铜矿石的联合堆浸工艺
专利汇可以提供铜矿石的联合堆浸工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 铜 矿石 的联合 堆浸 工艺。本工艺利用含Thiobacillus ferrooxidansRetech Ⅲ专属浸矿菌(已保藏于武汉大学内的中国国家典型培养物保藏中心，保藏登记号CCTCC No：M200033)的高 铁 稀 硫酸 溶液 浸出 硫化铜矿石，利用硫化铜矿石细菌浸出产生的稀硫 酸溶液 (萃取 贫液 )喷淋或滴淋 氧 化铜矿堆，含铜浸出液进行沉淀法 净化 除杂后进行萃取、反萃、电积，获得高纯 阴极 铜产品(含铜99.99%以上)。本工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、无污染、废酸可利用、特别适合用于处理与西藏玉龙铜矿资源类似、地理 位置 偏远、交通不便的铜矿资源综合利用，可获得更大的经济、环境和社会效益。，下面是铜矿石的联合堆浸工艺专利的具体信息内容。
1、一种铜矿石的联合堆浸工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)硫化铜矿石的细菌堆浸；所述的细菌包括氧化亚铁硫杆菌、或氧化 亚铁微螺菌、或氧化硫硫杆菌、或氧化亚铁嗜酸性菌、或热氧化硫硫化芽孢杆 菌、或嗜酸性硫化芽孢杆菌、或硫化叶菌属、或叶硫球古细菌、或氧化亚铁硫 杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁微螺菌的混合菌。
(2)用(1)中硫化铜矿石的细菌堆浸液经铜萃取后的萃余液进行氧化铜 矿石的堆浸；
(3)含铜浸出液的净化；
(4)净化液中铜的萃取和反萃取；
(5)铜的电积。
2、根据权利要求1所述的一种铜矿石的联合堆浸工艺，其特征在于：所述 的硫化铜矿石的细菌堆浸是指浸矿菌为Thiobacillus ferrooxidans Retech III，该 菌种已保藏在中国国家典型培养物保藏中心，中心位于武汉大学内，保藏登记 号CCTCC No：M200033，用9K基础培养基进行复长培养、驯化，获得 Thiobacillus ferrooxidans Retech III专属性强的浸矿菌，用该菌高铁稀硫酸溶液 对矿石粒度为5～100mm的硫化铜矿石进行喷淋或滴淋浸出，所述的 Thiobacillus ferrooxidans Retech III浸矿菌复长培养工艺完成的判据是菌液的 颜色变为紫红色、溶液PH值达到2.15～2.35、电位达到520mv，VS.SCE以 上、菌浓度达到107个/ml以上，培养周期24～48小时。
3、根据权利要求2所述的一种铜矿石的联合堆浸工艺，其特征在于：所述 的Thiobacillus ferrooxidans Retech III专属性浸矿菌是指在自来水中加入作为 Thiobacillus ferrooxidans Retech III菌的能源物质硫化铜矿矿石粉进行培养，经 过多次循环转接驯化培养后获得的驯化浸矿菌。
4、根据权利要求1或2或3所述的一种铜矿石的联合堆浸工艺，其特征在 于：所述的硫化铜矿筑堆采用多孔洞自然堆，同时边筑堆边用占入堆矿石重量 5～15％的含有浸矿菌种Thiobacillus ferrooxidans Retech III的驯化菌的高铁稀 硫酸溶液喷洒矿堆；筑堆完成后，用含有Thiobacillus ferrooxidans Retech III的 驯化专属浸矿微生物的高铁稀硫酸溶液喷淋矿堆，喷淋速度为5～25L/m2·h， 喷淋液中浸矿微生物浓度105～107个/ml，喷淋液的氧化还原电位400～ 600mvVS.SCE。
5、根据权利要求1或2或3所述的一种铜矿石的联合堆浸工艺，其特征在 于：所述的氧化铜矿石的堆浸是将氧化铜矿石破碎到粒度为50～500mm后，采 用与硫化铜矿石细菌堆浸相同的筑堆方法进行筑堆，并用硫化铜矿石细菌堆浸 产生的稀硫酸溶液即萃取贫液量的1/4～3/4或稀硫酸溶液喷淋或滴淋矿堆，喷 淋或滴淋速度为5～25L/m2·h，浸出体系的PH值1～3。
