生物选矿技术 第六章 硫化铜矿的生物浸出

一种新型生物浸出法提取铜铜是一种重要的金属资源，广泛应用于工业、建筑、电子等各个领域。

传统的铜提取方法包括火法和湿法两种，其中火法主要是通过高温熔炼铜矿石，使铜矿石中的铜氧化物还原为金属铜；湿法则是通过化学溶解的方式，将铜矿石中的铜离子溶解出来。

然而，这些传统方法存在着工艺复杂、能耗高以及环境污染等问题。

为了解决这些问题，近年来逐渐兴起了一种新型生物浸出法提取铜的研究与应用。

生物浸出法是指利用微生物酸化作用溶解金属矿石中的金属进行提取的一种方法。

它是利用微生物在硫化物矿石表面形成酸性环境，并产生酸性氧化菌或硫酸物质，从而溶解出金属物质。

目前的研究表明，硫酸铜是一种理想的浸出溶液，可以通过调节溶液中的pH值、温度、氧气含量等参数来增强浸出效果。

同时，研究人员还发现，在铜矿石浸出过程中添加一定浓度的细菌，可以进一步提高浸出效果。

生物浸出法相比于传统的提取方法，具有以下几个显著优势。

首先，生物浸出法不需要高温熔炼，能够降低能耗。

传统的火法提取方法需要将铜矿石加热到数百度的高温进行熔炼，这不仅消耗了大量的能源，还造成了严重的环境污染。

而生物浸出法通过微生物在常温下的酸化作用溶解金属矿石中的金属，能够大大节约能源消耗。

其次，生物浸出法对环境友好。

传统的矿石熔炼过程中会产生大量的二氧化硫气体，对大气造成严重的污染。

而生物浸出法所用的微生物是一种环境友好型的细菌，不会产生有害气体。

此外，生物浸出法的废液中还有一定的营养物质，可以用作农业肥料，具有循环利用的优势。

最后，生物浸出法具有提取效果好、操作简便等特点。

生物浸出法可以通过调节浸出溶液的pH值、温度、氧气含量等参数来优化浸出效果，并且可以在相对较短的时间内完成提取过程。

此外，生物浸出法操作简便，能够实现连续浸出，提高生产效率。

然而，生物浸出法也存在一些问题和挑战。

首先，生物浸出法的提取效率受到多种因素的影响，包括溶液条件、微生物活性等。

研究人员需要不断优化浸出条件，提高提取效率。

一种复杂难处理硫化矿的生物浸出研究随着可用Cu矿资源的逐渐匮乏,生物浸出成为一种有效的解决途径,它具有生产成本低、投资少、工艺流程短、设备简单、环境友好、能处理复杂多金属矿物等诸多优点,成为矿物加工和冶金行业的最佳选择。

本文首先进行复杂难处理硫化矿的搅拌浸出研究,并用实时荧光定量PCR技术监测浸出过程中菌群的动态变化。

研究结果表明,在多种微生物的共同作用下,硫化矿的生物浸出率达到85.66%,而酸浸仅为24.43%。

在生物浸出的前期,嗜酸氧化亚铁硫杆菌(At.ferrooxidans)是主要的浸矿微生物,Cu的浸出率达到79.50%。

而浸出后期嗜酸氧化硫硫杆菌(At. thiooxidans)成为优势种。

进一步进行Mantel分析发现,浸出液中Cu(r=0.87, p<0.05)和Fe(r=0.91, p<0.05)与微生物群落结构的关系密切。

其次进行复杂难处理硫化矿的柱浸研究,并用功能基因芯片(FGAs)技术监测浸出过程中群落结构和功能的变化。

结果表明：Cu的浸出速度与Fe2+和Eh密切相关,Fe2+通过影响微生物群落结构影响浸出速度,一定范围内的Eh有利于Cu 的浸出；浸出24天后硫化矿表面形成的钝化层严重阻遏了Cu的浸出,硫酸钙结晶可能是钝化层的重要组成部分；群落结构强烈影响Cu的浸出,当At. ferrooxidans为优势种时,浸出速度很快。

