一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法

摘要

本发明公开了一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法，在进行硫化铜矿生物堆浸时，当每层矿石铜浸出完全时，先铺一层石灰石颗粒，再在该层石灰石颗粒上面覆盖一层新矿石继续进行生物堆浸；当铜浸出再次完全后，再依次铺设石灰石颗粒层并覆盖新矿石，如此往复，进行硫化铜矿生物堆浸；所述石灰石颗粒的厚度为5cm～30cm，根据生物堆浸系统酸和铁浓度高于控制范围的程度来确定石灰石颗粒的厚度，当堆浸系统酸和铁浓度偏高较多时石灰石颗粒的厚度取大值，反之取小值；所述石灰石颗粒的粒径为1mm～20mm。本发明实现了在矿堆内调节铜矿堆浸系统的酸和铁平衡，将中和渣固定在矿堆内部，以大幅度减少中和渣量，明显提高经济效益和环境效益。

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金领域，具体涉及一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法。

背景技术

“生物堆浸-萃取-电积”工艺具有低成本、低能耗等显著优势，已成为低品位次生硫化铜矿的首选工艺，目前，全球有近20座矿山采用该工艺。我国首座万吨级生物提铜矿山于2005年底在紫金山铜矿投产，该方法充分利用了传统工艺难以利用的低品位资源，获得良好的经济效益，其不足之处是：由于矿石铜含量较低，采取低成本的永久堆法(即逐层进矿堆浸，浸出结束后不出堆)，虽然铜的浸出率较高，但是下层旧堆中的黄铁矿氧化无法得到有效控制，使铁浸出量和产酸量不断增大，导致环保中和成本不断增加。

国外的铜矿生物堆浸通常采用TL工艺(矿石进行团矿、硫酸熟化和薄层堆浸，浸出结束后出堆)，尚未见到堆浸系统酸和铁累积的报道。

在生产实际中，通常采用开路部分萃余液进行石灰中和或萃余液利用石灰石中和后再返回堆场喷淋的方法来控制铜矿生物堆浸体系的酸和铁浓度。“一种生物冶金过程中利用铁矾生成实现铁平衡的方法”(CN 101984095 A，紫金矿冶设计研究院阮仁满、邹刚)中提出了控制堆浸体系酸和铁浓度的方法，该方法使铁在矿堆内部沉矾、萃余液利用石灰石中和自由酸后再返回堆场喷淋。

采用常规的萃余液中和后达标外排或萃余液利用石灰石中和后再返回堆场喷淋的方法都可以较好的控制铜矿生物堆浸系统的酸和铁浓度，但是会产生大量的中和渣，需要建设专门的渣库堆存；如果采取矿堆内部沉矾的方法，铁矾会覆盖在矿石表面，会阻碍铜矿物的浸出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法，实现在矿堆内调节铜矿堆浸系统的酸和铁平衡，将中和渣固定在矿堆内部，以大幅度减少中和渣量，提高经济效益和环境效益。

为实现上述目的，本发明一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法的操作步骤如下：

在进行硫化铜矿生物堆浸时，当每层矿石铜浸出率接近或达到目标值时，矿石铜浸出完全，此时先铺一层石灰石颗粒，再在该层石灰石颗粒上面覆盖一层新矿石继续进行生物堆浸；当铜浸出再次完全后，再依次铺设石灰石颗粒层并覆盖新矿石，如此往复，进行硫化铜矿生物堆浸；所述石灰石颗粒的厚度为5cm～30cm，根据生物堆浸系统酸和铁浓度高于控制范围的程度来确定石灰石颗粒的厚度，当堆浸系统酸和铁浓度偏高较多时石灰石颗粒的厚度取大值，反之取小值；所述石灰石颗粒的粒径为1mm～20mm。

所述硫化铜矿生物堆浸的堆场平面的倾斜度为1～5°。

为了避免在石灰石颗粒上覆盖新矿石时卡车压实石灰石颗粒，石灰石颗粒的铺设工作可与覆盖新矿石同时进行。

本发明一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法具有以下技术特点和有益效果：

1、可在矿堆内调节铜矿生物堆浸系统酸和铁的平衡：萃余液喷淋上层矿石的浸出液通过石灰石颗粒层时，可中和浸出液中的部分酸和铁，且石灰石颗粒的中和酸和铁能力逐步释放，不会导致浸出液酸度过低而使铜水解沉淀。

2、可将中和渣固定在矿堆内部，大大减少了中和渣量，从而减少了中和渣库容需求量和处置费用，经济效益和环保效益显著。

3、可抑制旧堆矿石黄铁矿的氧化，减少铁浸出量和产酸量，可降低中和成本，提高经济效益：通过石灰石颗粒层调节后，流到旧堆的浸出液酸度降低，有助于降低旧堆体系的氧化还原电位，从而抑制黄铁矿的氧化；此外，石灰石颗粒层中和酸和铁后，形成石膏和氢氧化铁胶体，会使石灰石颗粒层发生板结现象，可减少渗到下层旧堆中的溶液，减少传输到下层旧堆的氧气量，也可抑制旧堆中黄铁矿的氧化。

