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細菌浸出可用於處理硅酸鹽型或碳酸鹽含量較少的氧化銅礦、混合礦、貧礦、表外礦、廢石、尾礦、含銅爐渣和採空區及廢礦井中的殘礦等。
一、細菌浸礦劑的製備與再生
目前用於銅礦浸出的細菌主要有氧化鐵硫桿菌、氧化鐵菌的氧化硫桿菌等多種。在酸性條件下,它們都能很快將硫酸亞鐵氧化為硫酸高鐵(其氧化速度比自然氧化高112~120倍),將元素硫及低價硫氧化為硫酸。
工業上製備細菌浸礦劑一般包括下列步驟:
(一)準備一定數量的亞鐵培養液,其主要成分為硫酸亞鐵,可以利用含亞鐵離子的酸性礦坑水,鐵置換銅以後的母液或用硫酸溶液解廢鐵等方法制取。此外,培養液中必須加入一定量的培養基,對氧化鐵硫桿菌而言,主要加(NH4)2SO4和K2HPO4。
(二)用10%的硫酸將pH值調至1.8~2.0。
(三)接菌種,為保證一定氧化速度,一般接種量應不少於溶液量的1/10,若採用連續培養法則不受此限制。
(四)在適宜的溫度條件(20~35℃)下不斷鼓入空氣,直至溶液中的高價鐵含量達到要求時為止。
浸礦劑再生有兩種方法,即間斷培養方法和連續培養方法。間斷培養是將培養完畢的菌液的70%~80%用於浸礦,20%~30%的菌液(稱老液)作為菌種留在培養池中,重新加入尾液進行再生。連續法是使尾液從培養池的一端源源不斷地流入,而培養好的浸礦劑則從培養池的另一端不斷流出,再生過程是連續的。再生時一般保持pH=1.5~3.0,溫度30℃左右,不斷鼓入空氣,並加入適量的培養基。
二、細菌浸出工藝
細菌浸出工藝一般包括下列作業:
(一)礦石準備作業
根據礦石特性和後續作業工藝要求,將銅礦石碎磨至一定粒度,然後堆成礦堆或裝入浸出槽中。若採用就地浸出的方法,則需選擇布液和集液的方法,開挖一些溝槽,以利於浸礦劑和浸出液的流動。
(二)浸出
細菌浸礦法一般用於處理貧礦,常用滲濾出法,根據具體條件可用堆浸、槽浸或就地浸出,可直接獲得供後續處理的澄清出液。某些富礦等也可用細菌攪拌浸出的方法,浸出礦漿經固液分離才能得到澄清含銅浸出液。
(三)回收有用成分
從浸出液中提銅,可用鐵置換法,沉澱―浮選法或萃取―電積法等多種。
細菌浸出工藝流程,按照處理的礦石性質、處理的方法及要求的不同,細菌浸出流程亦有所不同。
三、細菌浸出生產實踐
國內某礦屬沉積銅礦床,原生銅礦經後期次生滲濾富集形成可採礦體。銅礦體以次生硫化銅為主,次生硫化銅礦物主要為輝銅礦佔79%,原生硫化銅佔9%,氧化銅佔12%。脈石礦物以石英、長石為主。
該礦採用氧化鐵硫桿菌進行滲濾池浸,生產流程為細菌浸出―萃取―電積工藝。生產實踐表明,約50%的銅浸出速度較快,其餘50%的浸出速度較慢。為適應這一特點,生產中採用浸出初期大量放液以加速浸出,浸出後期採用休閒和翻曬礦的方法以加速硫化銅礦物的氧化,同時為滿足後續萃銅要求,浸出後期相應降低浸礦劑的酸度以提高浸液的pH值。採用9個滲濾輪流滲浸以保證浸液中銅含量較恆定,浸礦週期為60~90d,銅浸出率79.5%,其中原生硫化銅為42.9%,次生硫化銅為77.4%,氧化銅為93.6%。
浸液經澄清砂濾後用7%N-510的200號溶劑油溶液進行四級逆萃,萃取率為85%。負載有機相銅含量為1.4g/L,採用含硫酸200g/L和含銅40g/L 的廢電解液進行三級反萃,反萃率達99%。富銅液組成:銅45g/L,硫酸200g/t,鐵6.5g/L。
電積時以含銻8%的鉛銻合金板為陽極,不鏽鋼板為陰極,槽壓為1.9~2.1V,電流密度為111A/m2,同極距為100mm,富銅液流量為5.6L/min。
由於細菌浸出時,浸出週期長,浸出率低,因此在生產中推廣和應用受到一定限制。但對於一些貧礦,細菌浸出還是有其優勢所在。
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