·1128· 工程科学学报，第41卷，第9期 ches up to 94.62%and 417.44 N,respectively,after drying.The acid leaching time of agglomerations is maintained for more than 25 d,during which the shape of agglomerations remains unchanged and is without obvious fracture.According to the orthogonal experi- ment,the factors affecting the agglomeration in the descending order are as follows:binder mass fraction,acid quality,and bulk of wa- ter spraying.The bacterial inoculation experiment in the presence of binder was conducted,but it shows no considerable effect of bind- er on the bacterial community.The bacterial number of experiment in the presence of binder reaches 8.79 x 107 mL-,while that in the absence of binder is 8.86 x10mL.The leaching experiments results show that the copper leaching rate increases by 12.74% after agglomeration because agglomeration increases the porosity between the minerals and improves the contact between leaching solu- tion and minerals. KEY WORDS binder;wet strength;compressive strength;secondary copper sulfide ore;bioleaching 生物浸矿提取铜、稀土等金属已运用于工业生 效、易得的黏结剂研究仍然存在空白 产，具有生产成本低、回收流程短、绿色环保等优点， 本文以次生硫化铜矿为研究对象，对开采和破 实现了矿产资源的高效开采[1-).生物浸矿原地回 碎时产生的粉矿进行制粒，研究了适合次生硫化铜 收金属时，矿堆中矿石粒径分布、溶浸液渗透性以及 矿酸浸制粒的黏结剂，同时考察了各个黏结剂对制 分布均匀性等均是重要的影响因素[4).实际生产 粒效果的影响，得出最佳的制粒条件.探讨了黏结 过程中，由于矿石采出、破碎、筑堆等步骤产生了大 剂对浸矿细菌生长活性的影响，并对制粒后矿团进 量粉矿，直接采用含有大量粉矿的矿石筑堆时会导 行浸矿试验，分析了制粒对改善浸出率的作用机理. 致诸多问题[6-$)].如颗粒偏析，即松散状物料中的粗 为合理解决堆浸过程中矿堆渗透性差、浸出率低等 细颗粒发生分离而各自聚集的现象，破坏了矿石的 问题提供新方法 混合均匀性9).同时大量粉矿筑堆也会导致堆浸过 1试验材料及方法 程中出现板结现象，堵塞溶浸液在矿堆中的流道，导 致矿石颗粒无法完全被润湿，进而降低了矿石浸出 1.1试验材料 率，造成大量资源的浪费[1.此外，对于高含泥量 本试验矿样取自福建省某铜矿，其主要成分以 的矿石而言，由于矿堆渗透性差，影响矿物的浸出， 及铜物相分析结果如表1和表2所示.矿石主要金 导致大量含泥矿石被废弃-] 属元素为Cu和Fe,其中铜的质量分数为0.70%，此 矿石制粒是一种有效的改善高含泥矿石堆浸和 外矿石中S质量分数较高达到1.10%.绝大多数铜 粉矿堆浸渗透性能的措施[).通过加入黏结剂及 以硫化物的形式赋存，次生硫化铜和原生硫化铜占 润湿剂，将物料连续滚动成球状，从而使细颗粒矿石 比分别为0.60%和0.05%.氧化率低，氧化铜占比 重新聚集，最终改变矿石的物理、化学性质).近 为0.04%. 年来，国内外专家开展了大量先制粒再入堆堆浸工 表1矿样主要元素质量分数 艺研究，目前制粒技术日渐完善和成熟[5)].黎湘虹 Table 1 Mass fraction of major elements in mineral samples 等对鑫泰含泥氧化铜矿进行制粒预处理，结果表明 名 制粒后的粒矿堆高3m,经硫酸喷淋浸出25d,铜浸 Cu Fe Cao Mgo Al2O3 SiO2 出率78.02%，25d浸出后矿堆仍具有良好的渗透 0.70 1.67 1.100.300.045.2991.00 性[6].梁建龙等针对某地高含泥质氧化铜矿石的 表2铜物相分析结果（质量分数） 低渗透性问题，通过试验成功找到一种价廉易得耐 Table 2 Cu phase analysis results of mineral samples 酸的LN3粘合剂，使用此种粘合剂造粒后，矿石渗 氧化铜原生硫化铜次生硫化铜结合铜 总Cu 透性大大提高，能满足堆浸要求.其浸出率大于 0.04 0.05 0.60 0.01 0.70 95%,浸出酸耗为93kgt1[].谭海明对低品位高 含泥氧化铜矿采用酸法制粒进行堆浸，结果表明效 本试验菌液取自福建某铜矿酸性矿坑水，主要 果良好，浸出率大于90%，矿石浸出后颗粒保持完 含有嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxi- 好，矿柱渗透性能良好1).吕萍针对低品位高含泥 dans).使用9K培养基对细菌进行实验室富集、纯 氧化铜矿进行了制粒堆浸研究，经济有效的实现了 化及驯化，9K培养基组成及含量为(NH,)2S04 对低品位矿石中有价金属的回收[.