CN1509341A - 一种细菌辅助的黄铜矿堆浸方法 - Google Patents

一种细菌辅助的黄铜矿堆浸方法 Download PDF

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Abstract

一种细菌辅助的黄铜矿堆浸法，此方法的特征在于下列步骤：提供含黄铜矿的矿石堆以氧化其中的硫化物矿物，此堆含有硫化物氧化细菌培养物和/或被硫化物氧化细菌培养物接种，此培养物或者不将二价铁氧化成三价铁，或者这样氧化无效；提供至少一个第一浸出溶液池(或其他适合容器)，从此池将溶液送至矿石堆，而且此池接受来自矿石堆的浸出溶液；以及放出一部分浸出溶液并将此浸出溶液送至金属回收装置。

Description

一种细菌辅助的黄铜矿堆浸方法
发明领域
本发明涉及一种细菌辅助的黄铜矿堆浸方法。更具体地说，本发明的细菌辅助的黄铜矿堆浸方法用于硫化物矿中的铜的回收，而此铜是以黄铜矿的形式存在的。
背景技术
采用细菌辅助的堆浸法从硫化物矿回收基本金属，目前仍限于第二类硫化铜矿物例如辉铜矿和靛铜矿。黄铜矿，一种第一类硫化铜矿物，是一种值得注意的例外，它目前不能成功地进行堆浸，用黄铜矿进行的一般实践是用泡沫浮选法生产用于熔炼炉进料的浓缩液。
加入三价铁作为氧化剂而从弱至中等强度硫酸溶液浸出黄铜矿的努力，导致黄铜矿的表面钝化，这使得反应或者停止，或者减慢至不可接受的速度。相似地，用细菌浸出黄铜矿的努力也受相同的表面钝化现象阻碍。钝化发生的机理和钝化层本身的性质，还未完全清楚。
本发明的方法的一个目的是克服与现有技术相关联的上述问题，或者至少提供一种有用的替代办法。
前面的背景技术讨论仅在于有助于对本发明的了解。应该知道，这一讨论不是承认在本申请的优先权日在澳大利亚的任何涉及的材料是普通常识的一部分。
贯通整个说明书，除非上下文需要，术语“包括(comprise)”或其变体如“comprises”或“comprising”应理解为包含已指出的总体或总体的一个组，但不排斥任何其他的总体或总体的一个组。
本发明的公开
根据本发明，提供了一种细菌辅助的黄铜矿堆浸方法，此方法的特征在于下列步骤：
提供含黄铜矿的矿石堆以氧化其中的硫化物矿物，此堆含有硫化物氧化细菌培养物和/或被硫化物氧化细菌培养物接种，此培养物或者不将二价铁氧化成三价铁，或者这样氧化无效；
提供至少一个第一浸出溶液池(或其他适合容器)，从此池将溶液送至矿石堆，而且此池接受来自矿石堆的浸出溶液；以及
放出一部分浸出溶液并将此浸出溶液送至金属回收装置。
优选的是，用比二价铁浓度低的三价铁浓度维持第一浸出溶液池。
优选的是，用相对于Ag/AgCl2标准参比电极低于500μV的氧化还原电位维持第一浸出溶液池。
更优选的是，维持第一浸出溶液池，使得通行的化学环境有助于浸出黄铜矿而无助于表面钝化。
优选的是，矿石堆在底部或靠近底部处通气。
黄铜矿的氧化优选通过化能无机营养细菌的作用而实现。
本发明的方法还可包括提供一个用二价铁氧化细菌接种的生物接触器，以及第二浸出溶液池，由这个溶液池将浸出溶液送至生物接触器，而且这个溶液池接受来自生物接触器的浸出溶液。
优选的是，来自第一浸出池的浸出溶液可以送至生物接触器。
更优选的是，此浸出溶液可以从第二浸出池送至第一浸出池，由此，第一浸出池中的三价铁含量和/或pH值可被控制至大的程度。
还更优选的是，浸出溶液从生物接触器流出以便通到金属回收装置，其中的三价铁含量促进金属回收。
生物接触器可以以第二堆的形式提供。第二堆由用二价铁氧化细菌接种的相当惰性废矿石(rock)形成。
对附图的简要描述
现在，本发明将仅以实施例的形式进行描述，同时参考其中的一个实施方案和附图：
图1是根据本发明一个实施方案的细菌辅助的黄铜矿堆浸方法的示意图或工艺流程图。
图2是根据实施例2的含黄铜矿矿石在硝酸浸出中浸出出的铜％相对于研碎尺寸的图解表示。
图3是根据实施例2的铜回收的图解表示。
实施本发明的最佳方式
在说明性实施方案中，假设在流回基本金属回收循环的溶液浸出物流中，铁的优选形态是三价铁形态。通过将同一物送过生物接触器而达到将浸出溶液中的二价铁氧化成三价铁，此接触器处在由贫矿石或低级矿构成的第二个堆的形状。
在图1中，表示的是根据本发明，利用化能无机营养细菌的作用，细菌辅助对矿物的全部或其一部分进行堆浸的工艺流程图。
将已分散的硫化物矿堆到一个置于不可透过的浸出垫12上的堆10之中。观察到已分散的硫化物矿可能已进行过一次或多次预处理，例如聚结，以改善其透过性，或者可能经历一些提升工序提高其基本金属含量。
堆10有一些插进堆10底部中的带槽的通气管14，以便为存在于已分散硫化物矿中的细菌提供氧气源和碳源。这些细菌被促使将堆繁殖和增殖，因而使硫化物矿物氧化。
观察到本发明的方法可能需要不同种类的细菌以便使矿堆比其天然矿藏增殖。这种细菌种类应要用接种法进行引入。这可以通过在堆积堆10之前、之中或之后，往物料中加入含有优选细菌的溶液而做到。
堆10用不会使二价铁氧化，或这样氧化无效的细菌培养物进行接种，它可包括但不限于热氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)及Thiobacillus caldus。优选的细菌培养物保藏在澳大利亚政府分析实验室中，入藏登记号为NM 99/07541。
生物接触器，例如由相对惰性的废矿石形成的第二堆16，在更不可透过的浸出垫18上提供。第二堆16相似地在接近其底部装有带槽的通气管20。堆16用二价铁氧化细菌例如氧化二价铁硫芽孢杆菌进行接种，这些细菌对堆16来说可以是或可以不是土著的。
