一种碱性细菌浸出氧化铜矿的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公布了一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，属于溶浸采矿领域。是利用一种碱性细菌产生氨与铜矿物发生络合反应，实现在碱性条件下浸出氧化铜矿。浸矿的碱性细菌为JAT-1，其最佳生长pH为8.0～11.0，其代谢过程中可以将尿素分解产生氨。浸出液由细菌菌液与其液体培养基按比例混合而成，细菌菌液与液体培养基的比例为1:10～1:5。本发明所述的浸出工艺属于碱法浸出，可由堆浸浸出或搅拌浸出实现，能够经济有效地处理氧化铜矿，特别是能够处理高含碱性脉石的难选氧化铜矿。此与酸浸对比，此工艺避免了酸性浸出体系中酸耗高、渗透性差、成本高等问题；与氨浸对比，其优势在于可在自然条件下大规模处理矿石，投资小、成本低、环境友好。
【专利说明】一种碱性细菌浸出氧化铜矿的工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于溶浸采矿领域，涉及利用细菌在碱性条件下浸出氧化铜矿的工艺方 法。
【背景技术】
[0002] 在溶浸采矿领域内，对于酸法浸铜及嗜酸细菌浸铜工艺已做了大量研究，并在工 业生产中有较好的运用效果。但对于高含碱性脉石矿物的难选氧化铜矿和铜尾矿，采用酸 法浸出或嗜酸细菌浸出存在许多问题：一方面，大量的碱性脉石矿物必然使酸耗大大增加， 经济上不合理；另一方面，酸性体系下会产生大量的硫酸钙和硫酸镁等微溶物，大大降低浸 出体系的渗透性，从而影响浸出效果；同时，酸浸的腐蚀性较强，对设备要求高，环境保护方 面的压力较大。
[0003] 与酸法浸出体系相比，碱法浸铜具有金属选择性强、对设备的耐腐蚀性要求低，是 一个主要的发展方向。对于碱法浸铜的研究，大多停留在化学浸矿层面，如氨水浸出铜矿。 但氨水的挥发性大，导致处理成本增加，环境污染严重，无法进行大规模的堆浸；采用加压 氨浸在技术上可行，但能耗高、设备投资大、经济效益较差。本发明提供了一种细菌在碱性 环境中浸出氧化铜矿的新工艺，具有投资小、成本低、工艺简单、环境友好等技术优势，丰富 和发展了细菌浸出铜矿的工艺。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于利用细菌在碱性条件下浸出氧化铜矿，解决酸浸工艺中存在的 酸耗高、渗透性差、成本高等问题，丰富了铜矿的细菌浸出工艺，使铜矿的细菌浸出由酸性 浸出工艺扩展到碱性浸出工艺上来。
[0005] 本发明所述的一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，是利用一种碱性细菌产生氨与铜矿 物发生络合反应，实现在碱性条件下浸出氧化铜矿。所述的碱性细菌代谢过程中可以将尿 素分解产生氨的碱性细菌，具体可采用JAT-1细菌，该菌株在中国普通微生物菌种保藏管 理中心登记保存，保藏号为：CGMCC6214。其生长培养基成分为柠檬酸钠5?25g/L、尿素 5?20g/L、磷酸二氢钾1. 0?3. Og/L、磷酸氢二钠2. 0?4. Og/L、硫酸镁0· 1?0· 5g/L，最 佳生长pH值为8.0?1L0。
[0006] 本发明所述的一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，浸出剂由细菌菌液与其液体培养基 按比例混合而成，混合比例为1:10?1:5。浸出初期，保证浸出液中细菌菌液占有较高比 例，细菌菌液与液体培养基的比例取1:8?1:5 ;随着浸出反应的进行，碱性细菌逐渐成为 浸出系统的优势种群，此后逐渐降低浸出液中细菌菌液的比例，可保持在1:10?1:8。
[0007] 浸出时，直接将浸出液与矿物接触，矿物在浸出液的作用下发生反应，铜离子被浸 出。
[0008] 此浸出工艺属于碱法浸出，可由堆浸浸出或搅拌浸出实现，其工艺流程由以下几 个基本工序组成：
[0009] (1)浸出准备。浸出准备包括矿石准备和碱性细菌准备。若采用堆浸法浸出，矿石 准备主要包括配矿、破碎、堆矿；若采用搅拌法浸出，矿石准备主要包括配矿、破碎、磨矿和 管道输送。碱性浸矿细菌准备主要是对碱性条件下对细菌进行大规模培育与驯化，为浸矿 提供充足的菌种。
