CN110029231A - 一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法 - Google Patents

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Abstract

一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，按以下步骤进行：(1)将复杂氧化铜矿磨细制成铜矿粉；将黄铁矿磨细制成黄铁矿粉；铜矿粉和黄铁矿粉混合获得混合矿粉；(2)将嗜酸氧化亚铁硫杆菌接种培养获得菌液；(3)将混合矿粉加水制成矿浆，调pH值获得酸性矿浆；(4)细菌浸出：将菌液置于酸性矿浆中，搅拌细菌浸出，过滤获得含铜浸出液。本发明的方法对原料适用性广、操作简单、设备要求低、环境友好以及经济效益显著，有效地解决复杂难处理铜矿资源加工利用的难题。

Description

一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法
技术领域
本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及到一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法。
技术背景
随着硫化铜矿石资源的不断消耗，氧化铜类矿石的开发利用显得日益重要，尤其针对大量复杂氧化铜矿，其具有品位低、氧化率和结合率高、嵌布粒度细以及矿物组成复杂等特点；通过大量的研究发现该类型铜矿石的处理主要集中在湿法浸出方面，包括碱浸法、酸浸法以及细菌浸出法。
对于碱法浸铜的研究，大多采用氨水浸出铜矿的方法，其特点是具有金属选择性强、对设备的耐腐蚀性要求低；但氨水的挥发性大，使处理成本增加，环境污染严重，且无法进行大规模的堆浸；采用加压氨浸在技术上可行，但能耗高、设备投资大、经济效益较差。
对于酸法浸铜工艺已有大量研究，并在工业生产中有较好的运用效果；但对于复杂氧化铜矿石，采用酸法浸出存在酸耗大，经济上不合理，酸浸的腐蚀性较强，对设备要求高，环境保护压力较大等问题。
采用细菌浸出氧化铜矿，相关专利如申请号为201410391888.6的“一种碱性细菌浸出氧化铜矿的工艺”，利用一种碱性细菌产生氨与铜矿物发生络合反应，实现在碱性条件下浸出氧化铜矿，能够经济有效地处理氧化铜矿；但其存在操作复杂，工艺不成熟以及碱性细菌环境适应性差、再生能力差、培养困难等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，针对品位低、氧化率和结合率高、嵌布粒度细以及矿物组成复杂的氧化铜矿，按比例掺入一定黄铁矿，混合均匀，进行细菌浸出；黄铁矿的加入使细菌浸出与产酸同时进行，实现了浸出系统内部的酸平衡，保证较高的细菌活性，使铜浸出效果良好。
本发明的含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，按以下步骤进行：
(1)混矿：将复杂氧化铜矿破碎并磨细至粒度≤150μm，制成铜矿粉；将黄铁矿破碎并磨细至粒度≤74μm的部分占黄铁矿总质量的90％以上，制成黄铁矿粉；然后铜矿粉和黄铁矿粉混合均匀，获得混合矿粉；
(2)细菌培养：在细菌氧化槽中，将嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)接种至培养基中，进行扩大培养，获得菌液；
(3)酸度调节：将混合矿粉和水按质量比为1～2.5混合制成矿浆，再用硫酸溶液调节矿浆的pH值为1.5～2.0，获得酸性矿浆；
(4)细菌浸出：将菌液置于酸性矿浆中，在搅拌条件下进行细菌浸出，浸出完成后过滤，获得的浸出液为含铜浸出液。
上述的复杂氧化铜矿的按质量百分比含Cu≥0.5％，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率70％以上，结合铜占有率30％以上。
上述的黄铁矿纯度90～95％，其余为脉石矿物。
上述的铜矿粉和黄铁矿粉混合比例按质量比为5～20。
上述的扩大培养中，按质量比菌种:培养基＝1:(10～20)，培养温度25～60℃，培养时间为24～48小时；培养基为液体培养基。
上述的硫酸溶液的浓度为5～10mol/L。
上述的菌液中细菌浓度107～109个/mL，电位580～770mV。
上述方法中，细菌浸出时菌液的用量按混合矿粉为菌液总质量的5～20％，浸出温度25～60℃，浸出时间3～15天。
上述的步骤(4)中，搅拌的速度150～240rpm。
上述方法中，铜的浸出率为56～89％。
上述方法中，过滤时取出部分细菌返回步骤(2)作为菌种用于制备菌液。
本发明具有以下优点和积极效果：
传统酸浸法处理复杂氧化铜矿的过程中需要消耗大量的硫酸，增加了生产成本；本发明通过对复杂氧化铜矿按比例掺入一定黄铁矿，进行细菌浸出，不仅充分利用了细菌这一自然资源，而且在细菌浸出氧化铜矿的过程，黄铁矿的加入使细菌浸出与产酸同时进行，不需要外加硫酸，实现了浸出系统内部的酸平衡，且保证了较高的细菌活性，以及达到了良好的铜浸出效果；本发明对原料适用性广、操作简单、设备要求低、环境友好以及经济效益显著，可以有效地解决这种复杂难处理铜矿资源加工利用的技术难题。
附图说明