提供两个池，包括一个惰性矿石池40(第二池)和一个矿石池42(第一池)。矿石池42通过重力供料线44接收来自矿石堆10的浸出溶液。矿石堆10通过供料线28接收来自池42的浸出溶液。任何不供至堆10的浸出溶液回送到池42。
废矿石堆16通过供料线32接收来自惰性矿石池40的浸出溶液。任何不送到堆16的浸出溶液回转到池40，池40通过配有泵48的重力输送线46接收来自堆16的浸出溶液。
来自惰性矿石池40的溢流通过溢流线50流向矿石池42。通过对流经线50的溶液体积进行控制，使得能对矿石池42的三价铁水平进行控制。
来自矿石池42的液体除了被送至堆10之外，还通过中间线52和供料线32，被送至堆16。
流出线52提供在来自堆16的重力输送线46之内，并被用于浸出溶液流出图1中所示的环线，进入金属回收装置，而现在的浸出溶液当与池42的浸出液相比较时缺少二价铁。然后可使用通常的湿法冶金法来从这一浸出溶液回收基本金属。
采用分开的池40和42能使得在环线中具有比单一池更大的伸缩性。例如，两个堆可以在不同的pH和二价铁及三价铁浓度条件下运作。如上指出的，对通过线50运送的溶液体积进行控制，使得能对矿石池42中的三价铁水平予以控制。
采用这种方法，矿石堆溶液池能够维持，使得流行的化学环境对浸出黄铜矿是有益的，但对表面钝化是无益的。这包括但不限于在溶液中保持低的三价铁浓度。溶液的ORP(氧化还原电位)在一些情况下可作为二价铁和三价铁相对浓度的指示。
观察到在图1所示工艺流程图的一些点，对浸出溶液进行加热或冷却，可能会证明是有益的。
另一方面，观察到生物接触器可以填充柱或旋转生物接触器的形式提供。
还观察到浸出溶液可优选多于一次通过堆10和16进行再循环，以增大已溶解金属的水平，此外，某些pH控制形式可能会证明是有益的。
本发明的方法提供了从它们的矿物经济地回收铜和其他基本金属硫化物，例如钴、镍和锌。观察到用本发明的方法生产基本金属的资本和操作费用与通常的回收方法相比是有利的。此外，观察到比采用普通方法或现有技术方法会一般地是经济上可行的，本方法可用于低含量基本金属矿藏。
本发明下面将参考两个实施例进行描述。但是，应该明白，下列实施例并不限制本发明的上述普遍性。
                        实施例1
用300g相同黄铜矿的样品进行两个搅动容器浸出实验。将矿物研细(79％通过200目的筛)并用3升含细菌的溶液将矿物制成稀浆。除了用于试验的细菌类型外，所有其他条件均相同，即温度45°和pH1.00。结果列于表1和表2中。
参看表1，在第一个试验中，细菌培养物含有对于矿物是土著的细菌，并具有铁的氧化性能。其结果是，在第一试验过程中，三价铁是占优势的铁种类，而36天之后浸出的铜仅是起初存在于矿物中的34.22％。
参看表2，在第二个试验中，使用非铁氧化细菌。因此，二价铁是在浸出过程中存在的占优势的铁种类，而浸出19天后，98.78％的铜被浸出。
                         实施例2
将与实施例1中所用相同的含黄铜矿的矿物样品研碎至不同细度水平，并进行浓硝酸浸出试验，以测试含在矿物中的黄铜矿的释放特性。试验结果示于图2。
结果表明，在100％通过6.25mm的研碎尺寸下，50％的黄铜矿被曝露并可供浸出。
随后构建一个相同矿物的标称5000吨矿堆，此矿物的研碎尺寸为100％通过7.5mm。如上面所述按照本发明操作此矿堆。所得到的铜浸出速度示于图3。最终的铜浸出萃取接近于上面指出的硝酸浸出试验所预期的。这样可以认为：供浸出的全部或几乎全部黄铜矿在这些条件下均被成功地浸出。
例如本领域技术熟练的人员都会了解的改进和改变，均被认为落入本发明的保护范围之内。
                                                      表1
供料：300g已分散的矿物(79％通过200目)，3升土著培养物
顶级    Fe(％)    Cu(％)    Ni(％)     Co(ppm)  S(％)                                 温度：45℃          操作中的pH：1.00
        12.5      0.9       0.62       238      4.05
                                                                  溶液                                                  萃取
天数     ORP      DO         pH1       pH2      加入的   累积的   Fe++      Fe+++     FeTot     Ni      Co      Cu      Fe      Ni      Co      Cu
         mV       (mg/L)                        酸(ml)   酸(ml)   (g/l)     (g/l)     (g/l)    (mg/L)   (mg/L)  (mg/L)  (％)    (％)    (％)    (％)
0        408                 2.19      0.94     31.0     31.0     3.07      1.24      4.31      47      1.81    226     0.00    0.00    0.00    0.00
