生物提铜技术在紫金山铜矿的工业应用研究

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湿法提铜技术(SX-EW)相对于火法冶炼,以其生产工艺过程简单,设备和厂房投资省,原材料、能源消耗低,减少了废水和废气的污染,生产费用大大降低等优点得到快速的发展,目前世界上采用湿法技术提铜的占铜产量的20%以上,其比例在逐步上升。 紫金山铜矿属含砷低品位大型铜矿,其中铜和砷的含量分别为0.5%和0.046%,铜主要赋存在蓝辉铜矿、铜蓝中,砷主要赋存于硫砷铜矿中。针对紫金山铜矿石的开采,1995年北京有色金属研究总院开展了详细的传统选冶工艺研究,南昌有色金属研究院进行建设方案的设计,但由于投资大、成本高、污染重等不能经济工业应用而使这个百万吨的大铜矿变成“呆矿”。细菌浸铜技术因其投资省、成本低、污染少,已成为低品位铜矿首选提铜工艺。为了开发紫金山铜矿,从1998年10月开始,紫金公司与北京有色金属研究总院合作开展生物提铜技术研究,同时获得“十五”国家科技攻关计划立项。通过实验室研究,发现该工艺完全能够满足紫金山铜矿的提取要求,公司于2000年建立了一个年产300吨铜的铜试验厂,为了取得更真实的数据,2003年将试验厂规模扩大为年产1000吨铜,经过几年的运行,采用生物堆浸-萃取-电积处理紫金山铜矿,取得了很好的效果:紫金山铜矿采用细菌浸出-萃取-电积工艺在技术和经济上都是可行的,在矿石粒度为-12mm、浸矿菌株为.Z08090-O菌株、浸出周期为167d的情况下,铜浸出率达到80.75%(按浸出液计),浸出液经二级萃取一级反萃可获得萃取率96.00%、反萃率91.30%的良好指标,能很好地满足工艺要求,最后电积得到符合国家标准的一级电解铜,生产成本和投资成本预算分别是传统工艺的2/3和1/2。 随着试验的深入,也发现了一些问题:如:系统的有机相夹带萃取剂,造成萃取剂损耗较高;萃取原液酸度大、铁和微细颗粒等杂质浓度高,导致萃取效率低、第三相增加;铁和有机物等杂质进入电积系统,导致电流效率低和阴极铜质量波动,这些问题原重影响了生产和经济评价。针对以上存在的问题,作者组织技术人员通过对紫金山铜矿生物堆浸-萃取-电积工艺中生物堆浸矿山工艺参数的优化、分析酸对萃取系统的影响机理、系统中铁的来源和传递、萃取剂的结构和工作机理、萃取系统三相的生成原因及影响等因素,完全摸清了影响系统问题的原因,结合以上原因分析,在试验过程中有针对性地进行了除铁工艺的研究、酸铁平衡、萃取过程中的杂质净化技术研究并选择了合理的处理设施和设备,在试验系统中投入使用,完全解决了上述问题,使得生产系统的萃取电积更加和谐,最终解决生产过程中的铜质量问题和降低生产成本,保证生物提铜技术在紫金山铜矿的经济、有效运行,为紫金山铜矿的大规模开发提供了可靠的数据保证。
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