·146· 工程科学学报，第41卷，第2期 续表1 矿山名称 地点 矿物特征 主要特点 萨热克铜矿[5 新疆，乌恰 C如1.34%，次生硫化铜矿（黄铜 开展生物浸出工业级实验，经155d后，铜浸出率达93.77% 矿，辉铜矿等) 多宝山铜矿[2] Cu0.51%,原生硫化铜（黄铜矿开展浸出实验，经326d后，铜浸出率仅为15.5%，大量CaS04导致板 黑龙江，嫩江 为主) 结钝化现象严重 大治铁矿3] 湖北，大治 C0.35%,硫化铜32.3%，自由低品位废石堆浸，高氧化性，高泥，经80d浸出试验，铜浸出率达 氧化铜26.3% 83.97% 中卫铜矿34) 宁夏，中卫 C0.32%,次生硫化铜59.38%，开展工业试验，经315d后铜浸出率达83.03%，板结严重，产生大量 原生硫化铜37.5% CaSO 哈密铜镍矿5) 新疆哈密 Cu3%,硫化铜矿为主 含锰低品位硫化铜矿，开展铜镍生物浸出实验，铜浸出率达32.6% 2.2我国典型的生物浸铜案例 L-1),高温(45~55℃)的特殊环境，Ruan等2s1开 2.2.1紫金山铜矿 展了室内及工业实验研究，揭示了堆浸过程中温 紫金山铜矿，地处福建省上杭县，是我国第一座 度、氧化还原电位、pH值、Fe3+浓度等多因素匹 万吨级生物提铜矿山，堆浸厂实景与工艺流程如图 配，黄钾铁矾等钝化物质生成与酸铁平衡，多种菌 1所示.矿石中主要铜矿物为蓝辉铜矿和铜蓝，平 协同浸矿机制等规律[26]，探索出一套适合紫金山 均铜品位仅为0.65%，黄铁矿质量分数达5.8%，石 低品位硫化铜矿浸出的工艺流程.2000年，生物 英质量分数达70%，矿石与脉石矿物伴生严重.因 堆浸与萃取电积(solvent extraction-electro winning, 此，采用传统采选方法存在工艺流程长、回收率低和 SX-EW)生物浸出厂[2]正式建成投产.2003年铜 成本高等弊端 提取率达到80%，年产阴极铜达20000t.2005年 自1998年，紫金山铜矿开始试图利用生物浸铜 底，紫金山铜矿建成我国首座万吨级生物提铜矿 技术回收矿石中的铜矿资源，针对该矿生物浸出过 山，技术指标达到国际先进水平，取得了显著的经 程中低pH值(0.8~1.0)，铁质量浓度高(50g· 济和社会效益 (a) (b) 原矿 破碎。 浸出富液 (PLS) 矿石生物堆浸 浸出富液 废弃物 生物浸堆 萃政电积 处置净化 残液 成品阴极铜 废弃物 图1紫金山铜矿生物矿石堆浸.(a)生物堆场鸟瞰：(b)基本工艺流程)] Fig.I Bio-heap leaching of Zijinshan Copper Mine:(a)aerial view of bio-heap;(b)basic industrial process[] 2.2.2德兴铜矿 金设计研究总院、中科院微生物研究所等科研单位， 德兴铜矿，地处江西省德兴市，是我国典型的大 开始探索利用生物回收废石中的铜矿资源，先后于 型废石场生物浸出矿山.德兴铜矿是世界上最大的 1986年、1991年开展了两次1000吨级工业堆浸实 斑岩铜矿之一，由于常年地下和露天开采过程中的 验，重点探索了细菌浓度、PH值、温度、浸出剂类型、 废石剥离与排弃，形成了庞大的废石场].经现场 喷淋方式与强度、溶液渗流规律及渗透性改善[30]、 测算，堆高超70m,堆积角55°，占地面积7570000 高陡废石堆稳定性以及强化浸出手段等因素对浸出 m2,累计废石量达60000万吨.