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冶金百科 | 銅冶金-濕法煉銅小知識(shí)（二）

2023-08-31 10:32:43 來源：中冶有色技術(shù)網(wǎng)

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簡介：筑堆的方法有哪些? 答：筑堆的方法直接影響礦堆滲透性及浸出率指標(biāo)，甚至影響堆浸工藝的成敗。不同的濕法冶金工廠應(yīng)具體問題研究不同筑堆的方法。

筑堆的方法有哪些?

答：筑堆的方法直接影響礦堆滲透性及浸出率指標(biāo)，甚至影響堆浸工藝的成敗。不同的濕法冶金工廠應(yīng)具體問題研究不同筑堆的方法。

(1)多堆筑堆法。這種方法是用皮帶運(yùn)輸機(jī)將礦石堆成許多具有一定高度的礦堆。礦石入堆后，粗粒礦石滾落到了堆邊，細(xì)粒礦石居于堆中，兩種礦石形成了各自粒度區(qū)。當(dāng)推土機(jī)將堆頂推平后，堆頂?shù)V石被壓實(shí)，這樣浸液不是從堆邊流過，就先快速地流過粗粒區(qū)，致使浸液不能均勻地滲透過整個(gè)礦堆，浸出效果也相應(yīng)較差。

(2)多層筑堆法。在多層筑堆法中，礦堆的每層礦石約厚1.5～3m。在目前的生產(chǎn)中每層礦石厚1~7m。當(dāng)浸完第一層礦石后，既可以將其從浸墊上運(yùn)走，也可以在上面繼續(xù)鋪筑第二層礦石，這樣浸液能夠滲濾浸出兩層礦石。還可接著

鋪筑第三層和第四層礦石。如果處理的礦石粒度較細(xì)，通常只鋪筑一層礦石，因?yàn)樵诮鐾瓿珊?，礦石基本不含有用組分了，可以將其從浸墊上運(yùn)走棄掉。反之對(duì)于粒度大的礦石，需用較長的浸出時(shí)間，則采用多層筑堆法，以使較低礦層中的剩余有用組分都被浸出為止，而且不浪費(fèi)浸墊的有用空間。

(3)前進(jìn)式筑堆法。前進(jìn)式筑堆法即入堆時(shí)車輛裝滿礦石用前進(jìn)式方法進(jìn)入堆場，車輛從新礦石上面通過。適合于礦石以砂巖銅礦為主，硬度較大，含泥不大于3%,含水不大于2%,不易板結(jié)的礦石。單層堆高不小于3m,適宜采用該方法筑堆。由于新礦堆不易板結(jié)，采用該方法可以提高處理量，適宜大規(guī)模生產(chǎn)電積銅的工廠。

4)后退式筑堆法。后退式筑堆法即入堆時(shí)車輛裝滿礦石用后退方法進(jìn)入老堆場，到達(dá)指定位置后卸新礦石。對(duì)礦石含泥高(1.0mm以下細(xì)粉礦大于3%)、含水高(水分大于2%)、粒度細(xì)、易泥化的礦石，為了防止新入堆礦石被壓實(shí)、板結(jié)，一般采用后退式筑堆法。后退式筑堆法優(yōu)點(diǎn)是確保礦堆疏松，提高堆浸滲透性，提高金屬總回收率。缺點(diǎn)是老堆場被壓實(shí)，壓實(shí)部位要在堆入新礦石之前及時(shí)疏松，堆高受限制，只能適宜小規(guī)模生產(chǎn)或者堆場面積較大的堆海廠筑堆。

堆浸的布液方式有哪些，銅礦石的布液如何操作?

答：堆浸的布液方式主要有以下兩種：

(1)噴淋式。通過旋轉(zhuǎn)式噴頭的搖擺及旋轉(zhuǎn)，把浸出劑均勻噴灑到礦石堆上部。旋轉(zhuǎn)或者搖擺不需要供電，依靠溶液的沖力使噴頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)或者搖擺，實(shí)現(xiàn)噴灑浸出劑的目的。堆浸工藝以噴淋方式為主。噴頭的工作壓力為0.14~

0.28MPa,在此壓力下，噴頭覆蓋半徑達(dá)到11~15m。噴頭之間的間距一般為2~

6m,壓力大，間距可適當(dāng)增大。噴淋的缺點(diǎn)是：噴淋時(shí)，容易把細(xì)小顆粒沖刷到礦堆之中，影響堆場的滲透性;噴淋過程中，液體呈霧狀暴露于干燥空氣之中，干燥、高溫季節(jié)蒸發(fā)量大，耗水及耗酸增加，對(duì)于干旱、少雨地區(qū)不適宜。

