CN101984094A - 一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法 - Google Patents

一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法，它是在生物冶金的生物堆浸过程中，通过调控浸出液温度和硫酸盐总浓度的合理匹配，实现堆内硫菌优势并抑制铁氧化菌活性，控制浸出液氧化还原电位，在不影响铜矿物浸出的同时，从源头上抑制黄铁矿的溶解，降低酸和铁的产生量。该方法适用于硫铜比高、耗酸脉石少的硫化铜矿的生物堆浸工艺，实现硫化铜矿的选择性浸出，控制系统酸铁过剩问题，缩短浸出周期，降低环保处理费用。

Description

一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法
一.技术领域
本发明涉及一种在硫化铜矿生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法。本方法适合于黄铁矿含量高的低品位硫化铜矿堆浸工艺。
二.背景技术
在一些低品位硫化铜矿的生物堆浸过程中，矿石中黄铁矿含量高，硫铜比高，耗酸脉石少，大量的黄铁矿溶解造成系统酸铁过剩，给后续的萃取电积工艺带来不利影响，萃取过程三相多，萃取剂消耗大，环保压力大，铜生产成本增高。硫化矿物溶解特性取决于其价带特征，黄铁矿的价带由金属原子轨道构成，失电子并不意味Fe-S键断裂，因此较难溶解，黄铁矿的氧化遵循纯电化学机理，氧化剂Fe3+从黄铁矿价带夺电子后，不能破坏价键，只能提高界面金属的氧化势，而金属将与溶液中水反应，形成金属络合物，所形成的金属络合物与黄铁矿中硫发生表面反应，最终生成硫酸盐，较高的氧化还原电位将促进黄铁矿溶解；而辉铜矿的价带由金属和硫原子轨道共同构成，失去电子即可破坏价键，质子亦可与矿物表面作用，酸可溶，在低电位下亦可快速溶解。因此，通过控制浸出液电位在合适的阈值以下，可实现黄铁矿和硫化铜矿的选择性浸出。本发明提供了一种在生物堆浸过程中控制浸出液氧化还原电位的方法，在不影响铜浸出的同时，抑制黄铁矿的过量溶解，从源头上控制酸铁的积累。
三.发明内容
本发明的目的是提供一种在生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法，该方法工艺简单，过程参数容易控制，成本低，控制浸出液氧化还原电位在650-720mv，抑制黄铁矿的过量溶解，实现硫化铜矿的高效选择性浸出。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种在生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法是：控制生物浸堆浸出液温度在25-55℃，硫酸盐总浓度在220-260g/L，通过控制上述物化参数的合理匹配，可实现生物浸堆内硫氧化菌优势，并抑制铁氧化菌活性，控制浸出液氧化还原电位在650-720mv，减少黄铁矿的溶解，抑制酸铁的进一步累积。
本发明的优点是：本发明涉及的一种控制生物堆浸过程中氧化还原电位的方法，该方法工艺简单，过程参数容易控制，与传统工艺相比，有效抑制黄铁矿的大量溶解，降低酸铁中和成本。
四.附图说明
发明的具体方法由以下附图给出。
附图1浸出液中氧化还原电位变化曲线图。
附图2浸出液中微生物种群数量。
附图3浸出液氧化还原电位变化曲线图。
附图4矿石表面微生物种群结构数量。
附图5堆场内矿石表面微生物种群结构。
五.具体实施方式
实施例1：
在某低品位次生硫化铜矿的摇瓶浸出试验中，矿石元素成分为Cu0.37％、Fe3.59％、S5.28％、S2-3.43％，矿石磨细至粒度-200目占92％后进行试验，矿浆浓度5％，浸出液温度45℃，浸出液硫酸盐总浓度选择250g/L和60g/L，pH1.0-1.2，摇瓶浸出15天，最终铜铁浸出率见表1所示，浸出液氧化还原电位变化情况如图1。