6、根据权利要求1或2或3所述的一种铜矿石的联合堆浸工艺，其特征 在于：所述的含铜浸出液的净化是指合格浸出液在2～4级的集液池中进行沉 淀澄清，最后一级的清液进入铜的萃取工序。
技术领域
本发明涉及一种铜矿石的联合堆浸工艺，特别是一种利用生物氧化硫化铜矿物 产生的酸浸出氧化铜矿的工艺。
背景技术
发明内容
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：铜矿石的联合堆浸工艺，它包括 以下步骤：
(1)硫化铜矿石的细菌堆浸；
(2)用(1)中硫化铜矿石的细菌堆浸液经铜萃取后的萃余液进行氧化铜矿石 的堆浸；
(3)含铜浸出液的净化；
(4)净化液中铜的萃取和反萃取；
(5)铜的电积。
所述的硫化铜矿石的细菌堆浸是指使用Thiobacillus ferrooxidans Retech III(简称 T.F.R.III浸矿菌)作为浸矿菌，并用9K基础培养基进行复长培养、驯化，获得 Thiobacillus ferrooxidans Retech III专属性强的浸矿菌，用该菌高铁稀硫酸溶液对矿 石粒度为5～100mm的硫化铜矿石进行喷淋或滴淋浸出。该菌为氧化亚铁硫杆菌，氧 化硫硫杆菌，氧化亚铁微螺菌的混合混合菌。革兰氏阴性菌，杆状、嗜酸、化能自 养。培养物保藏及存活证明的原件请见专利申请号02128831.3(已保藏在中国国家 典型培养物保藏中心(武汉大学内)保藏登记号CCTCC No：M200033)。
所述的Thiobacillus ferrooxidans Retech III浸矿菌复长培养工序完成的判据是菌 液的颜色变为紫红色、溶液PH值达到2.15～2.35、电位达到520(mv，VS.SCE) 以上、菌浓度达到107个/ml以上，培养周期12～48小时。
所述的Thiobacillus ferrooxidans Retech III专属性浸矿菌是指在自来水中加入作 为Thiobacillus ferrooxidans Retech III菌的能源物质硫化铜矿矿石粉进行培养，经过 多次循环转接驯化培养后获得的驯化浸矿菌。
在硫化铜矿石的细菌堆浸过程中，喷淋液中含专属浸矿微生物105～107个/ml， 喷淋液的氧化还原电位300～600mv(VS.SCE)，浸出体系的PH值1～3；浸矿菌 种为Thiobacillus ferrooxidans Retech III驯化菌，对硫化铜矿石的浸出有很强的专属 性。发生的化学反应主要有：
4FeS2+15O2+2H2O 细菌2Fe2(SO4)3+2H2SO4
Cu2S+2Fe2(SO4)3＝2CuSO4+4FeSO4+S
2Cu2S+5O2+2H2SO4 细菌4CuSO4+2H2O
2Cu5FeS4+17O2 细菌6CuSO4+2FeSO4+2Cu2O
Cu5FeS4+9O2+2H2SO4 细菌5CuSO4+FeSO4+2H2O
Cu5FeS4+6Fe2(SO4)3＝5CuSO4+13FeSO4+4S
CuS+2O2 细菌CuSO4
4CuFeS2+17O2+2H2SO4 细菌4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O
CuFeS2+2Fe2(SO4)3+3O2+2H2O＝CuSO4+5FeSO4+2H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4 细菌2Fe2(SO4)3+2H2O
2S+3O2+2H2O 细菌2H2SO4
所述的硫化铜矿石的细菌堆浸所使用的细菌还包括氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)或氧化亚铁微螺菌(Leptospirillum ferrooxidans)或氧化硫硫杆菌 (Thiobacillus thiooxidans)或氧化业铁嗜酸性菌Acidimicrobium ferrooxidans或 热氧化硫硫化芽孢杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)或嗜酸性硫化芽孢杆 菌Sulfobacillus acidophilus或硫化叶菌属Sulfolobus或叶硫球古细菌Sulfolobus likearchaea。
