CN109022776B - 一种利用高铁闪锌矿强化斑铜矿浸出的方法 - Google Patents

一种利用高铁闪锌矿强化斑铜矿浸出的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用高铁闪锌矿强化斑铜矿浸出的方法，包括以下步骤：将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，得到高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉；将9K基础培养基进行高温高压蒸汽灭菌，将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌；将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，然后加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，然后调节矿浆pH至1.5‑2.0；将上述矿浆进行搅拌浸出，并调控浸出溶液化学条件。本发明缩短了整个浸出周期，同时大大提高了浸出率和浸出速率，清洁环保，成本低，适合大规模推广应用。

Description

一种利用高铁闪锌矿强化斑铜矿浸出的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金和矿物加工领域，具体为一种利用高铁闪锌矿强化斑铜矿浸出的方法。
背景技术
铜是人类生产和生活中不可或缺的有色金属。铜的冶炼技术主要分为火法冶炼、湿法冶炼两种。火法冶炼要求较高的铜品位，而且在冶炼过程中会产生大量的二氧化硫烟气，造成环境污染；火法冶炼能源消耗量极大；火法冶炼会使铜精矿中的铁附着在炉渣中，产生大量的固废，一定程度上造成了铁资源的浪费和环境污染。我国作为全球最大的铜消费国，对铜的需求量极大，而我国万吨级铜矿山较少，而且铜品位又较低，不能满足生产的需求，所以我国的铜产业对外依存度很高，但是随着铜矿资源的不断开采，国内外高品位的铜矿也出现了贫、细、杂的特点，这部分贫、尾矿难以用传统的火法冶炼方式利用，加之随着环境的恶化以及人们环保意识的增强，传统的冶炼方式已很难适应现代的要求，因此湿法冶金作为一种清洁、高效的冶炼方式逐渐被人们所认可。其中生物提铜是湿法冶金中及其重要的一部分，它是指利用浸矿微生物的代谢活动或者是产生的初级、次级代谢产物将矿物中的铜提取进入溶液中，生物提铜具有如下特点：1、工艺流程短、投资低、设备简单，易于构建；2、相对火法冶炼，工作条件温和，一般小于70℃；3、对环境友好，污染少；4、适用性广，浸出产生的有价金属铜易于分离，尤其对于传统技术难处理的复杂、低品位矿石具有独特的优势。
湿法浸出铜矿有两种体系，一种是酸性浸出体系，另一种是碱性浸出体系。碱性浸出体系较酸性浸出体系，有一些不足：1.碱性浸出的试剂为氨水，为了降低氨水的挥发性，在浸出过程中需要与铵盐混合配比作为浸出剂，增加了浸出成本。2.硫化铜矿在氧化过程中会产生硫酸，使用碱性浸出体系无疑增加了浸出剂的消耗，而使用酸性浸出体系时，氧化产生的硫酸反过来又可以作为浸出剂。3.在碱性浸出体系浸出铜矿时，矿物中的其它金属元素如铁，会转化为不溶的氧基或者羟基化合物被过滤出去，造成了一定的资源浪费。4.在氧气作为氧化剂、低温、碱性浸出条件下，铜矿的氧化浸出速率较慢，因此碱性浸出常常在高温高压进行浸出，但高温高压一方面会造成浸出剂氨水的挥发，另一方面高温高压条件对浸出设备的要求较高，因此酸性浸出体系更易推广与应用。
斑铜矿在自然界中经常与其它硫化矿物伴生存在，如黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、铁闪锌矿等；斑铜矿和黄铜矿占据了整个铜矿资源的70%以上，因此斑铜矿是一种非常重要的铜矿资源，研究斑铜矿的浸出具有极高的经济效益。
目前，有利用嗜酸微生物类对斑铜矿进行浸出，一定程度上可以促进斑铜矿的浸出，但是仍然存在浸出速率慢、浸出率低、浸出周期长（几个月）、酸耗高、微生物在其中生长较慢等问题。
现有的湿法浸出斑铜矿的现状为：当浸出时间短时，浸出率低；而浸出率高时，浸出时间又太长，因此如何将浸出周期变短，同时实现高效浸出斑铜矿，成为当前技术难题。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种清洁、高效的斑铜矿浸出的方法。
不同的矿物在混合浸出过程中会存在原电池效应，并且一种矿物的溶解会改变溶液化学环境，往往对其它矿物的浸出具有显著影响。因此向目的矿物中添加不同的矿物是一种提高目的矿物浸出率的方法，自然界中，高铁闪锌矿往往与斑铜矿共伴生存在。
本发明通过合理调控斑铜矿与铁闪锌的配比，并控制浸出过程溶液化学条件，提供了一种原位调控强化斑铜矿（生物）浸出的方法，不仅极大缩短了斑铜矿浸出周期，而且实现了斑铜矿的高效浸出，铁闪锌矿可进一步被综合利用，具体包括以下步骤：
（1）将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，得到高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉；
（2）将9K基础培养基进行高温高压蒸汽灭菌，将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌；
（3）将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，然后加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，然后调节矿浆pH至1.5-2.0；
（4）将所述矿浆进行搅拌浸出。
作为优选，步骤（1）中所述磨矿是将高铁闪锌矿与斑铜矿分别磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。
