低品位高铁黄铜矿的细菌堆浸试验研究.pdf

第5 2 卷第4 期 2 000 年1 1 月 有色金属 N N F ‘E R R O U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N O ．4 N o 、 e m b e r20 00 低品位高铁黄铜矿的细菌堆浸试验研究 雷云1 ，贾云芝1 ，邹平1 ，顾晓春2 ，袁明华2 1 ．昆明冶金研究院，昆明6 5 0 0 3 1 ；2 ．易门矿务局科技开发部，易门 6 5 1 1 0 0 摘要大红山低品位高铁黄铜矿2 t 规模细菌溶浸提取铜的试验结果表明，经过1 2 0 d 的堆浸，铜的浸出率可达1 4 ．2 ％．细 菌的活性及氧化性能好，浸出参数选择合理。该工艺流程畅通。可作为1 5 0 0 t 井下堆浸的设计基础。 主题词低品位黄铜矿；细菌堆浸；萃取；铜浸出率 中图分类号T F S l l 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 0 4 0 1 6 6 0 3 本试验的目的是在前几年开展的大红山低品位 硫化铜矿小型细菌杯浸及柱浸试验基础上，进一步 扩大规模，开展2 t 低品位高铁黄铜矿细菌堆浸和萃 取试验，以优化各项参数，同时考察模拟井下细菌堆 浸过程中各因素对浸出效果的影响，为大红山低品 位硫化铜矿石井下细菌堆浸工艺的工程化作准备。 1 试验原材料及样品分析 2 ．5 t 试验用低品位原矿样取自矿山井下采空 坑道．矿石堆密度为1 ．8 3 9 ／c m 3 。矿样成分采用化 学分析及X 射线衍射等方法进行分析。 1 ．1 原矿性质 样品的多元素分析结果见表1 ，铁和铜的物相 分析结果见表2 和表3 。 表1 试样多元素分析结果 项目磁黄铁矿磁铁矿黄铁矿 黑云母 含量／％ 1 ．0 01 7 ．4 61 ．7 1 4 ．3 0 分布率／％ 3 ．4 56 0 ．2 55 ．91 4 ．8 作者简介雷云 1 9 6 6 一 ，女，高级工程师。博士 表3 试验原料铜物相分析结果 项目原生铜次生铜结合铜游离铜全铜 0 ．7 5 9 9 ．9 9 含量／％0 ．4 9 0 ．1 90 ．0 1 0 60 ．0 5 9 4 分布率／％6 5 ．3 32 5 ．3 31 ．4 1 7 ．9 2 1 ．2 矿物鉴定 该试样的金属矿物以磁铁矿和黄铜矿为主，其 次是斑铜矿和黄铁矿、赤铁矿，偶见褐铁矿、铜蓝及 孔雀石等，脉石矿物以黑云母、长石 大部分是斜长 石 、白云石、石英及绿泥石为主，其次是方解石、石 榴石等，其它极微量。矿石组成概量见表4 。 表4 矿石矿物组成相对量 笙塑塑望 兰 望塑量 兰笙望 堡量 苎 磁铁矿2 4 ．4 8黄铜矿0 ．4 9斑铜矿0 ．1 8 黄铁矿0 ．1 4 赤铁矿O ．2 4铜蓝微 7 L 雀石微褐铁矿微黑云母 2 5 ．1 7 斜长石 1 4 ．1 5自云石1 6 ．1 5石英1 0 ．2 9 绿泥石3 ．0 2方解石1 ．1 8其它 3 ．0 6 2细菌菌种的再优化及放大工艺研究 本试验所用浸矿细菌为前期工作期间驯化的氧 化亚铁硫杆菌，经过将近两年多的驯化，该菌已完全 适应了大红山高铁低品位黄铜矿石的特点及其浸出 环境，具有良好的氧化性能。