中条山低品位铜矿石的细菌浸出研究.pdf

1 0 中条山低品位铜矿石的细菌浸出研究 路殿坤1刘大星2 王春3蒋开喜4 魏绪钧5 15 东北大学，沈阳，1 1 0 0 1B ；234 北京矿冶研究总院1 0 0 0 4 4 摘要为了提高铜的程出率和浸出建率，对中条山的低品位铜矿石进行了细菌浸出研究， 对细菌浸出的舟质进行了选择。并对细菌茬出的p H 值、接种量和适用的温度等因素进行了条件选 择试骚．结果表明，细菌浸出在∞～3 45 ℃之间均有氧化漫出活性，在最佳条件下，8 6 h 内铜的 浸出卑可达到约舯％，比硫酸和F e H 联合浸出的浸出率约高5 ％． 关键词低品位铜矿；细菌漫出；浸出介质；悬浮电位 中国分类号T F 8 1 I文献标识码B 中条山有色金属公司铜矿峪铜矿蕴藏着 丰富的铜矿资源，已探明的铜金属储量为 2 1 9 ．4 万t ，平均品位0 ．6 7 ％，是一座大而贫 的铜矿山，采用自然崩落法采矿，其出矿高 度在9 3 0 m 。但在9 3 0 m 以上还有几百万t 低 品位、高氧化率的矿石．平均品位为0 ．6 ％， 氧化率在5 0 ％左右。长期以来，由于品位低 而且氧化率偏高，致使选矿回收率偏低而造 成亏损，已经停产十多年。但井巷工程已完成 数k m ，中下段的硫化矿已开始回采，如果不 回收上部的这部分低品位的半氧化矿，不仅 浪费上百万元的井巷工程费，而且这部分矿 石以后也不可能再回收利用，同时会影响下 中段硫化矿的出矿质量和选矿回收率。为了 充分利用资源，让已有的废弃巷道再创效 益，经过论证，在“九五”期间，国家将“难采 低品位铜矿地下溶浸金属提取工艺及工业 化”作为重点攻关课题，选择铜矿峪铜矿5 4 东作为试验矿段，开展低品位难处理氧化矿 地下溶浸的研究工作，本工作就是对这些矿 石进行可浸性研究， 前期硫酸体系加F e “助浸的研究结果 表明，在最优条件下 H ，S O ．1 5 9 ／1 ，F e ”3 ．1 4 g ／1 条件下 ，经过8 6 h 时浸出，铜的浸出率可 达7 4 ．3 4 ％。考虑到中条山铜矿的矿石中含 有少量的次生和原生铜矿，为了提高铜的回 收率，必须对这部发铜的浸出作进一步研 究，探索新的浸出方法。细菌浸铜技术的应 用已有几百年的历史，随着萃取一电积 S X E W 技术的日益完善，细菌浸出一萃 取一电积工艺在全世界得到了普遍采用，尤 其是在产铜大国智利和美国，已被实践证明 是从低品位硫化铜矿提取铜的切实可行的工 艺。表1 为西方国家矿铜的产量与S X E w 法产铜所占的比例。从表1 中可以看出，在 1 9 9 4 ～1 9 9 9 年之间，应用S X E W 技术生 产的铜在5 年内增长了1 倍多，占矿铜总产 量的比例也从1 2 ％提高到2 1 ％。美国和 智利利用S X E 、Ⅳ法生产的铜中约有5 0 ％ 以上是采用生物堆浸技术生产出来的．从国 内外的实际应用来看，所采用的菌种均为嗜 中温菌，它是氧化亚铁硫杆菌、氧化铁钩端 螺旋菌、氧化硫硫杆菌和氧化铁铁杆菌的混 合培养物，其最适合的生长条件为p H 在 1 ．