作为优选，步骤（1）中所述9K基础培养基其1L的配方为：(NH4)2SO4为3.0g、KCl为0.1g、K2HPO4为0.5g、MgSO4为0.5g、Ca(NO3)2为0.01g。
作为优选，步骤（3）中所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉按照3:1-1:3的比例混合。
作为进一步优选，步骤（3）中用0.1-0.5mol/L H2SO4调整矿浆pH值。
作为优选，步骤（4）中浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV。
进一步地，步骤（3）中向所述矿浆中接种1%-5%的嗜酸氧化亚铁硫杆菌，且矿浆中菌浓度为1.0×107个/mL～1.0×109个/mL。
作为进一步优选，所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌在9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基中进行驯化培养，当驯化的细菌处于对数生长期时对其进行过滤、离心，得到驯化培养后的嗜酸氧化亚铁硫杆菌。
作为进一步优选，所述9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基包含有：(NH4)2SO4为3.0g/L，KCl为0.1g/L，K2HPO4为0.5g/L，MgSO4•7H2O为0.5g/L，Ca(NO3)2为0.01g/L， FeSO4•7H2O为44.7 g/L， 1-1.5wt%的高铁闪锌矿粉和1-1.5wt%的斑铜矿粉。
作为进一步优选，加入嗜酸氧化亚铁硫杆菌后，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV。
本发明与现有技术相比具有如下优点：闪锌矿和斑铜矿作为自然界伴生存在的两种矿物，通过合理调控两者之间的配比，并控制浸出过程溶液化学条件，提高了铜的浸出率，一般提高1.8-3.9%，接入驯化培养后的菌种时，浸出率最高可提高至96.9%；在浸出前对菌种进行驯化，缩短了浸出过程前期菌种的延滞期，从而大大缩短了整个浸出周期，铁闪锌矿还可进一步被综合利用。本发明具有工艺流程少、操作方便、浸出周期短、投资少、清洁、浸出率高等特点，是一种原位调控的方法。因此适合大规模推广应用，易于实现工业化。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
调配9K基础培养基，9K基础培养基其1L的配方为：(NH4)2SO4为3.0g、KCl为0.1g、K2HPO4为0.5g、MgSO4为0.5g、Ca(NO3)2为0.01g。然后对9K基础培养基进行高温高压蒸汽灭菌。
实施例1～3为化学浸出，没有加入微生物。
实施例1：
将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌，将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，混合比例为3:1，然后再加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，通过调控浸出溶液化学条件，用0.1-0.5mol/L H2SO4调节矿浆pH至1.5-2.0，然后将混合后的矿浆进行搅拌浸出，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV，浸出15天，测定并计算其铜的浸出率，较现有技术单独浸出斑铜矿相比，浸出率提高了3.9%。
实施例2：
将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌，将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，混合比例为1:1，然后再加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，通过调控浸出溶液化学条件，用0.1-0.5mol/L H2SO4调节矿浆pH至1.5-2.0，然后将混合后的矿浆进行搅拌浸出，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV，浸出15天，测定并计算其铜的浸出率，较现有技术单独浸出斑铜矿相比，浸出率提高了2.5%。
实施例3：
将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌，将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，混合比例为1:3，然后再加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，通过调控浸出溶液化学条件，用0.1-0.5mol/L H2SO4调节矿浆pH至1.5-2.0，然后将混合后的矿浆进行搅拌浸出，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV，浸出15天，测定并计算其铜的浸出率，较现有技术单独浸出斑铜矿相比，浸出率提高了1.8%。
实施例4～6为微生物浸出，向矿浆中接种嗜酸氧化亚铁硫杆菌进行浸矿，浸矿微生物接种量在1%-5%。
嗜酸氧化亚铁硫杆菌通过9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基的驯化培养，9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基包含有：(NH4)2SO4为3.0g/L，KCl为0.1g/L，K2HPO4为0.5g/L，MgSO4•7H2O为0.5g/L，Ca(NO3)2为0.01g/L， FeSO4•7H2O为44.7 g/L，1-1.5wt%的高铁闪锌矿粉和1-1.5wt%的斑铜矿粉。嗜酸氧化亚铁硫杆菌在9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基中进行驯化培养，当驯化的细菌处于对数生长期时对其进行过滤、离心，得到驯化培养后的嗜酸氧化亚铁硫杆菌。
