某銅礦生物堆浸新技術研究及工業試驗

張儀 金正聰

摘 要：生物堆浸-萃取-電積提銅技術是上世紀80年代發展的低品位銅資源短流程提取技術，目前在全球得到廣泛應用，已有20個以上生物提銅礦山在運行。生物堆浸在銅礦濕法冶金過程中的應用表明，該技術適宜銅礦物嵌布粒度細（一般<50 μm），結合率高，鈣鎂含量高，常規濕法冶金或選礦難以處理的礦石。實踐證明，生物堆浸技術應用于混合銅礦石浸出-萃取-電積生產電解銅，能夠提高銅浸出率，降低硫酸單耗，技術經濟可行。

關鍵詞：難處理銅礦石 礦物嵌布粒度細 生物堆浸 提銅

中圖分類號：P57 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0002-04

某銅礦位于云南藏區，銅礦物以黃銅礦為主，其次為孔雀石、硅孔雀石、含少量輝銅礦、藍銅礦等，伴生大量黃鐵礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦等礦物。黃銅礦平均嵌布粒度34.6 μm，黃鐵礦137.35 μm、磁黃鐵礦67.11 μm、金4.06 μm。原礦中有價元素含銅0.60%～0.80%，氧化礦或混合礦中的銅礦物，通過生物堆浸技術的研究及應用，浸出率由常規堆浸的62%提高到71%以上；硫酸單耗由常規堆浸的19t/tCu以上，降低至15t/tCu以下。

混合銅礦生物堆浸具有浸出率高、硫酸單耗低、生產成本低等優勢。大塊廢石生物堆浸已經在江西德興銅礦等礦山得到運用，當細菌濃度達到108個/ml時，銅浸出速度才明顯提高[1]。低品位銅礦生物堆浸在紫金礦業年浸出率76%，合適的礦石粒度及浸出菌種，黃銅礦也易被細菌浸出，浸出過程產生硫酸[2-4]。

1 原礦中工藝礦物學分析

礦樣多元素見表1[5]。

原礦工藝礦物學分析：

（1）礦石類型及構造。礦石主要為混合銅礦，氧化率30%～50%；銅礦物構造主要為浸染狀構造、斑雜狀構造、脈狀構造。

（2）礦石結構。銅礦物結構主要為半自行粒狀結構、網狀結構、乳濁狀結構、共結邊結構。

（3）黃銅礦沿脈石裂隙充填交代，黃銅礦熔體捕獲大量脈石，脈石將黃銅礦分隔成微細粒狀。

（4）黃銅礦充填于纖維狀、葉片狀脈石的縫隙中，其形狀與粒度大小受脈石之間空隙限制，粒度極細。

（5）少量黃銅礦在碳酸鹽脈石中呈微細粒浸染狀分布，一般分布于方解石晶粒之間或裂隙中[2]。

（6）脈石礦物。

①硅酸鹽類：透輝石、鈣鐵榴石、角閃石、陽起石、纖閃石、透閃石、斜長石、鉀長石、綠泥石、綠簾石、絹云母、黑云母、粘土等。

②碳酸鹽礦物：方解石、白云石、鐵白云石。

③氧化物：褐鐵礦、石英、鋯石等。

銅礦物與黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦及脈石共生關系密切，普遍相互鑲嵌、穿插、包裹；礦石中黃鐵礦、磁黃鐵礦含量15%～20%；氧化率30%～50%，結合率4%～8%，含泥5%～12%；礦石性質變化大，氧化率及含泥量較高，造成該類礦石難以處理。

2 生物浸出小型試驗研究小結

（1）通過六個月生物浸出小型試驗研究，兩個月的馴化，得到高效浸礦菌種：嗜溫菌Retech Ⅰ、中等嗜熱菌YN—2、嗜熱菌Retech T Ⅱ，其中嗜溫菌Retech Ⅰ、中等嗜熱菌YN—2的亞鐵氧化速度為310 mg/L.h，比未馴化前氧化速度提高40%以上。