8 ～3 ．0 之间，温度在3 0 ℃左右。本研究 所用菌种是从广西某金矿的酸性矿坑水中分 作者简介路殿坤 1 9 6 4 一 ，男，辽宁珐库人．尉教授，东北大学博士 万方数据 l l 离出来，烃过多次移代培养后所得的酸性混 寨化学分析为 ％ C u O ，5 7 ，F e 2 ．1 2 ，P b O ．0 0 5 。 舍培养耱，从镱下观察瓣形悫及耐酸等垒长 C 0 0 ．0 0 6 ，N i 0 ．0 3 8 ，Z n 0 ．0 3 ，S O ．1 4 ％，K 2 0 3 ．3 ． 蟹挫来瓣，氧纯委铁骧姆蕙燕妻要菌株。N 觏0 0 ．1 3 ，C a 0 0 。1 8 5 ，聪姻l 7 2 ，A 1 0 31 4 ．4 2 ， 裘l西方蛋辩矿铜囊S X E W 产钢 S i 0 26 8 ．4 4 ，C 0 。0 9 。 熏 万t 和所占城铡 ％ c I ’1 ．2 试验及分析化验方法司澄性磴f 究慕 l 试骚 L 1 愿辩准备及成分分橱在对来自现场 的4 0 0 k g 矿石进行破碎、缩分及分缀后制备 了综合矿样，将该矿样全部缅磨到o ’0 7 4 r a m 鞋下，用鼗矿拌避褥矿石霹疑靛鬻究静条俘 试骏，谈矿梯数貔学麴翔缀戏觅袭2 。 袭2 原矿中蜩的他学翱捆分耩络暴 X 射线分析裘啊，锕主要以孔畿石、券铜 矿、辉铜矿和铜蓝等形式存在。琢矿酶多元 用摇瓶浸出试骚，所用设备辩Q Z X C 空气 浴振荡器，将矿祥、配静的漫出液置予3 0 0 m l 的铤澎簸孛，敷人摇瘩内进乎亍浸出研究，一 般控制温度在3 0 ℃，攥床转速为1 2 0 r p m 。 浪褶稍浓度利用P e r k i n - E l m e r 5 1 0 0 型原予 驳牧光谱便进行努析，液籀铁滚发采糟重镑 羧钾澈定洼测定，骧鼗浓发采用糖雍氨氧化 钠滂宠，用甲基红和亚甲基藏混合指示剂判 断滴定终点。利用德国O P T O N 公闭生产 的剐U O P L A N 型光学箍徽镜对琢矿和部分 澄出渣进行了毙学显徽瑶象分辑，熬浮漩 的电位鞠砖{ 毽用p H S 一3 C 型电位p t 4 甘测 定。 2 试验结果与讨论 2 。1蝗募基黪选择试黢遴于裁化铁硫籽 蔽生长的培养基有9 K 和l e a t h e n 里腾 ，此 外还有改进的适予筑讫铁钩鞲螺旋菌生长的 6 8 培养蘧，激土各种培耱基静缓成凳裘3 。 表39 1 、l e a t h e n 和萨舟藤豹缀成 U ／L 瑕三耪莞铁奔覆各9 9 m l 爨予3 0 0 m l 镑 形羰中，先瓤人硫酸搜其浓度遮劐5 ，l g 心以 便壤持太部分菌浸时间内p H 值在2 ．0 左 右．早期的分离培养袭孵遗一p H 值在本菌 静静最佳生长酸淹蔻嘲之内。党将1 0 9 粒度 为O 。0 7 4 r a m 以下的娠矿加入溉中，斯后接种 I m l g K 培养物开始浸出，试验绻果见图1 。 跌三种介质细菌澄铜的缝荣来看，缩菌 在班上兰种奔葳中的褴出瀵率基本一致，经 过黧天授出，镪瓣强收搴坶在7 0 ％以上，渣 鸯铜惑坶在0 。