(2)滴灌式。在堆場表面鋪設(shè)主管道，與主管垂直方向安裝支管，沿著支管一定距離安裝毛管及滴頭，將0滴液滴入堆場。要求滴頭不能堵塞，每個(gè)滴頭流量基本相等。為了防凍，滴灌系統(tǒng)可以埋在礦堆表面0.3～1.0m。滴灌的缺點(diǎn)是：由于滴淋孔很小，非常容易被溶液中的懸浮顆粒堵塞，造成滴淋不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致浸出效果差;滴頭埋入礦層下面，堵塞后浸出不均勻也很難被發(fā)現(xiàn);埋入礦堆的毛細(xì)管不能再次被利用;滴灌布液的滴頭安裝密度大，工作量大，成本較高。

銅礦石布液時(shí)，浸出劑的硫酸濃度為5～20g/L,Fe3+≥0.3g/L,浸出料液

pH值為1.6~2.0。用泵將浸出劑送到堆場，送達(dá)噴頭的壓力為0.14～0.28MPa,確保正常噴淋。噴淋強(qiáng)度為5~12L/(m2·h),依據(jù)礦堆厚度、礦石性質(zhì)、噴淋時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。為了使空氣進(jìn)入礦堆促進(jìn)硫化礦的浸出，浸出過程實(shí)行定期休閑制度(一般休息時(shí)間為30%~60%),即噴淋一段時(shí)間后再停止噴淋一段時(shí)間，如此反復(fù)循環(huán)。單層新礦噴淋3~5個(gè)月后，浸出率一般為50%～80%。

如何進(jìn)行氧化銅礦的堆浸?

答：礦石堆浸前先經(jīng)過破碎，控制粒度不大于20mm,在底部不滲漏、有一定自然坡度的堆礦場上分區(qū)分層堆上礦石，每層堆到預(yù)定高度層約1～3m,噴灑稀硫酸溶液進(jìn)行浸出;浸出液自上而下在滲濾過程中將礦石中的銅浸出，得到的浸出液匯集于集液池，用泵送到萃取工序處理。

不同類型銅礦石的攪拌浸出工藝如何選擇?

答：攪拌浸出主要分為硫酸浸出法和氨浸法。一般情況下，碳酸鹽含量不大于10%、結(jié)合氧化銅含量不小于8%時(shí)，適宜用硫酸浸出工藝;碳酸鹽含量不小于10%,結(jié)合氧化銅含量不大于8%時(shí)，適宜用氨水-碳酸氫銨浸出工藝。評(píng)價(jià)適合哪種方法的依據(jù)主要是從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)兩大方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，即銅浸出率指標(biāo)和浸出每噸銅浸出劑的消耗指標(biāo)。同時(shí)要進(jìn)行多方案小型試驗(yàn)研究，進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)或者半工業(yè)試驗(yàn)研究，多方案比較后才能得到最佳處理方案。

影響攪拌浸出速率的主要因素有哪些?

答：影響攪拌浸出速率的主要因素有：浸出劑濃度及用量、浸出礦漿固液比、浸出溫度、礦石粒度、攪拌強(qiáng)度、浸出時(shí)間、礦石性質(zhì)、浸出劑濃度、終點(diǎn)pH值。

如何提高浸出速度?

答：(1)提高溶劑濃度有利于加速酸的擴(kuò)散和固液間的化學(xué)反應(yīng)，從而加速浸出過程;

(2)提高溫度有利于加速擴(kuò)散及化學(xué)反應(yīng)，有利于降低溶液黏度，增大溶劑和產(chǎn)物的溶解度;

(3)減小焙砂粒度，可以增大與溶劑的接觸面積，從而加速浸出過程;

(4)攪拌使固液間進(jìn)行激烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，減小擴(kuò)散層厚度，更新固液接觸表面，加速浸出過程。

細(xì)菌浸出銅的主要菌種分類有哪些?

答：參與細(xì)菌浸出的主要菌種按照其耐熱性可分為3類：

(1)中溫菌。主要有硫桿菌類的氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌，鉤端螺桿菌類的氧化亞鐵鉤端螺桿菌。這些菌種的最佳繁殖溫度在25~35℃,它們都是靠無機(jī)物為營養(yǎng)的自養(yǎng)菌，而且十分好酸性，通常pH值在1.5~2.0為最適宜的酸度。氧化亞鐵硫桿菌以氧化亞鐵離子或者其鹽或低價(jià)硫?yàn)闋I養(yǎng)源，能夠在純培養(yǎng)基中很快分解硫化礦。氧化硫硫桿菌僅以低價(jià)硫?yàn)闋I養(yǎng)源，不能氧化亞鐵離子或其鹽。相反的，氧化亞鐵鉤端螺桿菌只能氧化亞鐵離子或其鹽，而不能氧化低價(jià)硫。因此，這兩種細(xì)菌單獨(dú)存在時(shí)不能有效地浸取硫化礦，但共存時(shí)可很快分解黃鐵礦這樣穩(wěn)定的礦物。

