基于高压辊磨机粉碎的低品位铜矿石制团-生物堆浸工艺

1749 编辑：中冶有色技术网来源：福州大学

2022-02-24 14:55:51

权利要求

1.基于高压辊磨机粉碎的低品位铜矿石制团-生物堆浸工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）原矿高压辊磨机粉碎；（2）高压辊磨机粉碎产物制团；（3）矿石团聚体常温下基于地质聚合反应固化；（4）筑堆、生物酸性浸出；（5）浸出液萃取-电积得到阴极铜产品。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：低品位铜矿石经高压辊磨机破碎后得到粗细粒混合矿石；

步骤二：混合矿石与偏高岭土混合均匀后制团，制团过程中喷洒硅酸钠溶液；

步骤三：湿团聚体在空气氛中25±5°C自然干燥固化；

步骤四：筑堆，堆高2~5米，用pH=1.0的硫酸溶液喷淋矿堆，喷淋强度为20~30L/（m2·h），至pH值稳定在1.5~1.8，加入氧化铁硫杆菌溶液，接种量为10~20wt.%，继续喷淋并收集浸出液；

步骤五：浸出液经萃取-电积，得到阴极铜产品。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：步骤一的混合矿石中粒径小于0.074mm的颗粒大于10%。

4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：步骤二中，偏高岭土添加量为混合矿石的2~3wt.%，硅酸钠使用量为混合矿石的4~5wt.%，制团时转速为60转/分，制团时间为3min，制得的团聚体粒径为5~25mm，强度为300~700kPa，在pH=1的硫酸溶液中浸泡一天粒径小于1.6mm的细颗粒脱落量少于5%。

5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：步骤三中，固化时间为2-7天。

6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：步骤四中，氧化铁硫杆菌溶液的浓度为108~109个/mL，浸出液中铜离子浓度大于2g/L。

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及基于高压辊磨机粉碎的低品位铜矿石制团-生物堆浸工艺。

背景技术

低品位铜矿包括难选低品位氧化铜矿、氧化一硫化混合矿、低品位硫化铜矿及含铜废石等铜资源，用传统选冶工艺无法经济处理回收。低品位矿石的堆浸是一种工艺简单、成本低廉、经济效益较为显著的有价金属提取技术，目前已广泛应用于铜矿石、金矿石和铀矿石的提取中。但在堆浸过程中，一些金属矿物分布在矿石内部，而浸出液极难渗透到矿石的内部，导致堆浸过程中金属的浸出率不高，影响了矿产资源的高效利用。

因此，要提高低品位铜矿石的堆浸效果，堆浸前使用高压辊磨机破碎矿石是一种简单易行的方法。矿石在高压辊层压粉碎过程中受到周边矿石对其产生的挤压力作用导致矿石内部产生微裂纹。微裂纹的产生为浸出液在矿石内部的渗透创造了条件，从而可以使矿石内部的金属得以浸出而回收；但高压辊磨技术会在矿石粉碎过程中产生一部分细粒级物料，这部分细粒级物料的存在又影响了堆浸时浸出液的渗透性。

对于细粒级含量高的粗细粒混合矿石，制团技术是改善矿堆渗透性能的最有效方式之一。制团设备通常选用转鼓，粗细粒矿石在转鼓中与粘结剂和水混合，形成具有一定粒度和机械强度的团聚体，然后进行堆浸，可避免堆浸过程中的粒度偏析现象，提高渗透性。铜矿石的浸出通常是在酸性环境下进行的，矿石团聚体在酸性条件下保持稳定是制团成功的关键，地质聚合反应固化矿石团聚体可使矿石团聚体具有好的耐酸性，使得制团技术能够在酸性条件下应用。

发明内容

针对低品位铜矿石浸出率低，浸出周期长的问题，本发明提供一种基于高压辊磨机粉碎的低品位铜矿石制团-生物堆浸工艺，可以有效提高低品位铜矿石的浸出率，缩短浸出周期，从而实现低品位铜矿石中铜的高效提取。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于高压辊磨机粉碎的低品位铜矿石制团-生物堆浸工艺，其具体步骤如下：

步骤一，以低品位铜矿石经高压辊磨机破碎后得到的粗细粒混合矿石为制团原料。

步骤二，将原料与少量偏高岭土混合均匀后运输到转鼓中进行制团，制团过程中喷洒一定量的硅酸钠溶液，转鼓在一定的转速下转动一定时间后，得到粒度大、强度适宜、耐酸性良好且有一定孔隙的矿石团聚体。

步骤三，得到的湿团聚体在空气温度25±5°C的环境下进行自然干燥固化，以保证团聚体有足够的强度和耐酸性。

步骤四，将干燥后的团聚体用皮带运输机或汽车运输至堆场，堆高2~5米，用pH为1的硫酸溶液喷淋矿堆，喷淋强度为20~30L/（m2·h），每天测浸出液pH值，直至pH值稳定在1.5~1.8，然后接入氧化铁硫的细菌，接种量为10%~20%，继续喷淋并收集浸出液。

步骤五，浸出液进行萃取-电积，得到阴极铜产品。

进一步的，所述步骤一中，所述粗细粒混合矿石中-0.074mm含量大于10%。

进一步的，所述步骤二中，所述少量偏高岭土大致为原料的2wt.%-3wt.%，所述一定量的硅酸钠溶液为原料质量分数的4%~5%，所述一定的转速一般为60转/分，所述一定时间一般为3min。所述粒度大一般为5~25mm，所述强度适宜一般为300~700kPa。所述耐酸性良好一般指团聚体在pH为1的硫酸中浸泡一天-1.6mm的细颗粒脱落量少于5%，

