權(quán)利要求

1.生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控電位的方法，它包括生物堆浸系統(tǒng)，其特征在于它還包括為控制電位在600～700mV采取調(diào)節(jié)入堆礦量、中后期間歇噴淋浸出、控制噴淋液周轉(zhuǎn)速率和封堆措施，具體工藝步驟和條件如下：

a.破碎-筑堆：先將次生硫化銅礦石破碎到-30mm～-50mm，筑堆，堆高10～12米，此后依據(jù)生物堆浸體系實(shí)測(cè)的電位高低，增加或減少入堆礦石量，以調(diào)節(jié)電位；

b.前期浸出：噴淋管道布局后，用萃余液作為噴淋液向筑堆連續(xù)噴淋，進(jìn)行前期浸出，噴淋強(qiáng)度為30～50L/h·m2，同時(shí)控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率，直到銅浸出率達(dá)到40～50％,得到前期的銅浸出液；

c.中后期浸出：用萃余液作為噴淋液向前期浸出后的礦堆進(jìn)行間歇噴淋，同時(shí)控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率，得到中后期的銅浸出液，兩次浸出銅后的生物堆浸礦為老礦堆；

d.封堆隔離：生物堆浸過(guò)程中，每覆堆三層且銅浸出結(jié)束后用膜對(duì)下層老礦堆進(jìn)行封堆隔離。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述步驟b、c銅浸出液入萃取-電積工序，得到產(chǎn)品陰極銅和萃余液。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述萃余液一部分返回步驟b前期浸出和步驟c中后期浸出作為噴淋液。

4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征是所述萃余液剩余部分入中和工序，用石灰對(duì)中和至pH 6～9后外排。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述膜為土工膜或PE膜，可阻止老礦堆中的黃鐵礦繼續(xù)氧化。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述間歇噴淋為噴淋1天，停噴3～5天，可降低中后期浸出階段的噴淋強(qiáng)度，抑制黃鐵礦氧化，從而降低溶液中的鐵離子濃度，減少浸礦微生物的數(shù)量。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控電位的方法，適于礦冶行業(yè)應(yīng)用。

背景技術(shù)

“生物堆浸-萃取-電積”工藝具有低成本、低能耗等顯著優(yōu)勢(shì)，已成為低品位次生硫化銅礦的首選工藝。目前，全球有近20座礦山采用該工藝。我國(guó)首座萬(wàn)噸級(jí)生物提銅礦山于2005年底在紫金山銅礦投產(chǎn)，充分利用了傳統(tǒng)工藝難以利用的低品位資源，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，在銅浸出的實(shí)踐過(guò)程中，礦石中的黃鐵礦也會(huì)被氧化，而且由于黃鐵礦含量比銅礦物含量高的多，生物堆浸過(guò)程的酸和鐵產(chǎn)生量較大，環(huán)保成本較高。

輝銅礦(Cu2S)是次生硫化銅礦中銅的主要存在形態(tài)。輝銅礦在酸性高鐵介質(zhì)中的浸出分兩階段進(jìn)行：第一階段浸出動(dòng)力學(xué)主要受氧化劑Fe3+從溶液至礦物表面的擴(kuò)散控制，其浸出速率與氧化劑Fe3+濃度成正比，保持足夠高的Fe3+濃度即可快速浸出Cu2S中的第一個(gè)銅；第二階段浸出受化學(xué)反應(yīng)控制，與溫度強(qiáng)相關(guān)，與噴淋液中的Fe3+濃度弱相關(guān)。黃鐵礦的氧化動(dòng)力受體系的氧化還原電位控制，氧化還原電位低時(shí)黃鐵礦氧化速率緩慢，氧化還原電位高時(shí)黃鐵礦氧化速度加快。