实施例4：
将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌，将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，混合比例为3:1，然后再加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，通过调控浸出溶液化学条件，用0.1-0.5mol/L H2SO4调节矿浆pH至1.5-2.0，再向其中接种嗜酸氧化亚铁硫杆菌，且矿浆中菌浓度为1.0×107个/mL～1.0×109个/mL。然后将加入菌种后的矿浆进行搅拌浸出，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV，浸出第14天时，测定并计算其铜的浸出率为92.5%，以现有技术单独浸出斑铜矿第15天时的92%的浸出率作为浸出终点，其浸出周期缩短了7%。
实施例5：
将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌，将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，混合比例为1:1，然后再加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，通过调控浸出溶液化学条件，用0.1-0.5mol/L H2SO4调节矿浆pH至1.5-2.0，再向其中接种嗜酸氧化亚铁硫杆菌，且矿浆中菌浓度为1.0×107个/mL～1.0×109个/mL。然后将加入菌种后的矿浆进行搅拌浸出，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV，浸出13天，铜最终浸出率可达93.6%，以现有技术单独浸出斑铜矿第15天时的92%的浸出率作为浸出终点，其浸出周期缩短了10%。
实施例6：
将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上。将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌，将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，混合比例为1:3，然后再加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，通过调控浸出溶液化学条件，用0.1-0.5mol/L H2SO4调节矿浆pH至1.5-2.0，再向其中接种嗜酸氧化亚铁硫杆菌，且矿浆中菌浓度为1.0×107个/mL～1.0×109个/mL。然后将加入菌种后的矿浆进行搅拌浸出，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV，浸出15天，测定并计算其铜的浸出率为96.9%，较现有技术单独浸出斑铜矿相比，浸出率提高了4.0%。
本发明从而大大缩短了整个浸出周期，同时大大提高了浸出率，适合大规模推广应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种利用高铁闪锌矿强化斑铜矿浸出的方法，包括以下步骤：
（1）将高铁闪锌矿和斑铜矿分别进行磨矿，得到高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉；
（2）将9K基础培养基进行高温高压蒸汽灭菌，将所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行间歇灭菌；
（3）将灭菌后的所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉进行混合，然后加入已灭菌的所述9K基础培养基，得到矿浆，然后调节矿浆pH至1.5-2.0；
（4）将所述矿浆进行搅拌浸出；
步骤（1）中所述磨矿是将高铁闪锌矿与斑铜矿分别磨矿至-0.074mm，并使该粒度的矿粉含量达到85%以上；步骤（2 ）中所述9K基础培养基其1L的配方为：(NH4)2SO4为3.0g、KCl为0.1g、K2HPO4为0.5g、MgSO4为0.5g、Ca(NO3)2为0.01g；步骤（3）中所述高铁闪锌矿粉和斑铜矿粉按照3:1-1:3的比例混合；步骤（3）中用0.1-0.5mol/L H2SO4调整矿浆pH值；步骤（4）中浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV；步骤（3）中向所述矿浆中接种1%-5%的嗜酸氧化亚铁硫杆菌，且矿浆中菌浓度为1.0×107个/mL～1.0×109个/mL；所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌在9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基中进行驯化培养，当驯化的细菌处于对数生长期时对其进行过滤、离心，得到驯化培养后的嗜酸氧化亚铁硫杆菌；所述9K-铁闪锌矿、斑铜矿复合培养基包含有：(NH4)2SO4为3.0g/L，KCl为0.1g/L，K2HPO4为0.5g/L，MgSO4•7H2O为0.5g/L，Ca(NO3)2为0.01g/L， FeSO4•7H2O为44.7 g/L，1-1.5wt%的高铁闪锌矿粉和1-1.5wt%的斑铜矿粉；加入嗜酸氧化亚铁硫杆菌后，浸出温度为30℃，搅拌速度为100-300rpm，浸矿电位为180-610mV。
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