溶液电位及堆结构影响次生硫化铜矿生物堆浸的动力学

基于堆中溶液Fe3+与Fe2+的浓度比、颗粒空隙度、颗粒半径与各化学反应组分对次生硫化铜矿生物堆浸的影响,建立堆浸过程硫化矿细菌氧化反应速率动力学模型。计算与实验结果表明:模型仿真结果与实际结果较符合;堆浸过程次生硫化铜矿(辉铜矿)的氧化分为2个阶段,其中,辉铜矿反应步骤Ⅰ受溶液Fe3+浓度控制,随着Fe3+浓度增加,反应速率加快;反应步骤Ⅱ较反应步骤Ⅰ慢,为浸出反应的限制性步骤,Fe3+与Fe2+的浓度比是影响该反应步骤的关键因素。由于受扩散的限制,反应物颗粒粒径的增大导致浸出速率下降,但粒径过小时浸出率提高不明显。当喷淋强度由3.47/(m2.h)增加到69.00/(m2.h)时,浸出率逐渐下降,说明喷淋强度过大时,造成空隙间流体与颗粒孔道流体间界面剪切力过大,不利于物质传输与交换;当堆过高时,堆中离子的传输受阻,不利于次生硫化铜矿的浸出。

生物因素对次生硫化铜矿堆浸过程动力学的影响

假定生物浸出过程细菌的作用是间接作用,以实验室柱浸模拟次生硫化铜矿生物堆浸,基于细菌生长Monod方程及收缩核模型建立细菌生长动力学因子影响硫化矿浸出速率的动力学模型,研究铜浸出速率、溶液总铁、溶液中细菌浓度与时间的关系、细菌产出率和细菌饱和系数对浸出速率影响的动力学规律。动力学研究表明,在浸出早期,氧化浸出速率、溶液中总铁浓度以及溶液中的细菌数量增长较快,而在浸出后期则增长较慢。计算与实际结果表明,细菌最大生长比速率、细菌产出率、细菌饱和常数及溶液中Fe离子的浓度均对硫化矿的氧化浸出速率有明显影响,尤其在浸出早期影响较大。应用动力学模型仿真结果与实际基本符合,可分析生物因素对浸出的影响趋势。

低品位次生硫化铜矿生物堆浸工艺优化研究

针对低品位次生硫化铜矿生物堆浸生产中浸出周期长的问题,进行了不同矿石粒度、不同堆高对铜、铁浸出影响的实验室试验和现场柱浸工业试验,优化了生物堆浸工艺,缩短浸出周期,提高了铜浸出率。结果表明,矿石粒度的降低可显著提高铜的浸出率,且不提高铁的溶出。相同粒度条件下,堆高提高有利于堆内温度保持,铜浸出率随之升高。-40mm工业柱浸出194d,铜的浸出率为62.67%,比-80mm高出10个百分点。

喷淋液流速率与气流速率对次生硫化铜矿生物堆浸过程温度分布的影响

在假定辉铜矿、黄铁矿生物氧化反应步骤和反应产热一定的情况下,基于反应热的计算及热力学基本理论,建立生物堆浸过程热平衡方程,研究堆浸过程反应产热、喷淋液流速率和充气气流速率对堆中温度变化及分布的影响。仿真结果显示;堆中温度的分布及变化与喷淋液流速率(Gl)、气流速率(Ga)直接相关,且与Ga/Gl有密切关系;若喷淋液流速率Gl过大,堆中热量积聚于堆的底部;若气流速度过大,则热量通过对流上升到堆的顶部;若两种流速过大均会使热量通过底部和顶部的蒸发而损失,确定合理的Ga/Gl是实现堆中温度理想分布的途径;当Ga/Gl为2/3时,堆中温度分布较好。

低品位次生硫化铜矿酸性矿坑水喷淋堆浸工业试验

以酸性矿坑水为浸出剂,对紫金山低品位次生硫化铜矿进行堆浸工业试验。重点考察了矿石性质、喷淋制度、堆浸过程中浸矿细菌的种群结构等对矿石铜和铁浸出率的影响。结果表明,矿石堆浸210天,平均铜浸出率65.9%、铁浸出率5.4%。含酸性坑水喷淋次生硫化铜矿生物堆浸的湿法提铜工艺在工业上是可行的。