如何將生物堆浸系統(tǒng)的氧化還原電位控制在較低的水平，是控制黃鐵礦氧化的關(guān)鍵，是次生硫化銅礦生物堆浸過(guò)程要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。溶液中的氧化還原電位主要與Fe3+和Fe2+的摩爾濃度比值[Fe3+]/[Fe2+]有關(guān)，F(xiàn)e3+濃度越高，氧化還原電位越高。生物堆浸過(guò)程中，浸礦微生物(如氧化亞鐵硫桿菌)會(huì)大大加快Fe2+的氧化速率，提高生物堆浸系統(tǒng)的氧化還原電位。

目前公開(kāi)的生物堆浸過(guò)程控制氧化還原電位的方法主要有兩種：一是中國(guó)專利CN101984094 B公開(kāi)的“一種生物堆浸過(guò)程中控制氧化還原電位的方法”，該專利提出了控制氧化還原電位的方法，即采取控制總的硫酸鹽濃度220～260g/L，使硫氧化菌處于優(yōu)勢(shì)，抑制鐵氧化菌活性，控制氧化還原電位650～720mV，從而抑制黃鐵礦氧化，其存在控制總的硫酸鹽濃度太高，在工業(yè)生產(chǎn)中使用的可行性不大等不足存在控制總的硫酸鹽濃度太高，在工業(yè)生產(chǎn)中使用的可行性不大等不足；二是中國(guó)專利CN110527830A公開(kāi)的“一種黃銅礦生物浸出的方法”，該專利提出了通過(guò)向黃銅礦生物浸出體系中加入表面活性劑和/或異噻唑啉酮類殺菌劑，抑制微生物活性，控制微生物對(duì)亞鐵的氧化過(guò)程，從而調(diào)節(jié)浸出溶液的電位，其存在對(duì)微生物活性難以準(zhǔn)確控制，對(duì)環(huán)境不友好等不足。

為此研發(fā)一種生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控電位的方法就顯得尤為迫切且意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種次生硫化銅礦生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控氧化還原電位的方法。既可將電位控制在相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位(Vs.SHE)600～700mV，又可有效抑制黃鐵礦的氧化，無(wú)需添加任何藥劑。

本發(fā)明的任務(wù)是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)完成的：

1.生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控電位的方法，它包括生物堆浸系統(tǒng)，其特征在于它還包括為控制電位在600～700mV采取調(diào)節(jié)入堆礦量、中后期間歇噴淋浸出、控制噴淋液周轉(zhuǎn)速率和封堆措施，具體工藝步驟和條件如下：

a.破碎-筑堆：先將次生硫化銅礦石破碎到-30mm～-50mm，筑堆，堆高10～12米，此后依據(jù)生物堆浸體系實(shí)測(cè)的電位高低，增加或減少入堆礦石量，以調(diào)節(jié)電位；

b.前期浸出：噴淋管道布局后，用萃余液作為噴淋液向筑堆連續(xù)噴淋，進(jìn)行前期浸出，噴淋強(qiáng)度為30～50L/h·m2，同時(shí)控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率，直到銅浸出率達(dá)到40～50％,得到前期的銅浸出液；

c.中后期浸出：用萃余液作為噴淋液向前期浸出后的礦堆進(jìn)行間歇噴淋，同時(shí)控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率，得到中后期的銅浸出液，兩次浸出銅后的生物堆浸礦為老礦堆；

d.封堆隔離：生物堆浸過(guò)程中，每覆堆三層且銅浸出結(jié)束后用膜對(duì)下層老礦堆進(jìn)行封堆隔離。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

(1)工藝控制簡(jiǎn)單，根據(jù)生物堆浸系統(tǒng)的電位變化趨勢(shì)，調(diào)整入堆礦石量、噴淋液的周轉(zhuǎn)速率和噴淋制度，即可將生物堆浸系統(tǒng)的電位控制在目標(biāo)范圍內(nèi)。

(2)無(wú)需添加藥劑，生產(chǎn)成本低。

(3)環(huán)保效益好。在實(shí)現(xiàn)高效浸出銅的同時(shí)有效抑制了黃鐵礦氧化，酸和鐵的產(chǎn)生量少，大大降低了廢水中和成本和中和渣量。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的一種生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控電位的方法工藝流程圖。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