表1铜铁浸出情况
Figure BSA00000358666200031
试验结果表明，当硫酸盐总浓度250g/L、温度45℃时，溶液电位维持在700-720mv，当硫酸盐总浓度调整为60g/L时，溶液电位上升至810mv。利用16SrRNA序列的荧光定量PCR技术对浸出液中的微生物种群进行了鉴定(结果见图2)，鉴定结果表明硫酸盐总浓度高时铁氧化菌受到抑制，数量减少，是溶液中电位低的主要原因。从不同硫酸盐总浓度下的铜铁浸出率比较发现，低电位时黄铁矿铁溶解的抑制效果明显，而铜的浸出率差别不大。因此，通过浸出液温度和硫酸盐总浓度的合理匹配，可调控浸出液中微生物种群，控制溶液电位在低水平，实现硫化铜矿的选择性浸出。
实施例2：
在某含铜0.4％的次生硫化铜矿的生物柱浸试验过程中，矿石中黄铁矿含量4.5％，矿石破碎至-20mm以下，随后装柱，柱高2M，直径200mm。试验采用二根有机玻璃柱，浸出条件分别为：1#柱温度25-30℃，硫酸盐总浓度240g/L，pH1.0；2#柱温度25-30℃，硫酸盐总浓度80g/L，pH1.0。喷淋方式采用蠕动泵滴淋，喷淋强度为20L/m2.h，每天喷淋16h，休闲8h。浸出220天，1#柱铜浸出率79.0％，铁浸出率4.0％；2#柱铜浸出率80.6％，铁浸出率17.6％，浸出液氧化还原电位变化情况如图3，浸渣矿石表面微生物种群结构数量如图4。
柱浸扩大试验与摇瓶试验结果一致，合理匹配浸出液温度和硫酸盐总浓度等物化参数，可有效调控浸矿菌种群结构，图4表明高硫酸盐总浓度时可有效抑制铁氧化菌，细菌数量减少，并维持矿石表面硫菌优势，进而控制体系氧化还原电位在650-700mv。
实施例3：
某次生硫化铜矿山采取生物堆浸工艺回收铜，矿石中主要金属矿物为黄铁矿，其次为蓝辉铜矿、辉铜矿、铜蓝和硫砷铜矿等，其铜矿物主要以次生硫化物形式存在，较易被细菌浸出，矿石中硫铜比高(铜含量低0.4％，黄铁矿含量高，含铁3.59％)，矿石中耗酸脉石少，在生物浸出不断循环过程中易造成酸铁积累。原矿石经破碎至粒度为-60mm后，采用逐层叠加筑堆方式，采用间歇式喷淋休闲制度。在矿堆浸出过程中，控制堆场浸出液硫酸盐总浓度220-260g/L，浸出液温度在40-55℃，浸出液和矿石表面微生物种群为硫菌优势，铁氧化菌得到抑制(如图5所示)，浸出液氧化还原电位在700-720mv，铜溶解率达80％，黄铁矿溶解得到有效抑制，黄铁矿溶解率减少40％，吨铜产铁减少2.5吨，吨铜产酸减少5.7吨，降低了环保处理费用。因此，该方法的成功应用能有效抑制黄铁矿过量浸出，从源头上解决此类铜矿堆浸过程中出现的酸铁过剩问题。

Claims (4)

1.一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法，其特征在于：在生物冶金的生物堆浸过程中，通过调控浸出液温度和硫酸盐总浓度的合理匹配，实现堆内硫菌优势并抑制铁氧化菌活性，控制浸出液氧化还原电位在650-720mv(SHE，Ag/AgCl，下同)，实现硫化铜矿的选择性浸出。
2.根据权利要求1所述的一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法，其特征在于：在生物冶金的生物堆浸过程中，控制浸出液温度在25-55℃。
3.根据权利要求1所述的一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法，其特征在于：在生物冶金生物堆浸过程中，浸出在硫酸盐介质中进行，所述硫酸盐包括硫酸高铁、硫酸亚铁和硫酸铜，硫酸盐总浓度控制在220-260g/L。
4.根据权利要求1所述的一种生物堆浸过程中控制氧化还原电位的方法，其特征在于：在生物冶金的生物堆浸过程中，调控生物浸堆内微生物种群结构，抑制铁氧化菌活性，实现硫菌优势。
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