[0010] (2)碱性细菌浸出。浸出工序包括浸出剂的制备、浸出作业。浸出剂的制备是指 将上工序中培养的碱性菌液与液体培养基按一定比例混合而成。若为堆浸浸出作业，则将 浸出剂喷淋至矿堆上，进行浸出反应；若为搅拌浸出作业，将浸出剂加至矿浆槽进行搅拌。 浸出过程中监测浸出液pH，若pH <9时，加入氨水调节浸出溶液的pH，保证浸出体系中 pH 彡 9。
[0011] ⑶固液分离。若采用堆浸浸出，则可直接得到浸出液，浸出富液（浸出液Cu2+>lg/ L时）进一步富集，而浸出贫液（Cu2+〈lg/L)则返回至浸出工序；若采用搅拌浸出，浸出后的 矿浆送至沉淀池，适当加入絮凝剂后，进行固液分离，富液进入下一工序，贫液再返回到浸 出槽内循环利用。
[0012] 本发明所述的一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，能够经济有效地处理氧化铜矿，特 别是能够处理高含碱性脉石的难选氧化铜矿。此工艺属于碱法浸出，具有以下优势：
[0013] (1)与酸浸对比，其浸出过程中金属选择性强，浸出液不与其他金属矿物发生反 应；浸出副产物较少，体系的浸出效果受副产物影响较小；且工艺对设备要求不高，环境友 好。
[0014] (2)与传统氨浸对比，改善了其成本大、能耗高、环境污染严重等问题，可在自然条 件下进行大规模堆浸，且无需特殊设备，投资小、成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1碱性条件下细菌浸出氧化铜矿工艺流程图；
[0016] 图2碱性条件下细菌堆浸浸出氧化铜矿工艺流程图；
[0017] 图3碱性条件下细菌搅拌浸出氧化铜矿工艺流程图；
【具体实施方式】
[0018] 下面对本发明的具体实施做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于以下所 描述【具体实施方式】的范围。
[0019] 实施例一：
[0020] 以堆浸浸出为例说明此新工艺的具体实施方法，其工艺流程如图2所示。
[0021] 工序一：浸出准备
[0022] 国内某铜矿为高含碱性脉石的氧化铜矿，铜矿氧化率35 %?65%，矿石铜品位 0.9?1.3%。对矿石进行破碎，使矿石最大粒度不超过50_。在堆场内铺设防渗底垫，同 时铺设浸出液循环管路系统。矿堆面积为800mX 150m，矿堆高2?5m。
[0023] 使用细菌发酵罐在pH = 9的条件下大规模培养碱性细菌JAT-1，监测培养过程中 细菌浓度及菌液pH的变化。待细菌浓度达到1 X 107?1 X 108个/ml时，取细菌菌液与液体 培养基混合制成浸出剂。浸出初期，浸出剂中细菌菌液与液体培养基的比例取1:5?1:7， 浸出后期逐渐降低至1:8?1:10。
[0024] 工序二：碱性细菌浸出
[0025] 使用浸出剂对矿堆进行喷淋，喷淋强度为10?15L/m2 *h。堆浸初期，基本上采用 全天喷淋，堆浸中期每天喷淋12?18h，堆浸后期每天喷淋5?10h。矿堆浸出周期为10? 30天。浸出过程中监测浸出液pH，若pH < 9时，加入氨水调节浸出溶液的pH，保证浸出体 系中pH > 9。
[0026] 工序三：金属回收
[0027] 堆内的浸出液通过渗流进入集液池，对集液池中铜离子浓度进行检测，当浸出液 中Cu2+>lg/L时，可进入萃取与电积工序，否则，返回至工序二继续循环。
[0028] 堆浸30天后，铜的浸出率达70%。
[0029] 实施例二：
[0030] 以搅拌浸出为例说明此新工艺的具体实施方法，其工艺流程如图3所示。
[0031] 工序一：浸出准备
[0032] 高含碱性脉石氧化铜矿氧化率35 %?65 %，矿石铜品位0. 8 %?1. 3 %，氧化铜矿 主要为孔雀石和硅孔雀石，其次是蓝铜矿。对矿石进行破碎、磨矿，使矿石粒级+200目含量 达到80 %以上，而-200目不足20%。