1(lam)   419       3.2       1.07      0.95     8.0      39.0
1(lpm)   422                 1.02      0.95     5.0      44.0
2        432       2.8       1.06      0.96     8.0      52.0
3        452       3.9       1.02      0.96     5.0      57.0
4        464       3.1       1.06      1.00     3.0      60.0
5        470       3.2       1.03      1.00     2.0      62.0    2.85       5.38      8.23      207     4.81    286     31.36   25.81   12.61   6.67
6        474       4.0       1.03      1.00     2.0      64.0
7        475       3.2       1.02      1.02     0.0      64.0
8        474       2.2       1.10      1.00     6.0      70.0    2.96       6.12      9.08      293     7.32    301     38.16   39.68    23.15  8.33
9        476       2.7       0.99      0.99     0.0      70.0
10       475       2.7       1.00      1.00     0.0      70.0
11       475       3.5       1.00      1.00     0.0      70.0
12       476       3.3       1.03      1.00     2.0      72.0    2.79       6.74      9.53      390     9.24    387     41.76   55.32    31.22  17.89
13                           1.03      1.03     0.0      72.0
14       479       2.5       1.02      1.02     0.0      72.0
15       478       4.9       1.04      1.00     3.0      75.0    2.34       7.28      9.62      431    10.08    427     42.48   61.94    34.75  22.33
16       480       5.0       1.01      1.01     0.0      75.0
17       484       6.7       1.03      1.0      2.0      77.0
天数    ORP    DO        pH1       pH2       加入的   累积的      Fe++     Fe+++    FeTot    Ni        Co        Cu       Fe      Ni      Co      Cu
        mV     (mg/L)                        酸(ml)    酸(ml)    (g/l)    (g/l)    (g/l)    (mg/L)    (mg/L)    (mg/L)    (％)    (％)    (％)    (％)
18      486    5.7       1.04      1.00      2.5       79.5
19      488    4.9       0.98      0.98      0.0       79.5      1.96     8.14     10.10    448       18.00     356       46.32   64.68   68.03   14.44
20      491              1.03      1.03      0.0       79.5
21      494    4.5       1.03      1.00      2.0       81.5
22      497              0.99      0.99      0.0       81.5      1.73     8.57     10.30    479       19.00     393       47.92   69.68  72.23    18.56
23      501    4.5       1.02      1.02      0.0       81.5