1 6 ～0 。1 7 ％之阕。其中6 8 舟质浸出窜晦低。在9 致和L e a t h e n 介质中 铜的漫出率相同，德和L e a t h e n 介质梢比，9 I 介藏的磷酸盐含量舞商5 倍，而硫酸铵含燕 强褒了2 0 接。扶节省试剂消耗翔尽显藏步 溶液巾杂质的角度来糟，选撵L e a r h e n 介质 既能满足浸出率的需要，硒时也比较经济 陵藤在鞑后的细蘸漫镐试骚瓣究中麓栗用 轴a t h e n 为浸穗奔疆． 2 。2 萃髑藏壤下绑蓥浸铜效皋的对比研究 万方数据 1 2 为了搽索细菌漫矿的最佳p H 值范围，在锥 形瓶巾进行了五组试验，采用不同的初始加 。。 酸爨，以雏特缓菌没如在不嗣的p H 傻范围 ，； 海遗符，翔矿羹鸯l 镪，慧滚量鸯1 0 0 m l ，接 ≈n 种鬣为1 ％．铜的阐收率与时间的麓系见图篙，。 2 ，溶液的悬浮电位翔p H 值的变化见图3 和，。 强4 。 ，．5 羁一 1 02 1 3 04 05 0∞ ∞舯 对阃∞ 黧t在三饕幂翔培冀基牵铜澄毽攀 随时间的簌化 j 『恐 矧尸彳翌 娄鲫j 篓{ 二二 ．5 2 0 黧 萋3 粥6 0 嚼黧 02 D舯6 0∞l ∞ 时间 h 瓣3 苓竭酸囊攀缨蓥浸辅对燕浮电控 随时间的变化 3∞ 罅 ∞ 褥瑚 时闻h 图4不同酸度下细菌潞铜耐 p l t 值随时间的变化 扶试验结果潦善，2 。1 2 9 d l 魏翩始酸滚褒 程没出的大部分孵闯海醒德程3 ．5 5 ～ 3 ．8 2 之间，悬浮电位下降后稳定在2 5 4 ～2 8 9 m v 岱C E 之间，铜的提出率只达到4 6 ．5 2 ％，且 擞天部分对阉内器李投变，玻游的p H 值接 蔽藕F e “缝蒋程镶低静拳乎，瓣嚣 n 静 擞出作用很弱，潦出的铜绝大部分是可漫的 自由氧化铜．对于本研究所用的矿石，细 藏提出铜的最健起始酸度成在4 ．2 5 ～ 7 ．4 3 9 ／1 。邃一酸震胃绦涯细墓漫是躲p H 夔 柱1 ．6 ～2 ．4 之阏 比较适于绷麟生长，图3 藏图4 的电位及p H 值曲线也可以说明这一 点。在起始酸度为4 ．2 5 9 ／1 时，3 6 h 后屯位超 斌了5 0 0 m v ，当秘始簸度为7 ．4 3 9 ／1 对，随最 粥时间斡增加冀躲浮电位也一赢在上舞，最 瞄达到4 6 2 m v s 血 ，说明粳p H 值为 1 ．6 ～1 ．8 之间时细菌的活性受到一定的抑 涮，所以其浸出攀低于裙酸旅发为4 ．2 5 9 ／1 对 瓣绻栗。当藜酸浓震离予9 。5 6 9 ／1 瓣，爱出敕 p H 值一直低予1 ．6 2 ，对细菌的生长有强烈 的抑制作用，电位的缓慢攀升可能源于矿石 巾＆“的持续瓣出，西丽萁漫出的铜豫了自 照襞燕铜之羚，还毒一聱努憝在落出戆 F e ”助浸作用下辉铜矿和斑铜矿等次生铜 矿物中铜的部分浸出。 2 ，3 不同接种量下的细菌浸锕试验在 3 0 0 m l 鹣锥影辍巾攮A1 0 9 嚣矿，先撩A 一 嫩体积的l e a t h e n 奔震，夯赓捧辍与接种重之 万方数据 1 3 和为1 0 0 m l 。