低品位次生硫化铜矿生物柱浸试验研究

采用铜萃余液从紫金山低品位次生硫化铜矿石中柱浸铜，研究了溶液pH、温度及铁质量浓度等因素对铜、铁浸出的影响。试验结果表明，生物浸出过程中，铜、铁的浸出行为存在差异，铜先于铁被快速浸出，浸出后期铜浸出率增幅较小，铁浸出率快速升高。推荐的既有利于铜浸出又相对抑制铁浸出的最佳条件为：浸出温度60℃，溶液pH1．6～1．8，铁质量浓度2～5g／L。最佳条件下，铜浸出率达90％以上。也提出了工业生产工艺优化措施。

堆体结构对次生硫化铜矿柱浸的影响

堆体结构是影响堆内溶浸液分布均匀性和浸矿效果的关键。为探究不同堆体结构条件下次生硫化铜矿生物浸出规律,选取粗、细粒径两种矿石颗粒,开展多种筑堆方式的室内柱浸实验,为期60 d,有效模拟实际堆体的多种结构,并引入CT无损探测技术,分析不同堆体结构下孔隙特征,获取了细菌浓度、p H值、铜浸出率等变化规律,以及浸矿时间与铜浸出率的关系方程等。结果表明:不同堆体结构对于矿石浸出效果的影响程度不同,采用均一大粒径矿石筑堆时,矿石浸出效果最优;浸矿60 d后,铜浸出率达75.9%;当堆内含细颗粒层且其位于堆下部时,溶液下渗困难,矿石浸出效果较差,铜浸出率仅为59.5%;反之,细粒层位于上部时具有良好的分流作用,浸矿效果较优。浸矿后期,在泥质、石英等不反应物的物理沉积,硫、黄钾铁矾、硫化钙等反应产物化学胶结,胞外多聚物等生物因素的共同作用下,铜浸出率逐渐达到峰值。

低品位次生硫化铜矿的细菌浸出研究

在硫酸体系中 ,对含有辉铜矿、蓝辉铜矿和铜蓝的低品位次生硫化铜矿的Fe3+ 浸出和细菌浸出进行了研究 ,通过对浸出过程的动力学进行分析 ,揭示了次生硫化铜矿的浸出过程和细菌浸出的作用机理 ,得出了细菌浸铜主要以间接机理进行的结论 ,提出了加快铜浸出速率的 2条途径。

新疆某含石墨高钙次生硫化铜矿石选矿试验

新疆某含石墨高钙型次生硫化铜矿石铜品位为1.95%,次生硫化铜占总铜的92.82%,主要铜矿物为斑铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝,其他金属矿物有黄铁矿等;脉石矿物以方解石、石英、云母、高岭石等为主,并含有少量片状石墨。铜矿物主要呈浸染状、团粒状、不连续脉状、细脉状产出,粒径主要为0.037~0.15 mm,与黄铁矿、石墨等脉石矿物嵌布关系密切。为了确定该矿石的合适开发利用工艺,进行了选矿试验研究。结果表明,矿石在磨矿细度为-0.074 mm占85%的情况下进行1粗3精2扫流程处理,获得了铜品位为23.83%、铜回收率为75.06%的铜精矿1;精选尾矿合并进行1粗2扫浮选,精选尾矿合并粗选的粗精矿再磨至-0.038 mm占97%后进行3次中矿精选,获得了铜品位为13.01%、铜回收率为14.08%的铜精矿2,综合铜精矿铜品位为21.07%、回收率为89.14%的铜精矿,较好地实现了铜矿物的分离回收。

某低品位次生硫化铜矿生物柱浸试验

传统选冶提铜工艺因成本高、经济效益差和资源利用率低等缺点制约其难于处理低品位硫化铜矿,生物浸出技术是处理低品位硫化铜矿的有效方法,对提高我国铜资源开发利用率、缓解我国优质铜矿供需矛盾突出和提升铜矿资源的服务保障年限具有重要的意义。本文采用生物提铜萃余液对某低品位次生硫化铜矿柱浸180d,尾渣铜品位由0.23%降低至0.064%,铜浸出率为72.17%。