具體實(shí)施方式

2.如圖1所示，本發(fā)明的生物堆浸系統(tǒng)調(diào)控電位的方法，它包括生物堆浸系統(tǒng)，其特征在于它還包括為控制電位在600～700mV采取調(diào)節(jié)入堆礦量、中后期間歇噴淋浸出、控制噴淋液周轉(zhuǎn)速率和封堆措施，具體工藝步驟和條件如下：

a.破碎-筑堆：先將次生硫化銅礦石破碎到-30mm～-50mm，筑堆，堆高10～12米，此后依據(jù)生物堆浸體系實(shí)測(cè)的電位高低，增加或減少入堆礦石量，以調(diào)節(jié)電位；

b.前期浸出：噴淋管道布局后，用萃余液作為噴淋液向筑堆連續(xù)噴淋，進(jìn)行前期浸出，噴淋強(qiáng)度為30～50L/h·m2，同時(shí)控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率，直到銅浸出率達(dá)到40～50％,得到前期的銅浸出液；

c.中后期浸出：用萃余液作為噴淋液向前期浸出后的礦堆進(jìn)行間歇噴淋，同時(shí)控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率，得到中后期的銅浸出液，兩次浸出銅后的生物堆浸礦為老礦堆；

d.封堆隔離：生物堆浸過(guò)程中，每覆堆三層且銅浸出結(jié)束后用膜對(duì)下層老礦堆進(jìn)行封堆隔離。

本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步是：

所述步驟b、c銅浸出液入萃取-電積工序，得到產(chǎn)品陰極銅和萃余液。

所述萃余液一部分返回步驟b前期浸出和步驟c中后期浸出作為噴淋液。

所述萃余液剩余部分入中和工序，用石灰對(duì)中和至pH 6～9后外排。

所述膜為土工膜或PE膜，可阻止老礦堆中的黃鐵礦繼續(xù)氧化。

所述間歇噴淋為噴淋1天，停噴3～5天，可降低中后期浸出階段的噴淋強(qiáng)度，抑制黃鐵礦氧化，從而降低溶液中的鐵離子濃度，減少浸礦微生物的數(shù)量。

本申請(qǐng)文件所涉及的“覆堆”，是指礦石浸出結(jié)束后不清除底墊上的浸出渣，在其上方繼續(xù)堆放礦石，進(jìn)行噴淋浸出；“封堆隔離”，是利用土工膜或PE膜(聚乙烯膜)對(duì)下層銅浸出結(jié)束的老礦堆進(jìn)行隔離，從根本上阻止老堆中的黃鐵礦繼續(xù)氧化；“控制入堆礦石量”，是控制一段時(shí)間范圍內(nèi)(如每天、每周)入堆并開(kāi)始噴淋的礦石量，主要是利用其中的銅礦物與Fe3+反應(yīng)，降低生物堆浸系統(tǒng)的電位，在維持生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下，當(dāng)電位偏高時(shí)，適當(dāng)增加入堆礦石量，反之，適當(dāng)減少入堆礦石量；“控制噴淋液的周轉(zhuǎn)速率”，是控制噴淋液在礦堆外或溶液池的停留時(shí)間，噴淋液貯存在溶液池中時(shí)，由于其中存在大量的浸礦微生物，會(huì)加速Fe2+氧化，使溶液電位升高，停留時(shí)間越長(zhǎng)，溶液電位越高；“礦石的中后期浸出過(guò)程采用間歇噴淋制度”，是通過(guò)間歇噴淋，降低處于浸出后期的礦石的噴淋強(qiáng)度，抑制黃鐵礦氧化，從而降低溶液中的鐵離子濃度，減少浸礦微生物的數(shù)量，這是基于Fe2+氧化成Fe3+的過(guò)程可為浸礦微生物繁殖提供必要的能量。

