專利名稱：一種生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在硫化銅礦生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法。本方法適 合于黃鐵礦含量高的低品位硫化銅礦堆浸工藝。
二.
背景技術(shù)：
在一些低品位硫化銅礦的生物堆浸過程中，礦石中黃鐵礦含量高，硫銅比高，耗酸 脈石少，大量的黃鐵礦溶解造成系統(tǒng)酸鐵過剩，給后續(xù)的萃取電積工藝帶來不利影響，萃取 過程三相多，萃取劑消耗大，環(huán)保壓力大，銅生產(chǎn)成本增高。硫化礦物溶解特性取決于其價(jià) 帶特征，黃鐵礦的價(jià)帶由金屬原子軌道構(gòu)成，失電子并不意味Fe-S鍵斷裂，因此較難溶解， 黃鐵礦的氧化遵循純電化學(xué)機(jī)理，氧化劑Fe3+從黃鐵礦價(jià)帶奪電子后，不能破壞價(jià)鍵，只 能提高界面金屬的氧化勢(shì)，而金屬將與溶液中水反應(yīng)，形成金屬絡(luò)合物，所形成的金屬絡(luò)合 物與黃鐵礦中硫發(fā)生表面反應(yīng)，最終生成硫酸鹽，較高的氧化還原電位將促進(jìn)黃鐵礦溶解; 而輝銅礦的價(jià)帶由金屬和硫原子軌道共同構(gòu)成，失去電子即可破壞價(jià)鍵，質(zhì)子亦可與礦物 表面作用，酸可溶，在低電位下亦可快速溶解。因此，通過控制浸出液電位在合適的閾值以 下，可實(shí)現(xiàn)黃鐵礦和硫化銅礦的選擇性浸出。本發(fā)明提供了一種在生物堆浸過程中控制浸 出液氧化還原電位的方法，在不影響銅浸出的同時(shí)，抑制黃鐵礦的過量溶解，從源頭上控制 酸鐵的積累。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法，該方法工 藝簡(jiǎn)單，過程參數(shù)容易控制，成本低，控制浸出液氧化還原電位在650-720mv，抑制黃鐵礦的 過量溶解，實(shí)現(xiàn)硫化銅礦的高效選擇性浸出。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種在生物堆浸過程中控制氧化還 原電位的方法是控制生物浸堆浸出液溫度在25-55°C，硫酸鹽總濃度在220-260g/L，通過 控制上述物化參數(shù)的合理匹配，可實(shí)現(xiàn)生物浸堆內(nèi)硫氧化菌優(yōu)勢(shì)，并抑制鐵氧化菌活性，控 制浸出液氧化還原電位在650-720mv，減少黃鐵礦的溶解，抑制酸鐵的進(jìn)一步累積。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明涉及的一種控制生物堆浸過程中氧化還原電位的方法， 該方法工藝簡(jiǎn)單，過程參數(shù)容易控制，與傳統(tǒng)工藝相比，有效抑制黃鐵礦的大量溶解，降低 酸鐵中和成本。
四.


發(fā)明的具體方法由以下附圖給出。附圖1浸出液中氧化還原電位變化曲線圖。附圖2浸出液中微生物種群數(shù)量。附圖3浸出液氧化還原電位變化曲線圖。附圖4礦石表面微生物種群結(jié)構(gòu)數(shù)量。
附圖5堆場(chǎng)內(nèi)礦石表面微生物種群結(jié)構(gòu)。
五.
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 在某低品位次生硫化銅礦的搖瓶浸出試驗(yàn)中，礦石元素成分為Cu0. 3 7 %、 Fe3. 59%,S5. 28%,S2_3. 43%，礦石磨細(xì)至粒度-200目占92%后進(jìn)行試驗(yàn)，礦漿濃度5%， 浸出液溫度45°C，浸出液硫酸鹽總濃度選擇250g/L和60g/L，pHl. 0-1. 2，搖瓶浸出15天， 最終銅鐵浸出率見表1所示，浸出液氧化還原電位變化情況如圖1。表1銅鐵浸出情況
銅浸出鐵浸出
試驗(yàn)條件
‘率％ 率％
硫酸鹽總濃度80.0 13.4
250g/L
硫酸鹽總濃度
82.4 41.2
60g/L試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)硫酸鹽總濃度250g/L、溫度45 °C時(shí)，溶液電位維持在 700-720mv,當(dāng)硫酸鹽總濃度調(diào)整為60g/L時(shí)，溶液電位上升至810mv。利用16SrRNA序列的 熒光定量PCR技術(shù)對(duì)浸出液中的微生物種群進(jìn)行了鑒定(結(jié)果見圖2)，鑒定結(jié)果表明硫酸 鹽總濃度高時(shí)鐵氧化菌受到抑制，數(shù)量減少，是溶液中電位低的主要原因。從不同硫酸鹽總 濃度下的銅鐵浸出率比較發(fā)現(xiàn)，低電位時(shí)黃鐵礦鐵溶解的抑制效果明顯，而銅的浸出率差 別不大。因此，通過浸出液溫度和硫酸鹽總濃度的合理匹配，可調(diào)控浸出液中微生物種群， 控制溶液電位在低水平，實(shí)現(xiàn)硫化銅礦的選擇性浸出。實(shí)施例2:在某含銅0.4%的次生硫化銅礦的生物柱浸試驗(yàn)過程中，礦石中黃鐵礦含量 4.5%,礦石破碎至-20mm以下，隨后裝柱，柱高2M，直徑200mm。