细菌浸出试验及生产实践——铜官山老采区细菌浸矿工业试验

1、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。硫酸盐化较剧烈，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，故顶盘及地表覆盖物均已陷落。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。

2、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，用耐酸泵扬到地表。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到地表喷洒浸矿。贫矿液化为补充水返回淋浸（图1）。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。

图 1

3、工业试验主要指标

1）渗滤场灌水面积约4000米²；

2）浸矿液平均产量368米³/天；

3）平均Cu浓度0.41克/升；

4）月浸出铜量4610公斤；

5）浸出铜量323公斤/天；

6）浸出液流失率40-50%；

7）尾水平均品位0.067克/升；

8）铜回收率93%；

9）海绵铜品位60%左右。

4、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9-2-13。

细菌参与硫酸高铁溶浸尾砂的工艺流程如图2所示。含铜尾砂有浮选昆砂、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。

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，直到浸出液铜、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9-2-15。

5、铜的回收

经吸附稀有金属后的尾液含铜约2-1.5（克/升），采用铁或废铁置换沉积法使铜呈海绵铜回收。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、溶液酸度及置换式有关，一般在温>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⁺浓度和酸度回作细菌培养液用。

6、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%（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。