（2）羊拉混合銅礦生物攪拌浸出試驗表明，降低礦漿濃度、提高磨礦細度，即使細菌接種量降低至10%，也能夠適宜生物浸出。

（3）接種適宜的細菌，如中等嗜熱菌YN—2，是提高黃銅礦浸出速度的關鍵；延長浸出時間是提高浸出率的主要途徑之一。

（4）羊拉混合銅礦生物攪拌浸出30天后，銅浸出率≥70%，說明該礦具有較好的可浸性。建議進一步開展擴大試驗及工業試驗[5]。

（5）在現場環境條件下開展生物試驗研究，針對羊拉銅礦露采東礦段氧化率為34.9%的氧硫混合礦，用中等嗜熱菌在33 ℃恒溫下浸出30天，浸出率達到77.24%。說明該菌種對羊拉銅礦的氧硫混合礦浸出效果較好。

3 生物堆浸工業試驗

3.1 生物堆浸前生產工藝流程現狀

羊拉銅礦投產初期，采用“常規堆浸”工藝流程，由于礦石性質復雜，含泥12%～18%，含水8%～10%，結合率38%～42%，導致堆場板結、難以滲透、正常停滯。采用“塊、粒礦堆浸——泥礦攪拌浸出工藝流程”取得較好效果，2010年以來，年浸出率≥62%，噸銅硫酸單耗≥19t/tCu。隨著礦石氧化率不斷下降，硫化銅礦逐漸增加，采用細菌堆浸十分必要。

由于氧化銅礦物中都含有一定的硫化銅礦，對于難以浮選的銅礦石，研究及推廣應用生物堆浸工藝技術，能夠提高浸出率指標，降低硫酸單耗。

3.2 生物堆浸工業試驗流程

生物堆浸工業試驗原則工藝流程見圖1。

生物浸出試驗堆場礦石堆高2.0 m，分別在兩塊試驗堆場按網格法進行取樣，將樣品加工后送質檢進行物相分析，試驗堆樣品銅物相分析結果見表3。

工業試驗正常開展后，每月按時對試驗礦堆取樣進行物相分析和檢測，氧硫混合礦試驗堆生物浸出結果見表4，氧硫混合礦各月浸出率變化趨勢見圖2，氧硫混合礦月累計浸出率變化趨勢見圖3。

3.3 浸出液中生物培養繁殖監測結果及指標比較

3.3.1 氧硫混合礦生物堆浸工業試驗浸出液監測結果

2013年9月至2014年2月，每隔3天對氧硫混合礦試驗堆場浸出液取樣監測生物培養繁殖效果。氧硫混合礦生物堆浸提銅試驗見表5。

3.3.2 生物堆浸主要技術指標比較

生物堆浸前后濕法銅生產技術指標比較見表6。

4 結論

（1）采用生物堆浸技術前，隨著礦石氧化率及品位的逐年降低，噸銅硫酸消耗逐年升高。

（2）采用生物堆浸技術后，年浸出率≥71%，年浸出率提高9%；硫酸單耗≤15t/tCu，噸銅硫酸單耗明顯下降。

（3）混合銅礦生物堆浸技術具有較大發展空間。

參考文獻

[1] 彭琴秀.德興銅礦含銅廢石細菌浸出試驗研究[J].濕法冶金，2002，21（2）：83-87.

[2] 張儀，文書明.銅濕法冶金理論與實踐[M].北京：化學工業出版社，2014.

[3] 童雄.微生物浸出的理論與實踐[M].北京：冶金工業出版社，1997.

[4] 巫鑾東.細菌浸出技術在紫金山銅礦的應用研究[J].有色冶煉，2003（3）：4-5，26.

[5] 劉學.云南迪慶低品位銅礦生物浸出小試研究報告[R].北京，北京有色金屬研究總院，2013.