对上述菌种的使用与Retech III菌的使用基本上是相同的，唯一的不同是使用时 的温度不同。氧化亚铁嗜酸性菌(Acidimicrobium ferrooxidans)或热氧化硫硫化 芽孢杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)或嗜酸性硫化芽孢杆菌 (Sulfobacillus acidophilus)的最佳生长温度为45～55℃；硫化叶菌属 (Sulfolobus)或叶硫球古细菌(Sulfolobus likearchaea)的最佳生长温度为60～ 85℃。
在氧化铜矿石的堆浸中，将氧化铜矿石破碎到粒度为50～500mm；然后筑堆， 筑堆方法与硫化铜矿石细菌堆浸的筑堆方法相同；然后用硫化铜矿石细菌堆浸产生 的稀硫酸溶液喷淋或滴淋矿堆，浸出体系的PH值1～3。发生化学反应主要有：
CuSiO3・2H2O+H2SO4+2H2O＝CuSO4+5H2O+SiO2
Cu2(OH)2CO3+2H2SO4＝2CuSO4+3H2O+CO2
Cu3(OH)3(CO3)2+3H2SO4＝3CuSO4+4H2O+2CO2
Cu2O+H2SO4＝CuSO4+H2O
在含铜浸出液的净化操作中，浸出液进入集液池进行沉淀澄清，沉淀澄清分2～ 4级进行，最后一级的清液进入铜的萃取工序。
经过净化后的净化液进行铜的萃取和反萃取，采用Lix984N或M5640等作为铜 的萃取剂，灯用煤油或260号煤油作为稀释剂，负载有机相用铜电积贫液进行反萃， 反萃液送到电积工序进行电积，反萃后的有机相返回萃取工段进行循环萃取。萃取 级数2～3级，反萃取级数1～2级。萃取剂浓度5～15vol％，相比(O/A)1∶2～1.5∶ 2，萃取时间1.5～5min，反萃硫酸浓度150～250g/L。萃取剂消耗1.0～3.5kg/t阴极 铜，稀释剂消耗75～200kg/t阴极铜。
铜的电积反萃液进入铜的电积工序进行电积，最终得到含铜99.99％的高纯阴极 铜产品。电积工艺条件：电积原液(反萃液)Cu2+浓度≥45g/L，电积液总铁浓度≤ 5g/L，电积液H2SO4浓度150～200g/L，电积温度40～45℃，槽间电压1.8～2.2V， 电流密度160～200A/m2。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工艺流程框图
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例1
西藏玉龙铜矿是我国超大型铜矿床之一，位于西藏东部江达县青泥洞区以西， 矿床表部为氧化铜矿，氧化铜矿物主要为孔雀石、蓝铜矿，少量胆矾；金属矿物以 褐铁矿为主；脉石矿物以粘土类矿物和碳酸盐矿物为主。矿床下部为硫化铜矿，含 铜矿物主要有铜蓝、辉铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿和黄铜矿等；金属矿物以黄铁矿和 褐铁矿为主；脉石矿物以铝硅酸盐类矿物和少量碳酸盐类矿物为主。，矿床平均铜 品位0.94％。
(1)硫化铜矿石的细菌堆浸
原始浸矿菌种的获得：原始浸矿菌株为Thiobacillus ferrooxidans Retech III(简称 T.F.R.III)浸矿菌，按10％的体积浓度接入pH值为1.5～1.78的9K基础培养基中 送入温度30℃、转速150转/分钟的恒温摇床进行培养。9K基础培养基的营养物成 分为：1升培养物中含(NH4)2SO4 3.0克，KCl 0.1克，K2HPO4 0.5克，MgSO4·7H2O 0.5 克，Ca(NO3)2 0.01克，FeSO4·7H2O 44.43克。当菌液的颜色变为紫红色、溶液PH 值达到2.15～2.35、电位达到520(mv，VS.SCE)以上、培养周期24-48小时， 菌浓度达到107个/ml以上时，该菌液即可用于浸矿驯化。
