氧化铜细菌浸出生产实践

    一、铜官山老采区细菌浸矿工业试验     （一）浸矿地区概况     浸矿地区为松树山5米矿段的老采区。地表已陷落，原矿体属于接触带中的高中温热液交代矿床，矿石属于硫化矿中后期氧化阶段。硫酸盐化较强烈，物相组成复杂，包括地表覆盖物和残留矿石两部分。地表覆盖物有铁帽、红土层和黄色粘土层，铁帽含铜品位0.2~0.5%，粘土层含铜品位0.2~0.25%，均属低品位矿。由于品位低，金属赋存条件复杂，尚不能被目前采选工业所利用。在残留矿中原生硫化矿以黄铁矿、含铜磁黄铁矿为主，占34.2%，氧化矿（包括次生硫化矿及氧化铜）占35.1%。铁帽含铜约占30.7%。     松树山早在唐代已开始开采，矿体内留有大量空洞，5米以上曾用崩落法进行开采，故顶盘及地表覆盖均已陷落。覆盖物疏松利于渗水，这是浸矿的有利条件。不利条件是：地表不平整，布液不均匀，残留矿石被覆盖包裹，菌液难于进入。     （二）工艺流程     利用生物的催化作用将硫酸亚铁氧化成硫酸高铁浸矿液。采用喷洒布液法，将菌液洒到地表渗滤场，通过地表覆盖物和残留矿石渗滤浸矿，浸出液由原来采矿坑道聚集在水仓，用耐酸泵扬至地表。富铜液进入铁置换柱进行铁置换，产生粉状沉淀铜；尾液配酸后注入细菌再生池，充气繁殖细菌将Fe²⁺氧化为Fe³⁺制备菌液。菌液和多余尾液混合调酸后再扬至地表喷洒浸矿。贫矿液化为补充水返回淋浸（图1）。

图1  老采区细菌浸矿工艺流程     （三）渗滤技术参数     浸矿液中全铁、Fe²⁺、Fe³⁺浓度和比例：     分别用全铁浓度2、4、6、8、10克/升和不同比例（Fe²⁺和Fe³⁺）的浸矿液渗滤，其中pH＝2.0±0.05。     通过对比，浸矿液pH＝2.0±0.05，Fe＝6克/升，Fe²⁺＝3克/升，Fe³⁺＝3克/升时，浸矿效果较好。超过这一指标时效果不显著。但目前现场试验，全铁浓度仅能达到1.5~3克/升。只能做到控制Fe²⁺、Fe³⁺的比例，有待进一步摸索提高全铁浓度的途径。     渗滤强度和轮休制度     单位面积上的喷水量（渗滤强度）直接影响到浸出规模和浸出液铜离子浓度。该矿以100米²每小时用1米³的喷水量时，浸出液最终平均品位将提高15%左右，酸耗也相应下降。因此推荐渗滤强度以每100米²每小时为1米³。     因试验正在进行，轮休周期还待摸索。     （四）工业试验主要指标     渗滤场灌水面积                               约4000米²    浸矿液平均产量                                368米³/天    平均Cu浓度                                   0.41克/升    月浸出铜量                                     4610公斤    最高的浸出铜量                               323公斤/天    浸出液流失率                                    40~50%    尾水平均品位                                  0.067克/升    铜回收率                                           93%    海绵铜品位                                      60%左右     二、水口山柏坊铜矿用细菌浸出处理含铜尾矿     水口山矿务局柏坊铜矿，地表堆积着大量含铜和稀有金属的贫矿和尾矿。近年来，在中国科学院微生物研究所的帮助和指导下，发展了用硫酸—细菌浸出回收尾矿中的铜和稀有金属的研究工作，并于1972年正式投入生产。     几年来的生产实践证明，硫酸—细菌浸出贫矿石的工艺，可以综合浸出矿石中的铜和稀有金属，回收率较高、操作简便、设备少、成本低，是一个变废为宝、化害为利、综合利用矿产资源的有效途径。     该矿含铜尾砂的特点是：除铜外伴生有稀有金属，矿石呈酸性，但脉石碳酸盐含量较高，粒度细（1毫米），呈粘性，渗滤性能差。尾砂的品位及铜矿物相组成列于表32.1.60。     细菌参与硫酸高铁溶尾砂的工艺流程如图2所示。