进一步的，所述步骤三中，所述固化一定时间为2-7天。

进一步的，所述步骤四中，所述氧化铁硫的细菌的浓度为108~109个/mL。

进一步的，所述步骤五中，所述浸出液进行萃取-电积操作时，浸出液中铜离子浓度一般大于2g/L。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明使用高压辊破碎后的低品位铜矿石为原料，矿石充分解离且有丰富的微裂纹，可以提高浸出率和缩短浸出周期。

（2）本发明所使用的碱激发剂偏高岭土廉价易得且用量小。基于地质聚合反应制成的团聚体对微生物的氧化活性没有影响，所得团聚体粒度分布均匀，有良好的耐酸性，在pH为1~2的硫酸中矿粉几乎不脱落，可使堆浸时堆体保持良好的渗透性。

（3）与浮选法和火法冶炼法处理低品位铜矿石相比，该工艺操作简单，流程短，成本低，金属回收率高。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

图2是实施例1低品位次生铜矿石X射线衍射图谱。

图3是实施例1低品位次生铜矿石高压辊破碎后粒度组成。

图4是实施例1制得的矿石团聚体图。

图5是实施例2低品位氧化铜矿石高压辊破碎后粒度组成。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

采用的低品位次生铜矿石来自福建某地，矿样的X射线衍射（XRD）和X射线荧光分析（XRF）分析结果如图2和表1所示。从结果可以看出，矿石为低品位铜矿石，主要矿物为石英、明矾石、地开石、黄铁矿。矿石经高压辊磨机破碎后的粒度分布如图3所示，矿样中-0.074mm的含量为10.14%，-1.6mm的含量为51.37%，如直接入堆，严重影响渗透性。

表1 低品位次生铜矿石的XRF分析结果

具体操作步骤如下：

1，首先将高压辊磨机破碎后的矿样与偏高岭土混合均匀，其中偏高岭土添加量为矿量的3%；然后在转鼓中制团，转速为60r/min，制团过程中喷洒9wt.%的硅酸钠溶液，制团时间为3min，得到的团聚体粒径95%以上在5~25mm之间。

2，将得到的湿团聚体在空气中自然干燥，时间为3天，所得干团聚体如图4所示，从图中可知，团聚体的粒度大多集中在5~25mm。选取干的类球型团聚体进行抗压强度测试，强度为500~800kPa。

3，将得到的团聚体用皮带运输机运至堆场进行筑堆，堆高4米，用pH为1的硫酸溶液喷淋矿堆，喷淋强度为20L/（m2·h），每天测浸出液pH值，直至pH值稳定在1.5，然后接入氧化铁硫的细菌，接种量为10%，继续喷淋并收集浸出液。

4，浸出液中铜离子浓度达到2g/L时，浸出液进行萃取-电积，最终得到阴极铜。

实验结果如下：矿石不经高压辊磨机破碎直接堆浸，酸性菌液喷淋125天后，浸出率达到80%。矿石未制团直接堆浸，酸性菌液喷淋15天后产生积液，堆浸无法进行。制团堆浸实验结果表明，酸性菌液喷淋65天后，浸出率达到80%，堆浸效率显著提高。

实施例2

采用的低品位氧化铜矿石来自新疆某地，化学多元素分析和物相分析如表2和表3所示，对该矿石进行高压辊磨机破碎，粒度组成如图5所示，矿样中-0.074mm的含量为19.13%，-1.6mm的含量为69.34%，如直接入堆，浸出液无法渗透。

表2 低品位氧化铜矿主要元素分析结果

表3 低品位氧化铜矿物相分析结果

具体操作步骤如下：

1，首先将高压辊磨机破碎后的矿样与偏高岭土混合均匀，其中偏高岭土添加量为矿量的2%；然后再转鼓中制团，转速为75r/min，制团过程中喷洒25wt.%的硅酸钠溶液，制团时间为3min，得到的团聚体粒径98%以上在5~25mm之间。

2，将得到的湿团聚体在空气中自然干燥，时间为3天，得干团聚体，选取干的类球型团聚体进行抗压强度测试，强度为300~650kPa。

3，将得到的团聚体用皮带运输机运至堆场进行筑堆，堆高2米，用pH为1的硫酸溶液喷淋矿堆，喷淋强度为20L/（m2·h），每天测浸出液pH值，直至pH值稳定在1.5，然后接入氧化铁硫的细菌，接种量为15%，继续喷淋并收集浸出液。

4，浸出液中铜离子浓度达到2g/L时，浸出液进行萃取-电积，最终得到阴极铜。

实验结果如下：低品位氧化铜矿未经高压辊磨机破碎直接堆浸，酸性菌液喷淋18天后产生积液，浸出液难以渗透，堆浸无法进行。矿石经高压辊磨机破碎未制团直接堆浸，酸性菌液喷淋9天后产生积液，浸出液难以渗透，堆浸无法进行。制团堆浸实验表明，酸性菌液喷淋45天后，浸出率达到80%。

从上述实例可知，本发明提供的基于高压辊磨机粉碎的低品位铜矿石制团-生物堆浸工艺，通过高压辊磨机破碎矿石产生更多的微裂纹，并利用地质聚合反应在转鼓中制团，产生强度适宜，耐酸性好的矿石团聚体。解决了低品位铜矿石堆浸时浸出液难以渗透进矿石内部而使浸出效率低的问题，及含粉矿较高的矿石堆浸时渗透性差的问题。结合生物堆浸工艺，具有流程简单、成本低、环境友好、资源利用率高的特点。该工艺对于低品位铜矿石的开发利用具有较好的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。