图1为本发明的含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的液体培养基为1L去离子水中溶解有3g(NH4)2SO4，0.5gK2HPO4，0.5g MgSO4·7H2O，0.1g KCl，0.01g Ca(NO3)2和44.2g FeSO4·7H2O，并且用硫酸溶液调节pH值为1.0～2.0。
本发明实施例中用于调节pH值的硫酸溶液的浓度为5～10mol/L。
本发明实施例中嗜酸氧化亚铁硫杆菌为市购产品。
本发明实施例中黄铁矿为市购产品，纯度90～95％，其余为脉石矿物。
本发明实施例中复杂氧化铜矿为含多种铜矿物的复杂氧化铜矿，按质量百分比含Cu0.5～1.85％，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率70％以上，结合铜占有率30％以上；主要脉石矿物为石英、长石和云母，含铜矿物有孔雀石、硅孔雀石、假孔雀石、含铜黑云母、含铜绿泥石、含铜白云母和含铜褐铁矿。
实施例1
采用的复杂氧化铜矿为赞比亚复杂低品位氧化铜矿A矿样，按质量百分比含Cu1.85％、SiO2 58.40％、MgO 8.95％、CaO 2.31％、Al2O3 11.14％、Fe 3.70％；含铜成分中氧化铜占有率为95％，结合铜占有率为30％；XRD分析结果表明该铜矿所含主要脉石矿物为石英、长石和云母，XRD未检出单独含铜矿物；含铜矿物有孔雀石、硅孔雀石、假孔雀石、含铜黑云母、含铜绿泥石、含铜白云母以及含铜褐铁矿；
流程如图1所示；
将复杂氧化铜矿破碎并磨细至粒度≤150μm，制成铜矿粉；将黄铁矿破碎并磨细至粒度≤74μm的部分占黄铁矿总质量的90％，制成黄铁矿粉；然后铜矿粉和黄铁矿粉混合均匀，获得混合矿粉；其中铜矿粉和黄铁矿粉混合比例按质量比为5；
在细菌氧化槽中，将嗜酸氧化亚铁硫杆菌接种至培养基中，进行扩大培养，获得菌液；扩大培养时，按质量比菌种:培养基＝1:10，培养温度25℃，培养时间为48小时；培养基为液体培养基；菌液中嗜酸氧化亚铁硫杆菌的浓度107个/mL，电位580mV；
将混合矿粉和水按质量比为1.5混合制成矿浆，再用硫酸溶液调节矿浆的pH值为2.0，获得酸性矿浆；
将菌液置于酸性矿浆中，在搅拌条件下进行细菌浸出，浸出完成后过滤，获得的浸出液为含铜浸出液；其中菌液的用量按混合矿粉为菌液总质量的5％，浸出温度25℃，浸出时间3天，搅拌的速度240rpm；过滤时取出部分细菌，返回扩大培养步骤中，作为菌种用于制备菌液；
铜的浸出率为56.58％；
采用相同矿物在不添加黄铁矿的条件下进行对比试验，铜的浸出率47.11％；采用相同矿物在不添加黄铁矿且无菌条件下进行对比试验，铜的浸出率34.95％。
实施例2
采用的复杂氧化铜矿为赞比亚复杂低品位氧化铜矿B矿样，按质量百分比含Cu1.19％、SiO2 54.04％、MgO 3.88％、CaO<0.05％、Al2O3 16.16％、Fe 9.18％；含铜成分中氧化铜占有率为85％，结合铜占有率为36.25％；XRD分析结果表明该铜矿所含主要脉石矿物为石英、长石和云母，XRD未检出单独的含铜矿物，含铜矿物有孔雀石、硅孔雀石、假孔雀石、含铜黑云母、含铜绿泥石、含铜白云母以及含铜褐铁矿；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)铜矿粉和黄铁矿粉混合比例按质量比为20；
(2)扩大培养时，按质量比菌种:培养基＝1:20，培养温度45℃，培养时间为24小时；培养基为液体培养基；菌液中嗜酸氧化亚铁硫杆菌的浓度109个/mL，电位770mV；
(3)将混合矿粉和水按质量比为1混合制成矿浆，再用硫酸溶液调节矿浆的pH值为1.8；
(4)细菌浸出时，菌液的用量按混合矿粉为菌液总质量的10％，浸出温度45℃，浸出时间11天，搅拌的速度200rpm；
铜的浸出率为84.09％；
采用相同矿物在不添加黄铁矿的条件下进行对比试验，铜的浸出率76.99％；采用相同矿物在不添加黄铁矿且无菌条件下进行对比试验，铜的浸出率62.82％。
实施例3
采用的复杂氧化铜矿为赞比亚复杂低品位氧化铜矿C矿样，按质量百分比含Cu0.5％、SiO2 53.73％、MgO 4.56％、CaO 2.34％、Al2O3 16.35％、Fe 10.23％；含铜成分中氧化铜占有率为70％，结合铜占有率为34.25％；XRD分析结果表明该铜矿所含主要脉石矿物为石英、长石和云母，XRD未检出单独的含铜矿物，含铜矿物有孔雀石、硅孔雀石、假孔雀石、含铜黑云母、含铜绿泥石、含铜白云母以及含铜褐铁矿；
方法同是实施例1，不同点在于：
(1)铜矿粉和黄铁矿粉混合比例按质量比为10；
(2)扩大培养时，按质量比菌种:培养基＝1:15，培养温度60℃，培养时间为36小时；培养基为液体培养基；菌液中嗜酸氧化亚铁硫杆菌的浓度108个/mL，电位680mV；
(3)将混合矿粉和水按质量比为2.5混合制成矿浆，再用硫酸溶液调节矿浆的pH值为1.5；
(4)细菌浸出时，菌液的用量按混合矿粉为菌液总质量的20％，浸出温度60℃，浸出时间15天，搅拌的速度150rpm；
铜的浸出率为88.75％；
采用相同矿物在不添加黄铁矿的条件下进行对比试验，铜的浸出率78.86％；采用相同矿物在不添加黄铁矿且无菌条件下进行对比试验，铜的浸出率75.24％。