当At. thiooxidans为优势种时,Cu的浸出速度很慢；在整个浸出过程中,浸出速度逐渐下降的同时,Fe2+氧化菌的含量逐渐减少,硫氧化菌的含量逐渐增多；浸出液中Cu2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+等离子与群落结构密切相关(p<0.10)；以FGAs技术研究柱浸过程中群落功能基因的变化规律,通过分析发现,铁代谢、硫代谢、氮代谢、碳代谢、电子传递、金属抗性的相关基因与Cu的浸出的关系密切,群落的功能对浸出速度有较强的影响,所有功能基因的信号值呈先升后降的趋势,且当信号值较大时浸出速度较快。

２０ ０ ７年第 ４期
张才学 等 ： 品 位硫化 铜矿 微生 物浸 出研究 低
・ １・ １
Ｎ １ ＨＣ 的形式加入。培养基 中应含有适量 的固体物 质 ， 则 细 菌密 度 低 ， 长 繁 殖缓 慢 ， 吸 附 性 能较 否 生 且
从 表 ２可 以看 出 ，该 矿 是 以硫化 铜 矿为 主 的氧
硫混合矿。 中黄铜矿一般呈它型粒状 、 其 单晶粒和集 合体嵌布于硅酸盐脉石 中， 一般嵌布粒度为 ０ ３ ～ ． ７ ０ ０８５ ｍ； ． ｍ 斑铜矿呈它型 、 ２ 不规则粒状 ， 共生于磁铁
矿 和 黄 铜 矿 中 ， 布 粒 度 为 ０ ５ ～ ．４ ｍ； 蓝 呈 嵌 ． ６ ０７ｍ 铜 ０
一
低ｐ Ｈ值环境不太有利 。
原 矿铜 物相 分析 结果见 表 ２ 。
表２
Ｔａ ２ ｂ
铜物 相分 析结 果／ ％
Ｒｅ ｕ ｔ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｉ／ ｓ ｌｓ ｆ ｃ ｐｐ ｒ ｐｈ ｓ ｎ ｌｓｓ％
名
含
称
量
原生铜
０２ ８ ．１ ４． １１ ３
次生铜
０２９ ．３ ４． ５９ ０
游离铜
００ ７ ． ４ ８８ ．７
结合铜
００ ６ ．２ ４９ ．１
全铜
Ｏ．３ ５ １ ｏＯ ｏ ．
定 的可浸 出性 ，在矿 浆 浓度 为 ２ ％（００ ｍ 的 ０ 一 ． ｍ） ９
条件 下 ， 置浸 出 四周 后铜 的浸 出率 达 ５．７ 。为 静 １ ％ ２
分布率
了论证其可浸性 ，进一步探索适合堆浸 的工艺条件 及各项试验参数 ， 又进行了柱浸试验 ， 其试验结果表 明 ，２ｍ 一 ０ ｍ粒 级 的铜 矿石 ， ￣ｌＯ ｍｘ ３０ ｍ 的 在 Ｏ ｍ ｌ０ ｍ Ｐ Ｃ柱中细菌淋浸半年，铜的浸出率达 ３ ． ％， Ｖ ５ ８ 显 ９

科技成果——低品位硫化铜矿生物提铜大规模
产业化应用关键技术
技术开发单位
紫金矿业集团股份有限公司
适用范围
次生硫化铜矿、低品位原生硫化铜矿
成果简介
生物浸铜大多采用堆浸法，高效浸矿菌的选育与应用以及控制浸出过程生物、化学和物理等因素的合理匹配，保持各工艺环节的酸、铁、水、杂质平衡，维持浸矿过程优势菌的最佳活性。

工艺技术及装备
1、选育和应用高效专属浸矿菌－高效浸矿混合菌TFRIII和硫氧化细菌，形成样品采集－高效浸矿菌种选育－堆浸工业引种及调控方法。

2、系统集成实时荧光定量PCR与基因克隆文库技术。

3、浸矿优势菌群与工业堆场操作工艺、物理化学因素最佳匹配的调控方法。

4、通过调控浸出体系氧化还原电位实现次生硫化铜矿选择性生物浸出。

5、高S/Cu比（黄铁矿/硫化铜矿物）低品位硫化铜矿生物选择性浸出新工艺。

6、萃取过程负载有机相洗涤除杂、电积过程酸雾抑制和电积贫
液酸铁膜分离除杂等工程化技术。

市场前景
该技术可应用于次生硫化铜矿开发利用、低品位原生硫化铜矿废石堆浸，也可应用于难处理金矿生物预处理、低品位镍钴矿和低品位硫化锌矿的生物浸出。

其工艺和装备简易、对环境友好、产品附加值高、建厂规模可大可小，推广应用范围广阔。