图2  细菌浸出处理尾砂工艺流程     含铜尾砂有浮选尾砂、重选尾砂和矿泥三部分，均是目前处理的对象。     浮选尾砂，粒度为99%－20目，渗滤性好，可直接单独溶浸。     重选尾砂，粒度为－2毫米者约占95%，渗滤性更好，可直接单独处理。     矿泥，系浮选尾砂与重选尾砂的细粒冲刷下来堆积而成，呈细粒状，无法单独渗滤溶液，故采取与重砂混合（1:1）处理。     （一）细菌培养     菌种是采用铜官山铜矿分离筛选出的氧化铁硫杆菌9号菌株，细菌培养采用列仁无基亚铁培养基。培养条件见表1。 表1  不同培养条件下的亚铁氧化速率

接种量%	培养液量%	Fe2+g/L	pH	温度℃	营养物加入量			Fe2+全部氧化成Fe3+所需时间,d
					(NH4)2SO4	K2HPO4	KC1
0.0040.0060.0060.5020.0	约25约30约25约25约30	12.844.246.037.704.49	2.01.81.92.02.0	24~2828~3228~3124~3024~30	21.522—	0.51.00.50.5—	0.51.0———	74.5约3近21.5

       注：培养过程每天通风4次（共约6小时），其余均给入适量压缩空气。     从表1可看出，当Fe²⁺浓度、温度、pH值等条件大致相同时，细菌氧化亚铁的速度和接种量关系极大，为了快速培养出细菌高铁浸矿剂和减少压风动力消耗，应扩大接种量或连续培养。     （二）渗滤浸出     浮选尾砂含铜0.11~0.2%，重选尾砂含铜1.25~1.5%，两种尾矿都含有稀有金属。     由于尾砂粒度细、难渗滤，故采用浸出池进行生产，先加酸化水中和矿石中的碱性脉石，待溶液pH值达2.0左右时，加入含菌高铁（Fe²⁺）的浸矿剂或浸出贫液（指含铜和稀有金属降低，Fe²⁺较高的浸出液）进行循环浸出，直至浸出液铜、稀有金属较低为止。然后，加铜稀有金属含量极低的细菌高铁液，当浸出液浓度更低时，再用水洗两三天排料。尾砂浸出时间为二十天，浸出结果列于表2。 表2  浸出结果

浸出池编  号	投料量t	硫酸耗量kg/t	湿度℃	浸矿周期d	铜，%			稀有金属浸出率，%
					原矿	浸液	浸出率
123	100100100	343230	25~3525~3525~35	271823	0.811.251.51	0.170.480.44	79.0261.6070.86	86.4051.8580.37

     （三）铜的回收     经吸附稀有金属后的尾液含铜约2~1.5（克/升），采用铁屑或废铁置换沉积法使铜呈海绵回收。置换过程的操作条件为：     1、置换液含铜越高越好，含铁应尽可能减少，pH＝1.8~2.0。     2、当溶液pH在1.5左右，铜浓度在2~4（克/升）时，耗铁比为铜的2~2.5倍。当pH为2左右，铜浓度较高时，耗铁比为铜的1.5倍。     3、置换时间与温度、废铁质量和数量、溶液酸度及置换方式有关，一般在温度＞20℃通气情况下，6小时即可置换完毕。     4、置换后立即排放尾液，调节尾液中Fe²⁺浓度和酸度返回作细菌培养液用。     （四）主要技术经济指标     稀有金属的总回收率75~80%，铜的总回收率70~75%（浸出率75~80%，沉淀率90~95%）。海绵铜含铜60~65%，每吨矿料耗硫酸40~45公斤，每吨铜耗铁2.5吨折算纯金属每吨铜的成本为2000元。