Claims (9)

1.一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)混矿：将复杂氧化铜矿破碎并磨细至粒度≤150μm，制成铜矿粉；将黄铁矿破碎并磨细至粒度≤74μm的部分占黄铁矿总质量的90％以上，制成黄铁矿粉；然后铜矿粉和黄铁矿粉混合均匀，获得混合矿粉；
(2)细菌培养：在细菌氧化槽中，将嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)接种至培养基中，进行扩大培养，获得菌液；
(3)酸度调节：将混合矿粉和水按质量比为1～2.5混合制成矿浆，再用硫酸溶液调节矿浆的pH值为1.5～2.0，获得酸性矿浆；
(4)细菌浸出：将菌液置于酸性矿浆中，在搅拌条件下进行细菌浸出，浸出完成后过滤，获得的浸出液为含铜浸出液。
2.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于所述的复杂氧化铜矿的按质量百分比含Cu≥0.5％，含铜成分中按质量百分比氧化铜的占有率70％以上，结合铜占有率30％以上。
3.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于所述的黄铁矿纯度90～95％，其余为脉石矿物。
4.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于步骤(1)中，铜矿粉和黄铁矿粉混合比例按质量比为5～20。
5.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于步骤(2)中扩大培养时，按质量比菌种:培养基＝1:(10～20)，培养温度25～60℃，培养时间为24～48小时；培养基为液体培养基。
6.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于所述的菌液中细菌浓度107～109个/mL，电位580～770mV。
7.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于步骤(4)中细菌浸出时，菌液的用量按混合矿粉为菌液总质量的5～20％，浸出温度25～60℃，浸出时间3～15天。
8.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于步骤(4)中，搅拌的速度150～240rpm。
9.根据权利要求1所述的一种含多种铜矿物的复杂氧化铜矿的细菌浸出方法，其特征在于铜的浸出率为56～89％。
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