24      504    3.8       1.01      1.01      0.0       81.5
25      507    3.4       1.00      1.00      0.0       81.5
26      508              1.04      1.00      3.0       84.5
27      509    4.9       1.01      1.01      0.0       84.5
28      509    5.5       1.02      1.02      0.0       84.5
29      509              1.01      1.01      0.0       84.5      1.40     9.10    10.50     555       23.00     450      49.52    81.94  89.03    24.89
30      509              1.02      1.02      0.0       84.5
31      508    4.5       1.01      1.01      0.0       84.5
32      508    4.8       0.99      0.99      0.0       84.5
33      508    4.6       1.05      1.01      3.0       87.5
34      507    4.9       1.04      1.00      3.0       90.5
35      508    4.9       0.98      0.98      0.0       90.5
36      505    4.7       0.83      0.83      0.0       90.5      1.12     9.78    10.90     574       22.00     534      52.72    85.00  84.83    34.22
                                                            表2
供料：300g已分散的矿物(79％通过200目)，3升活化的黄铜矿培养物
顶级    Fe(％)    Cu(％)    Ni(％)    Co(ppm)    S(％)                                 温度：45℃            操作中的pH：1.00
        12.5      0.9       0.62      2.38       4.05
                                                                     溶液                                                  萃取
天数    ORPm      DO        pH1       pH2        加入的    累积的    Fe++     Fe+++    FeTot    Ni        Co       Cu       Fe      Ni      Co      Cu
        V        (mg/L)                          酸(ml)    酸(ml)    (g/l)   (g/l)    (g/l)     (mg/L)    (mg/L)   (mg/L)   (％)    (％)    (％)    (％)
0       392                 2.28      0.94       33.0      33.0      3.63    0.97     4.60      37        1.73     561      0.00    0.00    0.00    0.00
1(lam)  409       3.1       1.03      0.95       6.0       39.0
1(lpm)  410                 1.02      0.95       6.0       45.0
2       411       2.8       1.04      0.95       7.0       52.0
3       415       3.2       1.01      0.96       3.0       55.0
4       418       3.6       1.08      1.00       5.0       60.0
5       422       3.0       1.01      1.01       0.0       60.0      5.03    2.49     7.52      122       3.33     624      23.36    13.71  6.72    7.00
6       423       4.1       1.02      1.02       0.0       60.0
7       425       3.2       1.04      1.00       3.0       63.0
