一種次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及濕法冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法。本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，包括以下步驟：1）將破碎后的次生硫化銅礦送入堆場筑堆進(jìn)行第一階段浸出，直至最后一層礦石中浸出40%～50%的銅，其中，噴淋液中硫酸濃度大于等于20g/L，F(xiàn)e3+濃度大于等于15g/L；2）使步驟1）第一階段浸出后的次生硫化銅礦進(jìn)行第二階段浸出，采用1.2<pH<1.5的噴淋液，當(dāng)浸出液溫度小于45℃時(shí)，減少噴淋強(qiáng)度；3）第一階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液，依次經(jīng)萃取、反萃和電積后得到陰極銅。本發(fā)明工藝簡單，過程參數(shù)容易控制，有效促進(jìn)次生硫化銅礦的浸出，顯著降低浸出渣銅品位，從而有效提高資源的綜合利用率。
【專利說明】一種次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及濕法冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種次生硫化銅礦兩段生物堆浸 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，全球已有近20座礦山采用生物堆浸-萃取-電積工藝處理次生硫化銅礦， 迄今已有近30年的產(chǎn)業(yè)化歷史，顯示出低成本、低能耗等顯著優(yōu)勢，已成為次生硫化銅礦 首選工藝；我國首座萬噸級(jí)生物提銅礦山于2005年底在紫金山銅礦投產(chǎn)，不僅利用了傳統(tǒng) 工藝難以利用的低品位資源，同時(shí)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)始于20世紀(jì)80年代在智 利開發(fā)應(yīng)用的TL工藝，該工藝的特點(diǎn)包括團(tuán)礦、酸熟化與薄層堆浸等；浸出過程采用較低 的酸度（pH=l. 8)與高價(jià)鐵濃度（2?3g/L)，導(dǎo)致輝銅礦第一階段浸出不能高效進(jìn)行；采用 單層堆浸，無法利用礦石中硫化物氧化所放熱量，導(dǎo)致礦堆溫度低，輝銅礦第二階段與其它 難溶銅礦物的浸出不能高效進(jìn)行。目前世界上已投產(chǎn)的次生硫化銅礦生物堆浸礦山大多沿 用智利的TL工藝，普遍存在浸出效率低、浸出周期長與浸渣品位高等突出問題，達(dá)到80%銅 浸出率需要浸出12-18個(gè)月。
[0003] 本發(fā)明提出了一種次生硫化礦兩段生物堆浸方法，利用次生硫化銅礦中主要銅礦 物輝銅礦(或藍(lán)輝銅礦）第一、二階段浸出動(dòng)力學(xué)差異，合理匹配物理、化學(xué)與生物因素，使 黃鐵礦適度氧化，既可為輝銅礦浸出提供有利的動(dòng)力學(xué)條件，促進(jìn)銅的高效浸出，又能實(shí)現(xiàn) 高效低耗的酸鐵平衡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種次生硫化礦兩段生物堆浸方法，通過調(diào)控堆浸系統(tǒng)內(nèi)部 溫度、浸出液pH值、Fe 3+濃度等參數(shù)并合理匹配，從而實(shí)現(xiàn)次生硫化銅礦的高效浸出。
[0005] 本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，包括以下步驟：
[0006] 1)將破碎后的次生硫化銅礦送入堆場筑堆進(jìn)行第一階段浸出，直至最后一層礦石 中浸出40%?50%的銅，其中，噴淋液中硫酸濃度大于等于20g/L，F(xiàn)e 3+濃度大于等于15g/ L ；
[0007] 2)使步驟1)第一階段浸出后的次生硫化銅礦進(jìn)行第二階段浸出，采用 1. 2〈pH〈l. 5的噴淋液，當(dāng)浸出液溫度小于45°C時(shí)，減少噴淋強(qiáng)度；