[0033] 使用细菌发酵罐在pH = 9的条件下大规模培养碱性细菌JAT-1，监测细菌生长过 程中细菌浓度及菌液pH值的变化，待细菌浓度达到1 X 108?1 X 109个/ml时，取细菌菌液 与液体培养基混合制成浸出剂。浸出剂中细菌菌液与液体培养基的比例控制在1: 5?1:10 范围内。
[0034] 工序二：碱性细菌浸出
[0035] 将浸出剂与矿物以液固比（2?8):1的比例加入搅拌桶进行搅拌浸出，搅拌槽转 速100?150rpm。向浸出液中通入空气并搅拌，空气通入量按每立方浆体（0. 08?0. 2)m3/ h。共设4?8个搅拌槽，搅拌槽规格（Φ4?Φ6)ι?，高度3.0?4.0m。搅拌槽并联作业， 相错时间为1. 〇h。浸出周期为6?12h。浸出过程中监测浸出液pH，若pH <9时，加入氨 水调节浸出溶液的pH，保证浸出体系中pH > 9。
[0036] 工序三：固液分离
[0037] 浸出后的矿浆被排入沉淀池，共12个沉淀池，规格为（Φ8?Φ10)πι，高度为 3. 0m。设3级沉淀池，串联使用。沉淀池为周边传动的高效浓密机，添加阴离子性聚丙稀酰 胺溶液，单耗为30?50g/t。检测溢流中的铜离子溶液，当超过lg/L时，作为富液进入下一 工序。不足lg/L时，作为贫液返回到搅拌槽内。
[0038] 在搅拌浸出120h后，铜的浸出率达45%。
【权利要求】
1. 一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，其特征在于：其流程包括浸出准备、碱性细菌浸出、 固液分离；利用一种碱性细菌与尿素作用产生氨，并与铜矿物发生络合反应，实现在碱性条 件下浸出氧化铜矿； 所述的碱性细菌为代谢过程中可以将尿素分解产生氨的碱性细菌；其生长培养基成分 为朽1檬酸钠5?25g/L、尿素5?20g/L、磷酸二氢钾1. 0?3. Og/L、磷酸氢二钠2. 0?4. Og/ L、硫酸镁0· 1?0· 5g/L，生长pH值为8. 0?11. 0。
2. 如权利要求1所述的一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，其特征在于：所述的碱性 细菌为JAT-1细菌，该菌株在中国普通微生物菌种保藏管理中心登记保存，保藏号为： CGMCC6214。
3. 如权利要求1所述的一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，其特征在于：碱性细菌浸出采 用的浸出剂，是由细菌菌液与其液体培养基按比例混合而成，两者的体积比例为1:10? 1:5 ;浸出初期，保证浸出液中细菌菌液占有较高比例，细菌菌液与液体培养基的比例取 1:8?1:5 ;随着浸出反应的进行，碱性细菌逐渐成为浸出系统的优势种群，此后逐渐降低 浸出液中细菌菌液的比例，保持在1:10?1:8。
4. 如权利要求1所述的一种细菌浸出氧化铜矿的工艺，其特征在于：具体工艺流程 为： (1) 浸出准备：浸出准备包括矿石准备和碱性细菌准备；采用堆浸法浸出，矿石准备主 要包括配矿、破碎、堆矿；采用搅拌法浸出，矿石准备主要包括配矿、破碎、磨矿和管道输送； 碱性浸矿细菌准备主要是对碱性条件下对细菌进行大规模培育与驯化，为浸矿提供充足的 菌种； (2) 碱性细菌浸出：浸出工序包括浸出剂的制备、浸出作业；浸出剂的制备是指将上述 工序中培养的碱性菌液与液体培养基按一定比例混合而成；若为堆浸浸出作业，则将浸出 剂喷淋至矿堆上，进行浸出反应；若为搅拌浸出作业，将浸出剂加至矿浆槽进行搅拌；浸出 过程中监测浸出液pH，若pH < 9时，加入氨水调节浸出溶液的pH，保证浸出体系中pH > 9 ; (3) 固液分离；若采用堆浸浸出，则可直接得到浸出液，浸出富液Cu2+>lg/L时进一步富 集，而浸出贫液Cu 2+〈lg/L则返回至浸出工序；若采用搅拌浸出，浸出后的矿浆送至沉淀池， 适当加入絮凝剂后，进行固液分离，富液进入下一工序，贫液再返回到浸出槽内循环利用。
【文档编号】C22B3/18GK104152692SQ201410391888
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】王洪江, 胡凯建, 李广泽, 吴爱祥, 王贻明, 韩斌 申请人:北京科技大学