捕收剂NH-03浮选次生硫化铜矿石试验

通过纯矿物和实际矿石浮选试验,采用丁基黄药、Z-200和NH-03作为捕收剂,在不同条件下进行了辉铜矿和黄铁矿的浮选对比试验,并通过吸附量测试,研究NH-03对辉铜矿和黄铁矿浮选效果的影响。结果表明:NH-03对辉铜矿具有较强的捕收能力及选择性,在弱碱性环境下即可实现同黄铁矿的有效分离。实际矿石闭路试验结果显示:在原矿含铜0.92%、含硫7.51%的情况下,可获得含铜21.16%、铜回收率为80.50%的铜精矿,含硫38.92%、硫回收率为66.13%的硫精矿。吸附量测试结果表明:在整个p H值区间内,辉铜矿对NH-03的吸附能力均强于黄铁矿,辉铜矿表面NH-03的吸附量受p H值的影响较小,而黄铁矿在高p H值区间内,对NH-03的吸附能力很弱。

次生硫化铜矿微生物浸出实验

微生物浸矿是提取低品位,难选次生硫化铜矿中有价元素的最有效方法之一.本研究利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)浸取福建某难选次生硫化铜矿,依次开展浸矿菌富集培养实验、驯化转代实验和不同粒径配比下柱浸试验,获得了不同阶段的细菌浓度、pH值、铜浸出率等演变规律;并结合电子计算机断层扫描技术实现了柱内矿堆塌落、截面孔隙演化和浸矿机理研究.研究表明:细菌浓度和pH值均呈现缓慢增加后趋降低的趋势,浸柱中细菌增殖较慢,浸矿480 h后,细菌浓度仅为每毫升5×107个.浸矿过程中,细颗粒趋于向柱底迁移,矿堆出现塌落;柱顶孔隙率变大,增幅为6.65%,柱底孔隙率变小,降幅为8.29%;塌落程度与细粒含量成正比,最小塌落为1.7 mm,最大塌落为6.15 mm.入堆矿石粒径极大影响着柱浸体系的浸出效果.实验中柱浸B组(粒径r<1 mm占28.41%)浸矿效果最佳,浸矿480 h后铜浸出率达47.23%.

次生硫化铜矿制粒试验

为解决堆浸过程中由于大量矿粉存在而导致矿堆渗透性差、浸出率低等问题,以次生硫化铜矿为原料,开展了制粒试验研究.考察了不同制粒黏结剂对矿粉的黏结效果,确定了最佳的制粒黏结剂、制粒工艺以及制粒方法.通过正交制粒试验,明确了影响制粒试验的主要因素.试验结果表明:不同制粒黏结剂的黏结效果排序依次为:SFS-2> SFS-3>水泥>半水石膏> SFS-1> SFS-0>硅酸钠>阳离子型聚丙烯酰胺.当选用黏结剂SFS-2,黏结剂占矿粉质量分数为8%、加酸量为25 kg·t-1以及制粒过程喷水质量分数为30%时,所制矿团效果最佳.其湿强度达到94. 62%,抗压强度达到417. 44 N,矿团酸浸维持完好时间超过25 d,矿团形态基本维持不变,无明显破裂现象.正交制粒试验得到多因素对次生硫化铜矿制粒的影响由大到小依次为:黏结剂占矿石质量分数、加酸量和制粒喷水量.对选定的黏结剂进行细菌接种试验显示,黏结剂对细菌群落无明显影响.添加黏结剂试验组细菌数量为8. 79×107m L-1,未添加黏结剂试验组细菌数量为8. 86×107m L-1.对制粒后矿团进行浸矿试验结果显示,矿粉制粒后铜浸出率提高了12. 74%,制粒通过增大矿物之间的孔隙,增加浸出液与矿石的接触,进而提高铜浸出率.

