低品位復(fù)雜硫化銅礦生物浸出的研究與應(yīng)用.pdf

1、我國(guó)大型銅礦少，銅礦資源以低品位銅礦石為主，因此急需對(duì)我國(guó)的低品位銅礦資源開展高效加工利用，以緩解我國(guó)銅工業(yè)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的矛盾。本研究針對(duì)廣東梅州玉水銅礦的低品位銅礦，開展了浸礦細(xì)菌選育及浸礦微生物組合的研究、硫化銅礦礦物和礦石的實(shí)驗(yàn)室搖瓶和柱浸試驗(yàn)、萬噸級(jí)礦石的礦井下生物堆浸工業(yè)試驗(yàn)和原生硫化銅礦的電化學(xué)行為研究，對(duì)七地典型礦物硫化礦進(jìn)行生物浸出試驗(yàn)，并在贊比亞謙比希銅礦成功開展生物冶金的工業(yè)應(yīng)用。
　　 (1)通過對(duì)七個(gè)礦區(qū)

2、AMD樣品分離篩選鑒定后獲得7株A.f菌，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境決定富集物的微生物多樣性，獲得的7株A.f菌進(jìn)入中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心平臺(tái)保藏。研究溫度、pH值、接種量、銅離子和鐵離子對(duì)A.f菌的生長(zhǎng)和氧化活性的影響。獲得3株高效的A.f菌，其氧化鐵和硫性能良好。設(shè)計(jì)共培養(yǎng)體系的混合培養(yǎng)基，通過對(duì)七個(gè)礦區(qū)AMD的富集物混合培養(yǎng)，獲得的四個(gè)菌群組合，其氧化亞鐵和硫的性能良好?？偨Y(jié)歸納浸礦微生物選育的基本技術(shù)流程和浸礦菌種組合的基本原則和方法。

3、>　　 (2)利用獲得的浸礦微生物進(jìn)行搖瓶浸出，黃銅礦中溫菌浸出率不高，最高浸出率僅為54.25％。斑銅礦中溫菌浸出率高，最高浸出率為77.55％。研究溫度、接種濃度、pH值和礦漿濃度對(duì)黃銅礦和斑銅礦的浸出效率的影響。黃銅礦斑銅礦混合礦銅浸出效率較高，最高浸出率為86.25％。微生物組合浸出原礦可行，原礦最佳浸出條件是：溫度為30℃，礦漿濃度為10％，接種濃度為5％，礦物粒度為-0.074mm粒級(jí)90％以上，轉(zhuǎn)速為170rad/s，溶

4、液pH值=2.0，最佳的銅浸出率為95.63％。采用掃描電鏡和能譜分析研究礦物和礦石浸出過程的表面形貌和元素成分的變化。
　　 (3)通過開發(fā)研制出小型和大型柱浸系統(tǒng)，進(jìn)行低品位硫化銅礦石微生物柱浸多因素耦合的研究。小型柱浸試驗(yàn)可以得出條件試驗(yàn)的基本參數(shù)，獲得菌種組合的最佳浸出試驗(yàn)條件。大型柱浸半工業(yè)試驗(yàn)裝置是有效的半工業(yè)試驗(yàn)設(shè)備，銅礦石大型柱浸的最佳條件是：預(yù)浸溶液pH值為0.8，礦石粒度范圍為+5-15mm，溫度為35℃，噴

5、淋強(qiáng)度為15L/h·m2，選用菌種組合3，每天采用空壓機(jī)充氣2h，此條件下反應(yīng)300天，銅礦石的浸出率為85.56％，每噸礦石酸耗為158kg。形成低品位銅礦微生物高效浸出新技術(shù)原型，獲得較好的浸出效率，結(jié)果可以為工業(yè)設(shè)計(jì)提供有效的工藝參數(shù)依據(jù)，并為工業(yè)試驗(yàn)提供基本試驗(yàn)參數(shù)。
　　 (4)梅州玉水低品位銅礦石生物冶金萬噸級(jí)浸出試驗(yàn)表明，礦井下工業(yè)堆浸試驗(yàn)成功，生產(chǎn)指標(biāo)良好，330天銅浸出率為80.45％。開發(fā)低品位銅礦微生物高效

6、浸出新技術(shù)原型。在工業(yè)規(guī)模上運(yùn)用群落基因芯片檢測(cè)浸礦微生物種群的變化規(guī)律。
　　 (5)運(yùn)用循環(huán)伏安法研究黃銅礦和斑銅礦在微生物作用下的電化學(xué)行為，揭示黃銅礦和斑銅礦的氧化過程中的許多中間反應(yīng)，并且伴隨多種中間產(chǎn)物的生成。不同的氧化還原電位下發(fā)生不同的反應(yīng)，生成不同的中間產(chǎn)物，黃銅礦和斑銅礦的大致氧化過程是：CuFeS2→Cu9FeS16→Cu5FeS4→Cu2S→Cu1.92S→Cu1.6S→CuS→S0→SO42-。H+參與

7、了礦物氧化過程的部分反應(yīng)，在一定的范圍內(nèi)，體系pH的下降，有利于黃銅礦和斑銅礦的氧化分解；浸礦細(xì)菌的加入有利于黃銅礦的斑銅礦的氧化分解，不同浸礦菌的作用效果不同，不同浸礦菌組合的作用也不同。亞鐵離子對(duì)黃銅礦和斑銅礦氧化的促進(jìn)作用比較明顯；在加入亞鐵離子的基礎(chǔ)上加入鐵離子，更加促進(jìn)了黃銅礦和斑銅礦的氧化。氯離子的加入，可以加強(qiáng)黃銅礦和斑銅礦的氧化分解。在酸性條件(pH=2.0)下，對(duì)黃銅礦和斑銅礦的氧化促進(jìn)作用按強(qiáng)弱順序排列是：混合菌+氯

8、離子>氯離子>混合菌>無菌。
　　 (6)針對(duì)7個(gè)礦區(qū)產(chǎn)地礦石，進(jìn)行生物浸出的實(shí)驗(yàn)室半工業(yè)試驗(yàn)研究，100kg規(guī)模以上柱浸試驗(yàn)，反應(yīng)95天，大冶礦石銅的浸出率達(dá)到75.63％。反應(yīng)307天，新疆烏恰礦石銅的浸出率達(dá)到87.22％；反應(yīng)315天，中衛(wèi)礦石銅的浸出率達(dá)到83.03％。180kg規(guī)模柱浸試驗(yàn)，反應(yīng)326天，多寶山礦石銅的浸出率達(dá)到15.47％。20kg規(guī)模柱浸試驗(yàn)，反應(yīng)240天，哈密礦石礦石銅、鎳、鈷的浸出率為分別為9

9、2.56％，66.01％和85.03％。150kg規(guī)模柱浸試驗(yàn)，柱浸反應(yīng)350天，金川礦石中金屬元素鎳、鈷、銅、鐵和鎂的浸出率分別為88.62％，82.15％，56.39％，39.36％和55.69％。從銅礦物組成物相角度分析，原生型銅礦生物浸出效率低，工業(yè)化難度大，次生型銅礦容易實(shí)施，低鈣鎂的銅鎳鈷硫化礦適合產(chǎn)業(yè)化。在贊比亞謙比希銅礦應(yīng)用生物冶金技術(shù)，60萬噸礦石生物堆浸2個(gè)月內(nèi)銅浸出率達(dá)到50％，銅產(chǎn)量提高了20％，酸耗降低35％以