本试验过程中将重点 摸索考察其放大规律，继续对其进行综合的优化、驯 化培养。 细菌放大方式为逐级放大。细菌放大培养槽分 别为带搅拌系统的5 L 玻璃烧杯和自行设计的2 0 I 。 机械搅拌槽。机械搅拌槽上设计有通气插口、温度 计插口、p H 计插口和恒温水套，以保证细菌培养过 程中的供气、酸度控制和恒温 3 0 ℃ 的需要。培 养过程中细菌所需的空气由一台压缩空气泵和数台 万方数据 第4 期雷云等低品位高铁黄铜矿的细菌堆浸试验研究 1 6 7 微型供氧泵连续供给以保证注入培养槽的空气流量 足够保持溶解氧达到大于2 p p m 的水平。将一定量 的起动菌液加入5 I 。细菌一级放大槽内，槽中装有 一定容积的培养液 或萃余液 营养素 ，其p H 控 制在2 左右，温度控制在3 0 ℃。向放大槽内加入一 定量磨细矿粉，使矿浆浓度为1 0 ％，同时开始充气。 定期测定p H 、温度、C u 2 和F e 2 ／F e ”浓度并观察 细菌活性及个数变化。试验结果表明，采用二级放 大细菌的工艺是成功的。 3 堆浸试验及结果 。为模拟井下堆浸环境，试验设计时充分考虑了 井下细菌堆浸时的矿堆高度、供气、带菌溶液的循 环、喷淋以及布液方式和萃余液的返回等因素。设 计的主要参数为每天运转2 4 h ，处理量2 t ，堆高 l m ，矿石粒度一2 5 5 m m ，喷淋1 6 h ，堆浸温度2 5 ～ 2 8 ℃，喷淋量1 0 ～1 2 L ／h m 2 ，向矿堆插管连续鼓入 空气，萃余液返回率9 8 ％。试验采用自行设计的 1 ．5 m 3P V C 塑料堆浸槽。 堆浸一萃取系统包括细菌放大槽、溶浸液高位 槽、耐酸泵、喷淋头、压缩空气泵、萃取槽、溶液喷淋 等设备，试验流程见图1 。 图I 喷淋循环堆浸工艺流程 浸出时，首先向第一次铺的3 0 c m 高矿堆喷入 一定量的酸性溶液并引入少量菌种，同时调整p H 值至1 ．8 ～2 ．0 进行5 d 间歇喷淋带菌酸化处理。然 后，再铺3 0 c m 厚矿样，同时进行再次酸化处理，待 溶液p H 稳定在1 ．8 ～2 ．0 ，铺完剩余矿样，使堆高至 l m ，再将适量菌种接种至2 t 矿堆内，同时配适量清 水、营养素和酸化溶液达所需体积后开始进行喷淋 循环。以后则用萃余液进行配液。 溶浸剂自上而下向深部渗透，借助细菌、硫酸铁 和酸的作用达到浸出目的。溶浸液的循环由自行设 计的溶液循环自动控制系统控制完成。为了避免柱 浸试验过程中矿石表面产生大量沉淀物，堆浸试验 中采用大流量、大强度的间歇喷淋制度，即控制喷淋 强度为1 0 ～1 2 I 。／m 2 h ，喷淋制度为间歇喷淋。浸出 液从矿堆底部流出，汇集入集液槽，集液槽和一耐酸 泵连接，其中的溶液由该泵打入高位槽后，自流到主 布液管并由此分配至喷淋管道系统进行循环。循环 量的大小由设定好参数的自动循环控制系统完成。 试验过程中随时调整溶液p H 2 并每天监测 p H ，细菌活性及个数变化，C u ”、V e 2 ／F e 3 浓度以 及测定溶液的蒸发量和溶液喷淋损失量大小，以便 定期补充溶液的损失。 合格浸出溶液成分为C u l ．5 ～3 9 ／I 。，F e 2 ．