提高某高海拔复杂氧硫混合铜矿浸出率的试验研究.pdf

羊拉铜矿位于香格里拉，选厂海拔 3 100 m。矿石为岩浆期后成热液矿床，经过多次的 中、低温热液叠加成矿作用形成，为典型的矽卡 岩型矿床。矿体属于铜、金、银、硫、铁等多金 属复杂矿床，矿石属于难选铜矿石，氧化矿、硫 化矿混杂，资源整体可归属于混合铜矿。矿石中 铜矿物嵌布粒度复杂，部分矿体中铜矿物以微、 细粒状态赋存。为了有效开发利用此类矿石，羊 拉铜矿开展了生物可浸性试验探索，常规酸浸试 验结果表明，常规酸浸法浸出率低、酸耗高，属 于比较典型的难浸矿石，因此针对这种地处高海 拔、结合率高、氧化率低的矿石进行了生物浸出 优化试验。 1矿石性质 1.1矿样的来源及制备 样品为羊拉铜矿露天采场供给湿法铜厂的入 堆原矿，在堆场采用网格法取得样品 60 kg，按试 验室样品加工流程缩分出 300 g 备用样，然后全部 过 0.074 mm 筛。 1.2矿样的性质 1.2.1矿石的化学成分 对原矿的主要元素进行分析，如表 1 所示。 * 收稿日期 2021-05-07 作者简介 陈登辉 （ 1988- ） ，男，云南会泽人，助理工程师，从事选矿技术管理工作。 Aug.2021 Vol.50. No.4 （ Sum 289 ） 2021 年 8 月 第 50 卷第 4 期 （总第 289 期） 云南冶金 YUNNAN METALLURGY 提高某高海拔复杂氧硫混合铜矿浸出率的试验研究 * 陈登辉， 杨凤翔， 金正聪 （ 云南迪庆矿业开发有限责任公司选厂，云南 迪庆 674507 ） 摘要 云南某氧硫混合铜矿石矿石总氧化率 34.90，结合率 23.51，经过菌种选育驯化，进行生物浸出 优化试验，试验结果表明浸出温度为 30 ℃条件下，采用搅拌浸出，经过 30 天生物浸矿，总铜浸出率可以达到 77.24，其中原生硫化铜理论浸出率达到 63.835。与常规酸浸相比，浸出率大幅度提高。 关键词 生物浸出；菌种选育；高海拔；氧硫混合矿 中图分类号 TD451文献标识码 A文章编号 1006-0308（2021）04-0043-04 Experimental Study on Improvement of Leaching Efficiency of one Complex Oxygen-sulfur Mixed Copper Ore at High Altitude CHEN Deng-hui, YANG Feng-xiang, JIN Zheng-cong Yunnan Diqing Mining Industry Co., Ltd., Diqing, Yunnan 674507, China ABSTRACTOne complex oxygen-sulfur mixed copper ore in Yunnan, the total oxidation rate is 34.90, the binding rate is 23.51, so the bioleaching optimization test was carried out through strain breeding and domestication, the test results show when the leaching temperature is 30 ℃, stirring leaching is adopted, bioleaching for 30 days, the total copper leaching rate can reach to 77.24, the theoretical leaching rate of primary copper sulfide can reach to 63.835. The leaching rate is increased greatly compared with conventional acid leaching. KEY WORDSbioleaching; strain breeding; high altitude; oxygen-sulfur mixed ore 元素CuFe2O3SSiO2CaOMgOMnoAl2O3 含量0.808 32.415.8538.74 11.811.940.214.73 表 1原矿主要化学成分 Tab.1Main chemical component of raw ore 万方数据 1.2.2铜物相分析 羊拉铜矿的氧硫混合矿[1]含泥、铁、钙、镁 高，结合率高、氧化率高、品位低，铜矿物以原 生硫化铜为主，从物相分析结果可以看出，该矿 总氧化率 34.90，结合率 23.51，原生硫化铜占 有率为 50.99，表明该矿采用常规选冶方法难以 获得理想的回收率指标。