养温度为25～60℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间24～48小时；
(3)复杂黄铜矿型浮选尾矿酸度调节：将制好的复杂黄铜矿型浮选尾矿颗粒装在有机玻璃柱中，向柱中喷淋浓度为6mol·L-1～9mol·L-1的H2SO4，pH稳定至1.5～2.0；
(4)细菌浸出浮选尾矿：将培养好的细菌用泵向柱中喷淋进行浸出，间歇喷淋每天2～5次，每次0.5～1.5h，喷淋的同时向柱中充气，对柱内充气量进行调节，充气量为1.0～2.0m3/h，喷淋的菌液回收到自制的带有搅拌装置的20升有机玻璃细菌氧化槽中进行活化，循环使用；
(5)萃取：以萃取剂作为有机相和含铜浸出液作为水相，按体积比为1～3∶1～2的比例进行萃取，萃取率为97％以上；
(6)反萃取：对负载于有机相中的铜离子以稀硫酸反萃取，稀硫酸浓度为3mol·L-1～6mol·L-1，有机相与水相的体积比为1～3∶2，反萃率为95％以上，反萃后的有机相在萃取工序循环使用；
(7)电积：反萃后的液体进行电积，电极采用不锈钢永久阴极、Pb-Ca-Sn三元合金阳极，电积电压为1.8～2.2V，电流密度为100～120A/m2，电积率为95％以上。
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