先进行2 h 的酸浸，衙盾再按一 定魄饲搂种进箭毽菠。试耱缮荣燕图置鼙6 。 { 一 0 ∞4 0街鼬1 0 0 时间 蚺 嘲S不间接种量下铜浸出鬻随时闻的变化 i 譬 焉0 5 啦羹 “臻 臻 l6 5 0蕊4 06 0瓣1 0 0 时闻t h 凰6不漪接种量下p H 德艇时间的变化 从翅5 中可以麓眭j ，照黄接种量的增 加，铜的浸出率也随之上升。但当接种堂太 予8 ％时最终橙出牢增加布显著。蕞本稳定 在8 0 ％左右。葳阐6 中p H 值静变纯来 看，箍蓿蜡耀的延长 难{ 值先辩螽终。嚣且 接秘爨越夹，冀瘴蒜掘嶷也艇乏增大，两对 圊落瓣瓣潮也提蔻，这融圊薅哥能罴如下两 个原因所黧一是随着时间的延长翔电位的 升嵩，溶液中F 一的浓度升高，细菌艇长 后期开始死亡降解，并成为黄钾铁矾沉淀的 棱心，搿鼠接种量越夭沉淀越多，嚣蔼产窭 瓣敬{ 鼓越茹，捷p H 毽圊落蠼走，遗～现象在 其意文漱串已凑摄道。；另一个琢露可魅是 在虢讫椽降舞艟细麓氧纯嚣褰碱产羧所至， 究竟以哪种原因为主逝待研究。 2 ．4 不葡温度下的蓠滏流骑考虑弼瑰糖 就域浸鑫静澈度褒往较丈，一般在1 5 ～豁 ℃之间变化，因{ i { i 在| } | 温度区间融选择了∞ ℃、2 4 ℃、2 8 ．5 ℃翻3 4 ．5 ℃四个温发进符 菌浚试驳，试骚接种量为1 0 ％，加矿量由 l O 壳，提出液量为1 0 0 m [ ，先进行2 4 h 的赣 浸，然后接种进行为期4 最的荫浸，定期取样 纯黢液稽铜禽量，同融测定番浮液的电位教 } 王懂。试验记录及棼果照翻7 鞠图8 摹 v 褂 麓 糕 壤 麓翦秘瓣l ∞l 赫 瓣担穗 銎7不同漫襄下镳浸糍零髓对竭豹变鼗 薅一 然辨替鬻酗∞始辩帖辩 蔷一哥善猫举 龆船箨矩辩嚣∞穗韩融∞国勰ifI 万方数据 上接第1 3 簧 3 4 ，5 ℃细菌仍保持氧化活性。 3 鲒论 1 中条山低品位铜矿的细菌漫出以栗 精l e a t h e n 介质为宜． 2 巍辍持较裹静缨葚氧纯活性亵镧鲍 浸出墩率，细菌当出的p H 值威维持在 1 ．6 ～2 ．4 之阕。 3 细藏浸出的接种量以8 ％～1 0 ％为 佳，既可保证较短潜伏期和鞍快浸铜速率， 嚣嚣殳不套将蔓多静} 9 豢A 漫出袭。 f 4 掰用的萤静袋遥窝嚣袋出温发隽3 巷 ℃，但在2 0 ～3 4 ，5 ℃之间均可保持相当的 氧化漫出活性，能够达到就地浸出的瓣求． f 5 在最馕粒条转下，经过8 6 h 令枣时鹁 细菌浸出，铜的浸出率可达到8 0 ％，比硫酸 和F e ”联台鼹出时辩漫出率高鳕5 ％． 参考文献 l 燕太羹等．寄色金焉辩技谶步与蔗鳌。j ￡索潦盎 工业出版社，1 9 9 9 。2 1 9 ， 2 B a t r k P e s i c ．畦a 1 ．M e t s l l w g i c a lT r a m a c t i o m 。 1 9 鸲0 啦7 1 ∞ 万方数据