尽管大量效 3.00gL-1、Mgs04·7H200.50gL-1、KC0.10g· 果较好的黏结剂已经运用于制粒，但是更加经济、高 L-、K2HP040.50gL-、Ca(N03)20.01gL-1和工程科学学报,第 41 卷,第 9 期 ches up to 94郾 62% and 417郾 44 N, respectively, after drying. The acid leaching time of agglomerations is maintained for more than 25 d, during which the shape of agglomerations remains unchanged and is without obvious fracture. According to the orthogonal experi鄄 ment, the factors affecting the agglomeration in the descending order are as follows: binder mass fraction, acid quality, and bulk of wa鄄 ter spraying. The bacterial inoculation experiment in the presence of binder was conducted, but it shows no considerable effect of bind鄄 er on the bacterial community. The bacterial number of experiment in the presence of binder reaches 8郾 79 伊 10 7 mL - 1 , while that in the absence of binder is 8郾 86 伊 10 7 mL - 1 . The leaching experiments results show that the copper leaching rate increases by 12郾 74% after agglomeration because agglomeration increases the porosity between the minerals and improves the contact between leaching solu鄄 tion and minerals. KEY WORDS binder; wet strength; compressive strength; secondary copper sulfide ore; bioleaching 生物浸矿提取铜、稀土等金属已运用于工业生 产,具有生产成本低、回收流程短、绿色环保等优点, 实现了矿产资源的高效开采[1鄄鄄3] . 生物浸矿原地回 收金属时,矿堆中矿石粒径分布、溶浸液渗透性以及 分布均匀性等均是重要的影响因素[4鄄鄄5] . 实际生产 过程中,由于矿石采出、破碎、筑堆等步骤产生了大 量粉矿,直接采用含有大量粉矿的矿石筑堆时会导 致诸多问题[6鄄鄄8] . 如颗粒偏析,即松散状物料中的粗 细颗粒发生分离而各自聚集的现象,破坏了矿石的 混合均匀性[9] . 同时大量粉矿筑堆也会导致堆浸过 程中出现板结现象,堵塞溶浸液在矿堆中的流道,导 致矿石颗粒无法完全被润湿,进而降低了矿石浸出 率,造成大量资源的浪费[10] . 此外,对于高含泥量 的矿石而言,由于矿堆渗透性差,影响矿物的浸出, 导致大量含泥矿石被废弃[11鄄鄄12] . 矿石制粒是一种有效的改善高含泥矿石堆浸和 粉矿堆浸渗透性能的措施[13] . 通过加入黏结剂及 润湿剂,将物料连续滚动成球状,从而使细颗粒矿石 重新聚集,最终改变矿石的物理、化学性质[14] . 近 年来,国内外专家开展了大量先制粒再入堆堆浸工 艺研究,目前制粒技术日渐完善和成熟[15] . 黎湘虹 等对鑫泰含泥氧化铜矿进行制粒预处理,结果表明 制粒后的粒矿堆高 3 m,经硫酸喷淋浸出 25 d,铜浸 出率 78郾 02% ,25 d 浸出后矿堆仍具有良好的渗透 性[16] . 梁建龙等针对某地高含泥质氧化铜矿石的 低渗透性问题,通过试验成功找到一种价廉易得耐 酸的 LN3 粘合剂,使用此种粘合剂造粒后,矿石渗 透性大大提高,能满足堆浸要求. 其浸出率大于 95% ,浸出酸耗为 93 kg·t - 1 [17] . 谭海明对低品位高 含泥氧化铜矿采用酸法制粒进行堆浸,结果表明效 果良好,浸出率大于 90% ,矿石浸出后颗粒保持完 好,矿柱渗透性能良好[18] . 吕萍针对低品位高含泥 氧化铜矿进行了制粒堆浸研究,经济有效的实现了 对低品位矿石中有价金属的回收[19] . 尽管大量效 果较好的黏结剂已经运用于制粒,但是更加经济、高 效、易得的黏结剂研究仍然存在空白. 本文以次生硫化铜矿为研究对象,对开采和破 碎时产生的粉矿进行制粒,研究了适合次生硫化铜 矿酸浸制粒的黏结剂,同时考察了各个黏结剂对制 粒效果的影响,得出最佳的制粒条件. 探讨了黏结 剂对浸矿细菌生长活性的影响,并对制粒后矿团进 行浸矿试验,分析了制粒对改善浸出率的作用机理. 为合理解决堆浸过程中矿堆渗透性差、浸出率低等 问题提供新方法. 1 试验材料及方法 1郾 1 试验材料 本试验矿样取自福建省某铜矿,其主要成分以 及铜物相分析结果如表 1 和表 2 所示. 矿石主要金 属元素为 Cu 和 Fe,其中铜的质量分数为 0郾 70% ,此 外矿石中 S 质量分数较高达到 1郾 10% . 绝大多数铜 以硫化物的形式赋存,次生硫化铜和原生硫化铜占 比分别为 0郾 60% 和 0郾 05% . 氧化率低,氧化铜占比 为 0郾 04% . 表 1 矿样主要元素质量分数 Table 1 Mass fraction of major elements in mineral samples % Cu Fe S CaO MgO Al2O3 SiO2 0郾 70 1郾 67 1郾 10 0郾 30 0郾 04 5郾 29 91郾 00 表 2 铜物相分析结果(质量分数) Table 2 Cu phase analysis results of mineral samples % 氧化铜 原生硫化铜 次生硫化铜 结合铜 总 Cu 0郾 04 0郾 05 0郾 60 0郾 01 0郾 70 本试验菌液取自福建某铜矿酸性矿坑水,主要 含有嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxi鄄 dans). 使用 9K 培养基对细菌进行实验室富集、纯 化及驯化,9K 培养基组成及含量为 ( NH4 )2 SO4 3郾 00 g·L - 1 、MgSO4·7H2O 0郾 50 g·L - 1 、KCl 0郾 10 g· L - 1 、K2HPO4 0郾 50 g·L - 1 、Ca(NO3 )2 0郾 01 g·L - 1 和 ·1128·