5 ～ 1 5 9 ／I 。，p H l ．5 ～2 ．2 。合格浸出液进行二级萃取和 一级反萃。萃取在1 2 L 的萃取搅拌槽内进行。萃 取工艺参数为 萃取剂浓度L I X 9 8 41 0 ％ 以煤油稀释 原液铜离子浓度1 ．5 ～3 9 ／ 。 反萃剂H 2 S 0 41 2 0 9 ／L 萃取温度常温 。 萃取方式二级萃取，一级反萃，混合时间为 3 m i n 。 萃余液返回喷淋浸出系统或细菌放大系统。为 了避免长期循环过程中，萃余液中的有机相对堆浸 造成不利影响，萃余液返回喷淋浸出系统前进行渗 滤处理以除去部分残留有机相。含铜较低的不合格 浸出液循环喷淋。 图2 堆浸过程中铜浸出率的变化规律 万方数据 1 6 8有色’金属第5 2 卷 堆浸结果表明，矿石中的铜开始浸出较慢，经过 3 0 d 后，浸出加快，浸出1 2 0 d 后，铜浸出率达 1 4 ．2 ％。铜浸出率的变化规律见图2 。浸出溶液中 铜、铁离子浓度的变化规律见图3 。 ， j 晶 ≤ 赵 烂 搽 ， 最 图3 浸出溶液中铜、铁离子浓度 的变化规律 由图3 可知，溶液中铁浓度从第7 d 起开始急剧 升高，1 4 d 后已高于1 0 9 ／L ，但由于喷淋循环浸出一 萃取制度控制得较好，所用细菌已经对大红山矿的 特性完全适应，故在随后的浸出过程中铁离子浓度 基本在1 0 ～1 4 9 ／L 的范围内，浓度没有继续增加。 3结论 2 t 规模的堆浸试验结果表明，经过1 2 0 d 的堆 浸，铜的浸出率可达1 4 ．2 ％，细菌的活性及氧化性 能好，浸出喷淋参数及循环制度的选择、控制较合 理。由于采用自动控制系统对浸出喷淋系统的循环 溶液进行控制，使试验过程中的溶液、物料达到了较 好的平衡，溶液中的铁浓度得到较好的控制，工艺流 程畅通，堆浸过程各参数可作为1 5 0 0 t 矿井下堆浸 的设计基础。 上接第1 5 0 页 果较为理想。因此还原焙烧作业可以省去。 酸浸后经氯化焙烧其产品白度均可达9 0 ％以 上，煅烧产品的分析结果列于表5 。该煅烧高岭土 产品白度大于9 0 ％，经超细研磨制备成一2 肚m 含量 大于9 0 ％，从而达到高档高岭土产品的要求。 表5 煅烧产品分析结果 垡兰壁坌璺 Q 型 堕 望Q 垒Q 丛箜坠Q 型 Q 垡 兰 含量／％5 3 ．3 63 9 ．1 20 ．7 60 ．4 7 0 ．2 7 0 ．3 00 ．8 9 1 ．0 8 2 ．9 5 3结论 1 由于F e 2 0 3 、T i 0 2 含量较高，脱碳后F e 2 0 3 、 T i 0 2 可达3 ．8 2 ％和1 ．3 4 ％，为此除去F e z 0 3 、T i 0 2 等显色杂质非常重要。 2 采用磁选、酸浸、氯化焙烧联合工艺，可有效 除去F e z 0 3 、T i 0 2 ，使得产品中F e 2 0 3 、T i 0 2 分别降 至0 ．7 6 ％、1 ．0 8 ％。煅烧产物白度大于9 0 ％，可以 达到高档高岭土产品。 3 单纯采用酸浸、氯化焙烧，除铁率可达 6 8 ．0 ％以上，F e 2 0 ，净含量下降1 ．7 ％～1 ．9 ％。煅 烧产物白度也可达9 0 ％以上，但A 1 2 0 3 流失率较 大。 万方数据