要想取得好的浸出效果， 就必须选育出一种对原生硫化铜和结合氧化铜的 浸出都比较有效的菌种。 2浸出试验 2.1常规酸浸试验 在矿石质量 100 g、矿浆浓度 25、酸加入量 为 10.907 g （ pH≤1.5，浸出液浓度 7.174 g/L ） 、常 温条件下，经过 2 h 酸浸，液计铜浸出率与渣计铜 浸出率分别为 36.76与 34.94，，铜未能有效浸 出。试验结果见表 3。 同时，我们采用生物浸出并对试验条件进行 了优化，在温度为 45 ℃、粒度为-0.074 mm 占 77的条件下浸出 30 d，浸出率达到 70.94，证 明该矿生物可浸性良好 [3]。但在实际应用当中， 要想达到 45 ℃的浸出温度并不容易。为此，需要 对试验条件进行进一步优化。 2.2优化试验 2.2.1菌种选育 经过前期的生物浸出试验探索，共筛选到对 羊拉铜矿氧硫混合矿浸出效果相对更好的一组嗜 温 CHWDZ 菌种和一组嗜温 GW 菌种，为了确定哪 组菌种效果最佳，技术人员对筛选出来的菌种培 养驯化后进行摇瓶浸出对比试验 [5]。 将 CHWDZ 菌种与 GW 菌种在相同温度 （30 ℃）、相同粒度 （-0.074 mm ）、相同矿浆浓度 （5）、相同转速 （150 r/min ）、相同酸浓 （pH 1.8～2.0 ）、相同浸出时间 （30 天） 和相同接种量 （ 10 ） 、以及相同培养基 （ 9 k 培养基 ） 等条件下 进行对比试验，试验结果分别见图 2 和表 4。 组成 结合 氧化铜 游离 氧化铜 次生 硫化铜 原生 硫化铜 总铜氧化率 分布率23.5111.3914.1150.9910034.9 含量0.1900.0920.1140.4120.808 表 2铜物相分析结果 Tab.2Copper phase analysis results 温度 条件 原矿 品位 / 试样 重量 /g 浸出液浸渣 体积 /mL 铜浓度 / （ g/L ） 酸浓度 / （ g/L ） 质量 /g 铜品位 / 常温0.8081002751.087.17499.50.529 浸出 时间/h 加酸量 /mL pH 条件 27≤1.5 液固比 酸耗 渣率 / 3∶199.5 浸出率 液计铜浸出率 / 渣计铜浸出率 / 36.7634.94 吨矿 /kg 吨铜 /t 109.0738.64 浸出液含铜 /g 浸渣含铜 /g 残留酸 /g 总耗酸量 /g 0.2970.52571.97310.907 表 3常规酸法搅拌浸出实验结果 Tab.3Results of conventional acid agitation leaching test 图 1摇瓶试验 Fig.1Oscillator test 图 2不同菌种对铜浸出的影响 Fig.2Effect of different strains on copper leaching 万方数据 由试验结果得知，GW 菌种的浸出效果稍好于 CHWDZ 菌种，所以选取 GW 菌种进行培养驯化。 2.2.2高效菌种的驯化 按照常规的细菌培养方法对 GW 菌种进行转 接驯化培养，接种量从 20逐步减少到 5，矿浆 浓度从 2逐步递增到 10，加入 9 K 培养基，调 节溶液 pH 值为 （ 1.8～2.0 ） 之间，以氧化还原电位 达到 650 mV 以上为一个驯化周期，直到培养成耐 受性好、活性强、氧化速度快的高效菌种[6]。 2.2.3pH 值和电位的监测 用经过进一步培养驯化的 GW 菌对相同的矿 样开展摇瓶浸出试验，以验证其对羊拉铜矿的原 生硫化铜及结合铜的浸出效果。 