玉龙硫化铜矿专属浸矿菌的获得：在自来水中加入玉龙硫化铜矿矿石粉(粒度小 于0.076mm的占98％)，矿浆浓度5～10％(重量百分比)，pH控制在1.5～1.78， 温度30℃、转速150转/分钟的恒温摇床进行培养。经过4次的循环转接驯化培养， 获得了Thiobacillus ferrooxidans Retech III对玉龙铜矿专属性强的浸矿菌，菌浓度为 106个/ml以上，菌液电位达到520(mv，VS.SCE)以上。该菌液即可接入喷淋液中 进行矿石浸出。
将西藏玉龙硫化铜矿石破碎到粒度小于35mm；然后筑堆，筑堆过程中要保持矿 石尽可能形成多孔洞的自然堆，同时边筑堆边用占入堆矿石重量10～15％的含有浸 矿菌种Thiobacillus ferrooxidans Retech III的驯化菌的高铁稀硫酸溶液喷洒矿堆；筑 堆完成后，用含有Thiobacillus ferrooxidans Retech III的驯化专属浸矿微生物的高铁 稀硫酸溶液喷淋矿堆，喷淋速度为10～20L/(m2·h)，喷淋液中浸矿微生物浓度106～ 107个/ml，喷淋液的氧化还原电位400～600mv(VS.SCE)，浸出体系的PH值1.3～ 1.8。当浸出液的铜离子浓度达到1.5g/L时，浸出液进入净化工序。
当矿石中铜的浸出率达到80％以上时，浸出结束。
(2)玉龙氧化铜矿石的堆浸
将玉龙氧化铜矿石粗碎到粒度小于100mm；然后筑堆，筑堆方法与玉龙硫化铜 矿石细菌堆浸的筑堆方法相同；然后用玉龙硫化铜矿石细菌堆浸产生的稀硫酸溶液 (即萃取贫液)量的1/3～2/3滴淋矿堆，滴淋速度为5～15L/(m2·h)，浸出体系的 PH值控制在1.7～2.5之间。当浸出液的铜离子浓度达到1.5g/L时，浸出液进入净化 工序。
当矿石中铜的浸出率达到85％以上时，浸出结束。
(3)含铜浸出液的净化
玉龙硫化铜矿和氧化铜矿合格浸出液(见表1)进入集液池进行2级沉淀澄清，第 二级的清液进入下一工序进行铜的萃取。
表1合格浸出液成分 分析元素 Cu(g/L) Fe(g/L) Pb Zn Ca Mg Mn 含量(mg/L) 4.32 2.25 0.56 98.21 156.54 18.48 21.32 分析元素 As Ag Au Co SiO2 K2O Al 含量(mg/L) 5.33 ＜0.01 0.26 20.46 132.53 0.56 523.47
(4)净化液中铜的萃取和反萃取
经过净化后的浸出液采用Lix984N作为铜的萃取剂，260号煤油作为稀释剂，负 载有机相用铜电积贫液进行反萃，反萃液送到电积工序进行电积，反萃后的有机相 返回萃取工段进行循环萃取。萃取级数2级，反萃取级数1级。萃取剂浓度7～ 10vol％，相比(O/A)1～1.5，萃取混合时间3min，反萃硫酸浓度170～180g/L。萃 取剂Lix984N消耗量2.5～3kg/t阴极铜，稀释剂260号煤油消耗量90～100kg/t阴极 铜。
表2反萃液成分 分析元素 Cu(g/L) Fe(g/L) Pb Zn Ca Mg Mn 含量(mg/L) 55 0.72 2.13 12.32 52.45 10.11 4.32 分析元素 As Ag Au Co SiO2 K2O Al 含量(mg/L) 2.12 ＜0.01 0.06 47.96 23.25 3.25 57.48
(5)铜的电积
反萃液进入铜的电积工序进行电积。电积工艺条件：电积原液(反萃液)(见 表2)Cu2+浓度≥45g/L，电积液总铁浓度≤5g/L，电积液H2SO4浓度170～180g/L， 电积温度40～42℃，槽间电压2V，电流密度180A/m2。阴极铜产品质量见表3。
表3阴极铜产品质量 分析 元素 Cu+Ag Fe Ni Zn Pb As Sb Bi Sn P S 含量 (％) 99.996 0.00041 0.00019 0.00010 0.00015 0.00010 0.00010 0.00013 0.00010 0.00010 0.00098
本发明的效果是：产品为含铜99.99％的高纯阴极铜，生物浸出硫化矿产生的酸 可利用，无污染，可以用来开发地理位置偏远、交通不便、传统选冶工艺不可利用 的铜矿产资源，扩大铜矿产资源的利用范围。
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