[0008] 3)第一階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液，依次經(jīng)萃取、反萃和電積后得到 陰極銅。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，所述筑堆分層進(jìn)行，至少三層，總 層高不低于20m ;若礦堆層數(shù)過少或總層高過低，則礦堆內(nèi)部難以維持較高溫度，銅礦物浸 出速率下降。逐層進(jìn)行筑堆和第一階段浸出，當(dāng)每一層浸出礦石中40%?50%的銅時(shí)，進(jìn)行 下一層的筑堆和第一階段浸出。當(dāng)各層第一階段浸出全部完成后，進(jìn)行第二階段浸出。在 氣溫較低的地區(qū)，或處理黃鐵礦含量較低的礦石時(shí)，需采用超過三層的多層筑堆方式。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，投產(chǎn)初期，第一階段浸出使用的 噴淋液采用礦坑水(礦山酸性水）添加硫酸和硫酸鐵人工配制，礦坑水(礦山酸性水）中含有 堆浸所需微生物，浸出過程中微生物在礦堆與浸出液中自然生長；系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后，使用第 一階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液的萃余液作為第一階段浸出的噴淋液。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，第一階段浸出的噴淋強(qiáng)度以浸出 液中酸濃度減至5g/L為限，低于5g/L時(shí)增大噴淋量。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，投產(chǎn)初期，將第一階段的浸出液 的萃余液補(bǔ)加礦坑水(礦山酸性水）稀釋，作為第二階段浸出的噴淋液；系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后，使 用第一階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液的萃余液作為第二階段浸出的噴淋液。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，當(dāng)?shù)谝浑A段浸出和第二階段浸出 的混合浸出液的萃余液pH〈l. 2時(shí)，采用石灰石中和后放入第二階段噴淋液池儲(chǔ)存，作為第 二階段浸出的噴淋液。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，在進(jìn)行第二階段浸出時(shí)，采用長 休閑噴淋制度，每天噴淋小于或等于6小時(shí)，噴淋強(qiáng)度小于或等于6m 3/h · m2。
[0015] 綜上所述，浸出前，采用礦坑水(礦山酸性水）添加硫酸和硫酸鐵人工配制第一階 段浸出使用的噴淋液；第一階段浸出過程中，各層第一階段浸出液的萃余液進(jìn)入第一階段 噴淋液池儲(chǔ)存；第二階段浸出初期，將第一階段浸出液的萃余液補(bǔ)加礦坑水(礦山酸性水） 稀釋，用于第二階段浸出，直至第二階段浸出產(chǎn)生浸出液；此后，第一階段浸出與第二階段 浸出的混合浸出液的萃余液一部分進(jìn)入第一階段噴淋液池儲(chǔ)存，一部分(或經(jīng)中和后）進(jìn)入 第二階段噴淋池儲(chǔ)存。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，上述兩個(gè)噴淋液池中儲(chǔ)存的噴淋 液，可以分別用于后續(xù)礦堆堆浸的相對(duì)應(yīng)的各階段浸出步驟，如此循環(huán)利用。
[0017] 本發(fā)明的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法原理為：利用輝銅礦第一、二階段溶解 動(dòng)力學(xué)差異與硫化物氧化放熱，合理匹配浸出過程的物理、化學(xué)、生物因素，實(shí)現(xiàn)輝銅礦與 難溶硫化銅礦的高效浸出。