8       426       2.1       1.06      1.00       3.0       66.0      5.53    3.01    8.54       155      4.2       669      31.52    19.03  10.38   12.00
9       427       2.6       1.01      1.01       0.0       66.0
10      426       2.8       1.04      1.00       2.0       68.0
11      427       2.8       1.01      1.01       0.0       68.0
12      463       3.1       1.03      1.00       2.0       70.0     6.09     3.07    9.16       214      5.22      987      36.48    28.55  14.66   47.33
13                          10.3      1.03       0.0       70.0
14      422       2.7       1.05      1.05       0.0       70.0
15      420       5.5       1.08      1.00       5.0       75.0     7.21     2.57    9.78       243      5.54      1400     41.44    33.23  16.01   93.22
16      424       4.8       1.03      1.00       2.0       77.0
17      427       5.4       0.98      0.98       0.0       77.0
18      427       5.6       1.02      1.00       1.0       78.0
19      430       4.8       1.01      1.01       0.0       78.0     5.87     4.23    10.10      234      5.96      1450     44.00    31.77  17.77   98.78

Claims (14)

1.一种细菌辅助的黄铜矿堆浸方法，此方法的特征在于下列步骤：
提供含黄铜矿的矿石堆以氧化其中的硫化物矿物，此堆含有硫化物氧化细菌培养物和/或被硫化物氧化细菌培养物接种，此培养物或者不将二价铁氧化成三价铁，或者这样氧化无效；
提供至少一个第一浸出溶液池(或其他适合容器)，从此池将溶液送至矿石堆，而且此池接受来自矿石堆的浸出溶液；以及
放出一部分浸出溶液并将此浸出溶液送至金属回收装置。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于用比二价铁浓度低的三价铁浓度维持第一浸出溶液池。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于用相对于Ag/AgCl2标准参比电极低于500mv的氧化还原电位维持第一浸出溶液池。
4.按照权利要求1-3中的任一项的方法，其特征在于维持第一浸出溶液池，使得通行的化学环境有助于浸出黄铜矿，无助于表面钝化。
5.按照前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于矿石堆在其底部或接近底部处通气。
6.按照前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于黄铜矿的氧化通过化能无机营养细菌的作用而实现。
7.按照前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于此方法还包括提供一个用二价铁氧化细菌接种的生物接触器，以及第二浸出溶液池，由这个溶液池将浸出溶液送至生物接触器，而且这个溶液池接受来自生物接触器的浸出溶液。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于来自第一浸出池的浸出溶液可以送至生物接触器。
9.按照权利要求7的方法，其特征在于此浸出溶液可以从第二浸出池送至第一浸出池，由此，第一浸出池中的三价铁含量和/或pH值可被控制至大的程度。
10.按照权利要求7至9中的任一项的方法，其特征在于浸出溶液从生物接触器流出以便通到金属回收装置，其中的三价铁含量促进金属回收。
11.按照前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于此生物接触器以第二堆的形式提供。
12.按照权利要求11的方法，其特征在于此第二堆由用二价铁氧化细菌接种的相对惰性废矿石形成。
13.一种实际上如前面参考实施例而描述的细菌辅助的堆浸黄铜矿的方法。
14.一种实际上如前面参考附图而描述的细菌辅助的堆浸黄铜矿的方法。
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