(2)嗜熱菌。這類細(xì)菌主要包括嗜酸硫桿菌屬、硫化桿菌屬和鐵質(zhì)菌屬，在50℃左右的溫度下生長在黃鐵礦、黃銅礦等礦物上，是葉硫球?qū)倬?/span>

(3)極端耐熱菌。這類細(xì)菌屬于硫球?qū)倬L在溫泉中，它們能夠氧化亞鐵離子或者亞鐵鹽或低價(jià)硫，可以在60~70℃分解黃鐵礦、黃銅礦，而且速度比氧化亞鐵硫桿菌快。這類菌種有的可以自營養(yǎng)，有的需要有機(jī)營養(yǎng)物。但是這類菌的特點(diǎn)細(xì)胞壁中缺乏肽聚糖，因而比較脆弱，經(jīng)不起攪拌浸出的摩擦。因此，盡管它們具有良好的浸礦性能，但至今還未在工業(yè)上應(yīng)用。

如何進(jìn)行細(xì)菌的采集和培養(yǎng)?

答：氧化亞鐵硫桿菌廣泛存在于硫化礦山的弱酸性礦水中，因此可在要進(jìn)行微生物浸出的礦山或類似礦區(qū)采集菌種。采集的菌種要用100～250mL的細(xì)口瓶，瓶子要洗干凈并消毒。裝入1/3的9K培養(yǎng)基，以牛皮紙或棉花塞封口。9K培養(yǎng)基的成分為：(NH_?)_?SO₄3.0g、K₂HPO₄0.5g、MgSO₄·7H_?O0.5g、Ca(NO_?)_?0.01g、10mol/L H₂SO_?1mL、14.78% FeSO₄300mL、H?O 700mL。

菌種的繁殖可在100mL的錐形瓶中進(jìn)行，瓶中先加入30mL 9K培養(yǎng)基，接種5~10mL采集的菌種，置于生化培養(yǎng)箱中，在30℃下恒溫培養(yǎng)2～3天。隨著細(xì)菌的繁殖，培養(yǎng)液的顏色變?yōu)樽厣?，同時(shí)pH值降低。最終細(xì)菌濃度可達(dá)10⁷~10⁸個(gè)/L。通常用的計(jì)數(shù)方法是血球板計(jì)數(shù)器顯微鏡下直接計(jì)數(shù)。另外還有平菌落計(jì)數(shù)法、比色法、生物量測量法等計(jì)數(shù)方法。

如何進(jìn)行細(xì)菌的分離和純化?

答：經(jīng)過繁殖培養(yǎng)的培養(yǎng)液中還有大量的雜菌，需要經(jīng)分離、純化才能得到目的菌株的純培養(yǎng)基。分離純化常采用稀釋涂布平板法和終點(diǎn)稀釋法。前者是將高倍稀釋的繁殖培養(yǎng)液涂布在9K瓊脂固態(tài)培養(yǎng)基上培養(yǎng)。后者是將不同稀釋倍數(shù)(一般每次差10倍)的繁殖液順序接種到一組含有9K培養(yǎng)液的小試管中進(jìn)行培養(yǎng)，如某一個(gè)試管經(jīng)培養(yǎng)后不變色，則認(rèn)為前一稀釋液倍數(shù)的培養(yǎng)液中為純菌種。將分離純化過的培養(yǎng)基接種到適合雜菌生長的培養(yǎng)基中，如培養(yǎng)結(jié)果無細(xì)菌生長則所得的是純目的菌株，否則表明還含有雜菌，還需要再分離純化。

生物浸出主要的化學(xué)反應(yīng)有哪些?

答：細(xì)菌浸出過程包括以下3步：

(1)細(xì)菌活動(dòng)使鐵和銅的硫化物被02氧化，氧化生成的Fe2⁺進(jìn)入溶液：

CuFeS?+ 40?= CuSO?+FeSO? (3-16)

2FeS?+7O?+2H?O=2H?SO?+2FeSO? (3-17)

(2)細(xì)菌使Fe2⁺氧化成Fe3⁺:

2H?SO?+4FeSO?+O?=2Fe?(SO?)?+2H?O (3-18)

(3)Fe³⁺作為溶劑對(duì)硫化礦和氧化礦浸出:

Cu₂S + 2O₂ + Fe₂(SO₄)₃=2CusO₄ + 2FeSO₄ (3-19)