實(shí)施例1

某次生硫化銅礦石中銅品位0.40％，銅礦物以輝銅礦和銅藍(lán)為主，含少量難浸銅礦物硫砷銅礦等；黃鐵礦含量較高(4-8％)，銅礦物與黃鐵礦緊密共生；脈石礦物以石英為主，耗酸脈石含量低。銅礦石破碎到-50mm≥85％后，筑堆，堆高10米。噴淋管道布局后，利用萃余液進(jìn)行段連續(xù)噴淋，噴淋強(qiáng)度35L/h·m2。銅浸出率達(dá)到50％后，進(jìn)入中后期浸出階段，進(jìn)行間歇噴淋，噴淋1天，休閑3天。銅浸出液進(jìn)入萃取-電積工序生產(chǎn)陰極銅。萃余液的周轉(zhuǎn)周期(在溶液池中的平均停留時(shí)間)為24h。采用覆堆浸出三層后，用土工膜對(duì)下層的老礦堆進(jìn)行封堆隔離。根據(jù)堆浸系統(tǒng)的電位對(duì)一定時(shí)間范圍內(nèi)的入堆礦石量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。堆浸系統(tǒng)的電位控制在670～690mV范圍內(nèi)。礦堆浸出7～8個(gè)月，浸出渣銅含量小于0.08％，銅浸出率大于80％，黃鐵礦氧化率5％。年處理礦石1000萬(wàn)噸，開(kāi)路萃余液中和費(fèi)用3000萬(wàn)元/年。

實(shí)施例2

某次生硫化銅礦石中銅品位0.40％，銅礦物以輝銅礦和銅藍(lán)為主，含少量難浸銅礦物硫砷銅礦等；黃鐵礦含量較高(4-8％)，銅礦物與黃鐵礦緊密共生；脈石礦物以石英為主，耗酸脈石含量低。銅礦石破碎到-50mm≥85％后，筑堆，堆高10米。噴淋管道布局后，利用萃余液進(jìn)行段連續(xù)噴淋，噴淋強(qiáng)度35L/h·m2。銅浸出率達(dá)到50％后，進(jìn)入中后期浸出階段，進(jìn)行間歇噴淋，噴淋1天，休閑5天。銅浸出液進(jìn)入萃取-電積工序生產(chǎn)陰極銅。萃余液的周轉(zhuǎn)周期(在溶液池中的平均停留時(shí)間)為12h。采用覆堆浸出三層后，用PE膜對(duì)下層的老礦堆進(jìn)行封堆隔離。根據(jù)堆浸系統(tǒng)的電位對(duì)一定時(shí)間范圍內(nèi)的入堆礦石量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。堆浸系統(tǒng)的電位控制在640～660mV范圍內(nèi)。礦堆浸出7～8個(gè)月，浸出渣銅含量小于0.08％，銅浸出率大于80％，黃鐵礦氧化率3％。年處理礦石1000萬(wàn)噸，開(kāi)路萃余液中和費(fèi)用1800萬(wàn)元/年。

對(duì)比例

某次生硫化銅礦石中銅品位0.40％，銅礦物以輝銅礦和銅藍(lán)為主，含少量難浸銅礦物硫砷銅礦等；黃鐵礦含量較高(4-8％)，銅礦物與黃鐵礦緊密共生；脈石礦物以石英為主，耗酸脈石含量低。銅礦石破碎到-40mm≥85％后，筑堆，堆高12米。噴淋管道布局后，利用萃余液進(jìn)行連續(xù)噴淋。浸出液進(jìn)入萃取-電積工序生產(chǎn)陰極銅。未采取額外措施對(duì)堆浸系統(tǒng)的電位進(jìn)行調(diào)控，堆浸系統(tǒng)的電位850～900mV。礦堆浸出7～8個(gè)月，浸出渣銅含量小于0.07％，銅浸出率大于82％，黃鐵礦氧化率20％。年處理礦石1000萬(wàn)噸，開(kāi)路萃余液中和費(fèi)用1.2億元/年。

實(shí)施例與對(duì)比例的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1實(shí)施例與對(duì)比例的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明最佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替換、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。