每天监测摇瓶中的矿浆 pH 值和电位变化情 况，并及时调整酸度以保持细菌活性[7]，4 月 4 日 加入浓度为 1 ∶ 1 的稀硫酸 0.5 mL，pH 值调至 1.50，结果见图，变化趋势见图 4 和图 5。 氧化还原电位在试验进行的第 4 天接近 700 mV，证明细菌生长良好，活性较强，有利于加速 硫化铜矿物的浸出[8]。 2.2.4试验结果评价 比较了浸出前后矿石中铜物相的变化及技术 指标，试验结果见表 5、表 6。 试验结果表明，游离氧化铜、结合氧化铜中 的铜基本实现了有效浸出，总铜浸出率为 77.24， 吨矿耗酸为 94.08 kg，吨铜酸耗为 15.21 t，比常规 菌种 结合 氧化铜 游离 氧化铜 次生 硫化铜 原生 硫化铜 总铜 CHWDZ 菌种88.42197.82680.70247.08767.327 GW 菌种88.94798.91384.21150.00069.554 表 4不同菌种理论浸出率 Tab.4Theoretical leaching rate of different strains 图 3生物培养驯化过程照片 Fig.3Picture of strain breeding and domestication process 图 4矿浆 pH 值变化情况 Fig.4pH value change of ore pulp 图 5矿浆电位变化情况 Fig.5Electric potential change of ore pulp 图 6羊拉铜矿氧硫混合矿生物浸出过程照片 Fig.6Bioleaching process picture of oxygen-sulfur mixed ore of Yangla copper mine 陈登辉，等提高某高海拔复杂氧硫混合铜矿浸出率的试验研究 万方数据 原矿质量 /g原矿品位 /原矿含铜 /g总加酸量 /g 浸渣质量 /g渣率 /浸渣品位 /浸渣含铜 /g 10.00.8080.080 82.300 9.998.70.18390.018 2 浸出液体积 /mL 浸出液含酸 / （g/L） 残留酸量 /g 总耗酸量 /g 290.04.6871.359 20.940 8 渣计浸出率 /吨铜耗酸 /t吨矿耗酸 /kg 77.4815.2194.08 质量分数 结合 氧化铜 游离 氧化铜 次生 硫化铜 原生 硫化铜 总铜 原矿0.1900.0920.1140.4120.808 浸渣0.0160.00090.0180.1490.183 9 理论浸出率91.57999.0284.21163.83577.24 表 5物相分析对比 Tab.5Analysis and comparison of phase 表 6技术指标统计 Tab.6Technical indicators statistics 酸浸降低 23.43 t。在为期 30 天的连续浸出后，结 合氧化铜浸出率达到了 91.579，比菌种驯化前提 高了 2.63；原生硫化铜浸出率达到了 63.84， 比菌种驯化前提高了 13.84。结果表明，经过驯 化后的嗜温 GW 菌对原生硫化铜的提取起到了较 大的促进作用。 3结 语 1 ） 羊拉铜矿氧硫混合矿采用生物技术摇瓶浸 出时浸出率比常规酸法搅拌浸出高出 2 倍以上， 酸耗比常规酸法搅拌浸出降低 2 倍多，说明羊拉 铜矿氧硫混合矿适合采用生物技术浸出； 2 ） 嗜温 GW 菌对羊拉铜矿氧硫混合矿中的原 生硫化铜矿物和结合铜矿物的浸出效果明显优于 其它菌种，特别是经过强化培育后的嗜温 GW 菌 对原生硫化铜矿物的浸出效果更佳，在相同浸出 时间和相同浸出温度条件下浸出率提高了 13.84； 3 ） 嗜温 GW 菌的浸出效果是在 30 ℃恒温下 取得，与当地自然环境温度还有一定差距，尚不 能作为实际工业应用的指导依据。今后还应结合 当地环境温度的变化进一步探索其在自然环境温 度状态下的浸出效果，为将来开展工业化应用提 供更加可靠的技术参数。 参考文献 [1] 袁明华，李德，普仓凤. 低品位硫化铜矿的细菌冶金[M]. 北 京冶金工业出版社，2008. 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