本发明一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法，通过在矿石入堆前先在底部铺一层厚度5cm～30cm的石灰石颗粒，不仅可实现在矿堆内调节铜矿堆浸系统酸和铁的平衡，而且还可将中和渣固定在矿堆内部，可大大减少中和渣量，明显降低中和渣库容需求量和处置费用，经济效益和环保效益显著。

附图说明

图1是本发明一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法作进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种硫化铜矿生物堆浸系统调控酸和铁的方法的操作步骤和工艺条件如下：

a、破碎：次生硫化铜矿石破碎到-30mm～-50mm。

b、筑堆、生物浸出：破碎后的矿石利用卡车筑堆，堆高10～12米，然后利用萃余液喷淋，进行生物堆浸。

c、铺石灰石颗粒：铜浸出完全后，铺上一层粒度1～20mm、厚度5～30cm的石灰石颗粒。

d、继续覆盖矿石生物堆浸：在石灰石颗粒层上覆盖新矿石，以继续进行生物堆浸；铜浸出完全后，再依次铺设石灰石颗粒层、覆盖新矿石，如此往复，进行硫化铜矿生物堆浸。

e、萃取-电积：第一阶段和第二阶段的浸出液混合后进入萃取-电积工序，产出1^#阴极铜，萃余液根据需要返回布菌、第一阶段喷淋和配制第二阶段喷淋液，多余的萃余液开路进入到中和工序。

f、中和：萃余液利用石灰中和至pH 6～9后达标外排。

实施例1

某硫化铜矿石中铜品位0.35％，黄铁矿含量较高(4％-8％)，铜矿物与黄铁矿紧密共生，耗酸脉石含量低。操作步骤和相关工艺参数如下：

铜矿石破碎到-40mm≥85％后，利用卡车筑堆，堆高10米，利用萃余液喷淋浸出6个月；然后铺上厚度10cm的石灰石颗粒(粒径1～5mm)，表面倾斜度3°；再往上覆盖一层新矿石，继续进行生物堆浸，如此往复。

每年处理1000万吨矿石，平均每年的石灰石的成本1500万元，石灰石利用率85％，平均每年的中和费用2000万元，每年产生中和渣20万吨。

实施例2

某硫化铜矿石中铜品位0.35％，黄铁矿含量较高(4％-8％)，铜矿物与黄铁矿紧密共生，耗酸脉石含量低。操作步骤和相关工艺参数如下：

铜矿石破碎到-40mm≥85％后，利用卡车筑堆，堆高10米，利用萃余液喷淋浸出6个月；然后铺上厚度15cm的石灰石颗粒(粒径6～10mm)，表面倾斜度3°；再往上覆盖一层新矿石，继续进行生物堆浸；如此往复。

每年处理1000万吨矿石，平均每年的石灰石的成本2250万元，石灰石利用率80％，平均每年的中和费用1500万元，每年产生中和渣15万吨。

实施例3

某硫化铜矿石中铜品位0.35％，黄铁矿含量较高(4％-8％)，铜矿物与黄铁矿紧密共生，耗酸脉石含量低。操作步骤和相关工艺参数如下：

铜矿石破碎到-40mm≥85％后，利用卡车筑堆，堆高10米，利用萃余液喷淋浸出6个月；然后铺上厚度20cm的石灰石颗粒(粒径1～5mm)，表面倾斜度3°；再往上覆盖一层新矿石，继续进行生物堆浸；如此往复。

每年处理1000万吨矿石，平均每年的石灰石的成本3000万元，石灰石利用率82％，平均每年的中和费用1000万元，每年产生中和渣10万吨。

对比以上三个实施例可以看出，实施例1的综合技术指标最好，是最佳实施例。

以下是现有技术中的例子，用于与本发明实施例的对比。

对比例

硫化铜矿石中铜品位0.35％，黄铁矿含量较高(4％-8％)，铜矿物与黄铁矿紧密共生，耗酸脉石含量低。当铜矿石破碎到-40mm≥85％后，利用卡车筑堆，堆高10米，利用萃余液喷淋浸出6个月，然后往上覆盖一层矿石，继续利用萃余液喷淋浸出，如此往复，逐层进矿堆浸。每年处理1000万吨矿石，平均每年的中和费用8000万元，平均每年产生中和渣80万吨。

通过对比可以看出，本发明可显著降低每年的中和渣数量和中和费用，具有明显的经济效益和环保效益。