試驗(yàn)采用二根有機(jī)玻璃柱， 浸出條件分別為1#柱溫度25-30°C，硫酸鹽總濃度240g/L，pHl. 0 ；2#柱溫度25_30°C，硫 酸鹽總濃度80g/L，pHl. 0。噴淋方式采用蠕動(dòng)泵滴淋，噴淋強(qiáng)度為20L/m2. h，每天噴淋16h， 休閑8h。浸出220天，1#柱銅浸出率79. 0%，鐵浸出率4. 0% ;2#柱銅浸出率80. 6%，鐵浸 出率17. 6 %，浸出液氧化還原電位變化情況如圖3，浸渣礦石表面微生物種群結(jié)構(gòu)數(shù)量如 圖4。柱浸擴(kuò)大試驗(yàn)與搖瓶試驗(yàn)結(jié)果一致，合理匹配浸出液溫度和硫酸鹽總濃度等物化 參數(shù)，可有效調(diào)控浸礦菌種群結(jié)構(gòu)，圖4表明高硫酸鹽總濃度時(shí)可有效抑制鐵氧化菌，細(xì)菌 數(shù)量減少，并維持礦石表面硫菌優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而控制體系氧化還原電位在650-700mv。實(shí)施例3 某次生硫化銅礦山采取生物堆浸工藝回收銅，礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦，其次為藍(lán)輝銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)和硫砷銅礦等，其銅礦物主要以次生硫化物形式存在，較易被 細(xì)菌浸出，礦石中硫銅比高(銅含量低0. 4%，黃鐵礦含量高，含鐵3. 59% )，礦石中耗酸脈 石少，在生物浸出不斷循環(huán)過程中易造成酸鐵積累。原礦石經(jīng)破碎至粒度為-60mm后，采用 逐層疊加筑堆方式，采用間歇式噴淋休閑制度。在礦堆浸出過程中，控制堆場(chǎng)浸出液硫酸鹽 總濃度220-260g/L，浸出液溫度在40-55°C，浸出液和礦石表面微生物種群為硫菌優(yōu)勢(shì)，鐵 氧化菌得到抑制(如圖5所示)，浸出液氧化還原電位在700-720mv，銅溶解率達(dá)80%，黃 鐵礦溶解得到有效抑制，黃鐵礦溶解率減少40 %，噸銅產(chǎn)鐵減少2. 5噸，噸銅產(chǎn)酸減少5. 7 噸，降低了環(huán)保處理費(fèi)用。因此，該方法的成功應(yīng)用能有效抑制黃鐵礦過量浸出，從源頭上 解決此類銅礦堆浸過程中出現(xiàn)的酸鐵過剩問題。
權(quán)利要求
一種生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法，其特征在于在生物冶金的生物堆浸過程中，通過調(diào)控浸出液溫度和硫酸鹽總濃度的合理匹配，實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)硫菌優(yōu)勢(shì)并抑制鐵氧化菌活性，控制浸出液氧化還原電位在650 720mv(SHE，Ag/AgCl，下同)，實(shí)現(xiàn)硫化銅礦的選擇性浸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法，其特征在 于在生物冶金的生物堆浸過程中，控制浸出液溫度在25-55°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法，其特征在 于在生物冶金生物堆浸過程中，浸出在硫酸鹽介質(zhì)中進(jìn)行，所述硫酸鹽包括硫酸高鐵、硫 酸亞鐵和硫酸銅，硫酸鹽總濃度控制在220-260g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法，其特征在 于在生物冶金的生物堆浸過程中，調(diào)控生物浸堆內(nèi)微生物種群結(jié)構(gòu)，抑制鐵氧化菌活性， 實(shí)現(xiàn)硫菌優(yōu)勢(shì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物堆浸過程中控制氧化還原電位的方法，它是在生物冶金的生物堆浸過程中，通過調(diào)控浸出液溫度和硫酸鹽總濃度的合理匹配，實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)硫菌優(yōu)勢(shì)并抑制鐵氧化菌活性，控制浸出液氧化還原電位，在不影響銅礦物浸出的同時(shí)，從源頭上抑制黃鐵礦的溶解，降低酸和鐵的產(chǎn)生量。該方法適用于硫銅比高、耗酸脈石少的硫化銅礦的生物堆浸工藝，實(shí)現(xiàn)硫化銅礦的選擇性浸出，控制系統(tǒng)酸鐵過剩問題，縮短浸出周期，降低環(huán)保處理費(fèi)用。
文檔編號(hào)C22B3/18GK101984094SQ20101055679
公開日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者鄒剛, 阮仁滿 申請(qǐng)人:紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司