[0018] 輝銅礦（Cu2S)在酸性高鐵介質(zhì)中的溶解分兩階段進(jìn)行，第一階段溶解動(dòng)力學(xué)主要 受氧化劑Fe 3+從溶液至礦物表面的擴(kuò)散控制，其溶解速率與氧化劑Fe3+濃度成正比，保持足 夠高的Fe 3+濃度即可快速溶解Cu2S中的第一個(gè)銅；Cu2S第二階段溶解受化學(xué)反應(yīng)控制，與 溫度強(qiáng)相關(guān)，升溫才能快速溶解Cu 2S中的第二個(gè)銅（即CuS中的銅)，其速率與浸出液中Fe3+ 濃度弱相關(guān)?；贑u2S溶解動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，采用分段浸出，即第一階段高酸高鐵濃度下，第二 階段高溫下浸出，不僅可以使仏^快速浸出，而且可以獲得較高的浸出液品位；同時(shí)在高 溫下礦石二次風(fēng)化更顯著，可以促進(jìn)細(xì)粒Cu 2S暴露，進(jìn)而降低最終浸渣品位，提高銅總回收 率。主要產(chǎn)酸產(chǎn)熱礦物黃鐵礦的氧化動(dòng)力學(xué)受體系的氧化還原電位控制，氧化還原電位低 時(shí)，黃鐵礦氧化速率緩慢。在生物浸出體系中，氧化還原電位受體系中鐵氧化菌活性控制， 鐵氧化菌數(shù)量多活性強(qiáng)時(shí)，體系氧化還原電位高，黃鐵礦亦可快速溶解。黃鐵礦氧化放熱， 可以使礦堆升溫，有利于&1 25第二階段浸出；但同時(shí)放酸放鐵至溶液中，將增加中和成本； 因此控制黃鐵礦合理氧化是實(shí)現(xiàn)銅高效浸出與低成本酸鐵平衡的關(guān)鍵。采用多層堆浸，保 持足夠的礦堆高度，并控制布液量，既可以使礦堆升溫，又可以控制鐵菌生長，從而控制體 系的氧化還原電位，進(jìn)而控制黃鐵礦合理氧化。
[0019] 本發(fā)明采用二段生物堆浸技術(shù)處理次生硫化銅礦，方法工藝簡單，過程參數(shù)容易 控制，有效促進(jìn)次生硫化銅礦的浸出，并可顯著降低運(yùn)營成本，顯著降低浸出渣銅品位，從 而有效提1?資源的綜合利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1本發(fā)明的工藝流程框圖。
[0021] 附圖標(biāo)識(shí)
[0022] 1、礦石破碎工序 2、第一層筑堆工序 3、第一層第一階段浸出
[0023] 4、第二層筑堆工序 5、第二層第一階段浸出 6、第三層筑堆工序
[0024] 7、第三層第一階段浸出8、第二階段浸出工序 9、混合浸出液
[0025] 10、萃取工序 11、萃余液 12、第一階段噴淋液池
[0026] 13、中和工序 14、第二階段噴淋液池 15、含銅有機(jī)相
[0027] 16、反萃工序17、電積工序18、陰極銅

【具體實(shí)施方式】
[0028] 如圖1所示，次生硫化銅首先經(jīng)礦石破碎工序1 ;破碎后的礦石送入礦石第一層筑 堆工序2 ;然后進(jìn)行礦堆第一層第一階段浸出3,直至浸出礦石中40%?50%的銅；按此步 驟再依次進(jìn)行第二層筑堆工序4、第二層第一階段浸出5、第三層筑堆工序6、第三層第一階 段浸出7,直至各層第一階段浸出完成（即最后一層浸出礦石中40%?50%的銅）；進(jìn)行多層 礦堆第二階段浸出工序8。工序3、5、7以及工序8的混合浸出液9,經(jīng)萃取工序10,萃余液 11 一部分儲(chǔ)存于第一階段噴淋液池12,用于第一階段浸出；一部分經(jīng)中和工序13后，儲(chǔ)存 于第二階段噴淋液池14中，用于第二階段浸出。經(jīng)萃取工序10萃取后的含銅有機(jī)相15送 入反萃工序16,反萃后的含銅富液進(jìn)入電積工序17得到陰極銅18。
[0029] 以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 某次生硫化銅礦石中銅品位0. 42%，銅礦物以輝銅礦和銅藍(lán)為主，含少量難浸銅礦 物硫砷銅礦和黃銅礦等；黃鐵礦含量較高（5-9%)，銅礦物與黃鐵礦緊密共生；脈石礦物以 石英為主，耗酸脈石含量低。
[0032] 在該礦兩段生物堆浸工業(yè)試驗(yàn)中，將所采礦石經(jīng)兩段開路破碎至P8(l=50mm，破碎后 的礦石運(yùn)送至堆場，進(jìn)行首層筑堆；采用疊層筑堆法，共筑3層，每層堆高8m。采用本礦產(chǎn) 出的酸性礦坑水(礦山酸性水）配制第一階段浸出所需的噴淋液，噴淋液中硫酸濃度20? 25g/L，F(xiàn)e 3+濃度15?20/L，噴淋液儲(chǔ)存于第一階段噴淋池中供第一階段浸出用。第一階段 浸出采用連續(xù)噴淋，直至浸出礦石中40%?50%的銅。第一層礦堆完成第一階段浸出后，在 第一層基礎(chǔ)上筑第二層礦堆，采用第一階段噴淋液浸出第二層礦堆。第二層礦堆的第一階 段浸出完成后，進(jìn)行第三層筑堆噴淋。各層第一階段浸出全部完成后（即最后一層浸出礦石 中40%?50%的銅)，進(jìn)行第二階段浸出，直至浸出礦石中80%以上的銅。礦堆浸出結(jié)束后， 在該礦堆上，重新分層筑堆進(jìn)行兩段生物堆浸。