矿石粒度对西藏玉龙次生硫化铜矿柱浸的影响研究

目的：以西藏玉龙次生硫化铜铜矿为研究对象,考察了该矿石生物浸出的可行性,并且研究了矿石粒度对生物浸出的影响。方法：在小型柱式反应器中,利用实验室在45℃条件下富集获得的一种中等嗜热浸矿富集物进行了小型生物柱浸试验。结果：与常规酸浸相比,中等嗜热浸矿微生物的存在很大幅度地促进了Cu的浸出,可以使Cu的浸出率提高25%,硫酸消耗量减少33%。该矿石经过110天的生物浸出后,5-10 mm粒级矿石最终浸出率高达89%,而15-25 mm粒级矿石最终浸出率为57%,浸出渣相经过XRD分析发现,5-10 mm粒级渣相中出现大量的黄钾铁矾和少量的硫单质。结论：微生物存在可以显著地提高该矿石铜的浸出率,同时降低酸耗。并且随着该矿石粒度的减小,铜的浸出速率显著加快。

化学-生物联合浸出次生硫化铜精矿的研究

针对次生硫化铜精矿在传统火法炼铜工艺中存在的高能耗和环境污染严重等问题,以及单独生物法浸出存在的浸出周期长、浸出速度慢等缺点,创新性地提出了化学-生物联合浸出新工艺,即在生物浸出初期接种浸矿菌种的同时还加入适量化学氧化剂硫酸高铁。实验结果表明,浸出8 d,化学-生物联合浸出的铜浸出率达98.26%,比单独生物法高41.92个百分点,比单独化学氧化法高27.31个百分点。

高海拔地区硫化铜矿生物浸出研究

温度、pH、O2及CO2的供给是影响细菌活性的关键因素，西藏玉龙铜矿地处高原地区，海拔高、温度低、空气稀薄，应用生物湿法冶金技术提铜难度较大。对高海拔地区以次生硫化铜矿为主的硫化铜矿进行了现场生物柱浸扩大试验研究，选育出耐寒高效浸矿细菌，考察了不同粒度条件下该矿物的浸出特性，分析高海拔地区生物浸出的可行性。结果表明，选育出的细菌耐受力强，在极端条件下生长良好，细菌生长最佳pH范围为1．7～2．0，浸出体系温度高于5℃。浸出5个月，浸出过程中氧化还原电位高于800mV（SHE）以上，铜的浸出可达75．68％，应用生物浸出完全可行。

黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化研究进展

黄铜矿生物浸出过程中会生成元素硫及其他含硫中间产物和衍生物,它们对黄铜矿溶解产生钝化或促进作用。研究黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化,可以有效了解阻碍或促进黄铜矿生物浸出的关键物质形态以及影响这些形态形成的机制,从而为进一步了解黄铜矿的钝化机制、揭示黄铜矿的溶解机制奠定理论基础。介绍了黄铜矿生物浸出过程产生的含硫中间产物和衍生物及其硫形态转化研究的进展。

一种独特的生物浸出系统的工业实践

Ruan Renman等人在《Hydrometallurgy》2011年108卷（1／2）期上撰文，介绍中国紫金山铜矿处理次生硫化铜矿的生物堆浸的成功实践。

细粒层对浸矿表面形貌及钝化的影响

由于矿石粒径配比、表面粗糙度、密度等性质差异,筑堆过程中堆内极易出现矿石颗粒偏析现象.细粒层是导致矿石表面受侵蚀程度不均的关键因素,其严重制约了铜矿资源的高效浸取.为探究细粒层对矿石浸出效果、表面形貌及钝化现象的影响,选取粗颗粒矿石（4 mm〈d〈6mm）与细颗粒矿石（2mm〈d〈4mm），开展不同细粒层位置下次生硫化铜矿微生物浸出实验．结合CT扫描与冷场电镜扫描技术等分析手段，从宏、细、微观多层面，探究不同细粒层位置下矿石宏观浸出规律，细观矿石团聚结块，微观表面形貌特征与钝化．结果表明：细粒层导致铜浸出率普遍降低，均低于无细粒层、均匀粗颗粒介质的实验组；不同矿堆位置处细粒层对浸出效果影响不同，细粒层位于顶部的实验组铜浸出效果最优，浸矿60d铜浸出率达71．3％；同一细粒层不同位置处矿石表面孔裂结构演化程度不一；浸矿60d后，铜浸出率趋于峰值，矿石团聚结块与钝化现象显著，矿石表面形成以黄钾铁矾、多硫化物、胞外多聚物、硫膜为主的钝化物质层．