[0033] 第二階段浸出采用長休閑噴淋制度，每天噴淋時(shí)間4?6小時(shí)，噴淋強(qiáng)度5?6m3/ h · m2,噴淋強(qiáng)度和休閑時(shí)間以浸出液溫度為標(biāo)識(shí)，浸出液溫度小于45°C時(shí)，減少噴淋強(qiáng)度。
[0034] 第一階段浸出液進(jìn)入萃取作業(yè)，其萃余液返回第一階段噴淋池，補(bǔ)酸至20g/L后 用于第一階段浸出；第二階段浸出開始后，將第一階段浸出與第二階段浸出的混合浸出液 的萃余液用于第一階段浸出。第二階段浸出采用較低酸度（pH〈l. 5)的噴淋液，投產(chǎn)初期采 用第一階段浸出液的萃余液，加入當(dāng)?shù)氐V坑水(礦山酸性水）調(diào)節(jié)pH值至1. 2-1. 5后，用于 第二階段浸出；之后采用第一階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液的萃余液，酸度過低 (pH〈l. 2)時(shí)采用石灰石中和后儲(chǔ)存于第二階段噴淋池。
[0035] 浸出液經(jīng)萃取-電積產(chǎn)出陰極銅。
[0036] 浸出液中Cu2+的濃度達(dá)3. 0?4. 5g/L，浸出9?10個(gè)月，浸渣銅品位小于0. 07%， 銅的浸出率達(dá)80%以上。與國外同類實(shí)踐相比，浸出周期顯著縮短，浸渣品位顯著下降。
【權(quán)利要求】
1. 一種次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，包括以下步驟： 1) 將破碎后的次生硫化銅礦送入堆場筑堆進(jìn)行第一階段浸出，直至最后一層礦石中浸 出40%?50%的銅，其中，噴淋液中硫酸濃度大于等于20g/L，F(xiàn)e 3+濃度大于等于15g/L ; 2) 使步驟1)第一階段浸出后的次生硫化銅礦進(jìn)行第二階段浸出，采用1. 2〈pH〈l. 5的 噴淋液，當(dāng)浸出液溫度小于45°C時(shí)，減少噴淋強(qiáng)度； 3) 第一階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液，依次經(jīng)萃取、反萃和電積后得到陰極 銅。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，所述筑堆分 層進(jìn)行，包括三層或以上，總層高不低于20m;逐層進(jìn)行筑堆和第一階段浸出，當(dāng)每一層浸 出礦石中40%?50%的銅后，進(jìn)行下一層的筑堆和第一階段浸出，當(dāng)最后一層礦石中浸出 40%?50%的銅后，進(jìn)行第二階段浸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，所述的第 一階段浸出時(shí)，使用的噴淋液采用礦坑水配制，礦坑水中含有堆浸所需微生物，浸出過程中 微生物在礦堆與浸出液中自然生長。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，使用第一 階段浸出和第二階段浸出的混合浸出液的萃余液作為第一階段浸出的噴淋液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，第一階段 浸出采用連續(xù)噴淋制度，噴淋強(qiáng)度以浸出液中酸濃度減至5g/L為限，低于5g/L時(shí)增大噴淋 量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，進(jìn)行第二階 段浸出時(shí)，每天噴淋小于或等于6小時(shí)，噴淋強(qiáng)度小于或等于6m 3/h · m2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，使用第一階 段浸出和第二階段浸出的混合浸出液的萃余液作為第二階段浸出的噴淋液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的次生硫化銅礦兩段生物堆浸方法，其特征在于，當(dāng)?shù)谝浑A 段浸出和第二階段浸出的混合浸出液的萃余液的pH〈l. 2時(shí)，采用石灰石中和后作為第二 階段浸出的噴淋液。
【文檔編號(hào)】C22B3/18GK104109765SQ201310134131
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】阮仁滿 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所