废石堆中铜总量达 过程的影响机制[31-]：通过多次研究及工业实验， 120万吨，以原生硫化铜矿（质量分数68.5%）为 1997年10月，成功建成了废石生物浸出-萃取电积 主，平均铜品位不足0.2%.采用常规选矿手段难以 厂，年产铜金属达2000t,工艺流程如图2所示.德 进行工业生产. 兴铜矿生物浸铜技术的探索对同类废石堆场中的铜 自20世纪80年代，德兴铜矿联合北京有色冶 金属资源二次回收，具有重要的借鉴意义.工程科学学报,第 41 卷,第 2 期 续表 1 矿山名称 地点 矿物特征 主要特点 萨热克铜矿[51] 新疆,乌恰 Cu 1郾 34% ,次生硫化铜矿 (黄铜 矿,辉铜矿等) 开展生物浸出工业级实验,经 155 d 后,铜浸出率达 93郾 77% 多宝山铜矿[52] 黑龙江,嫩江 Cu 0郾 51% ,原生硫化铜(黄铜矿 为主) 开展浸出实验,经326 d 后,铜浸出率仅为15郾 5% ,大量 CaSO4导致板 结钝化现象严重 大冶铁矿[53] 湖北,大冶 Cu 0郾 35% ,硫化铜 32郾 3% ,自由 氧化铜 26郾 3% 低品位废石堆浸,高氧化性,高泥,经 80 d 浸出试验,铜浸出率达 83郾 97% 中卫铜矿[54] 宁夏,中卫 Cu 0郾 32% ,次生硫化铜 59郾 38% , 原生硫化铜 37郾 5% 开展工业试验,经 315 d 后铜浸出率达 83郾 03% ,板结严重,产生大量 CaSO4 哈密铜镍矿[55] 新疆,哈密 Cu 3% ,硫化铜矿为主 含锰低品位硫化铜矿,开展铜镍生物浸出实验,铜浸出率达 32郾 6% 2郾 2 我国典型的生物浸铜案例 2郾 2郾 1 紫金山铜矿 紫金山铜矿,地处福建省上杭县,是我国第一座 万吨级生物提铜矿山,堆浸厂实景与工艺流程如图 1 所示. 矿石中主要铜矿物为蓝辉铜矿和铜蓝,平 均铜品位仅为 0郾 65% ,黄铁矿质量分数达 5郾 8% ,石 英质量分数达 70% ,矿石与脉石矿物伴生严重. 因 此,采用传统采选方法存在工艺流程长、回收率低和 成本高等弊端. 自 1998 年,紫金山铜矿开始试图利用生物浸铜 技术回收矿石中的铜矿资源,针对该矿生物浸出过 程中低 pH 值(0郾 8 ~ 1郾 0),铁质量浓度高(50 g· L - 1 ),高温(45 ~ 55 益 ) 的特殊环境,Ruan 等[25] 开 展了室内及工业实验研究,揭示了堆浸过程中温 度、氧化还原电位、 pH 值、 Fe 3 + 浓度等多因素匹 配,黄钾铁矾等钝化物质生成与酸铁平衡,多种菌 协同浸矿机制等规律[26] ,探索出一套适合紫金山 低品位硫化铜矿浸出的工艺流程. 2000 年,生物 堆浸与萃取电积( solvent extraction鄄electro winning, SX鄄鄄EW)生物浸出厂[27]正式建成投产. 2003 年铜 提取率达到 80% ,年产阴极铜达 20000 t. 2005 年 底,紫金山铜矿建成我国首座万吨级生物提铜矿 山,技术指标达到国际先进水平,取得了显著的经 济和社会效益. 图 1 紫金山铜矿生物矿石堆浸 郾 (a)生物堆场鸟瞰; (b) 基本工艺流程[28] Fig. 1 Bio鄄heap leaching of Zijinshan Copper Mine: (a) aerial view of bio鄄heap; (b) basic industrial process [28] 2郾 2郾 2 德兴铜矿 德兴铜矿,地处江西省德兴市,是我国典型的大 型废石场生物浸出矿山. 德兴铜矿是世界上最大的 斑岩铜矿之一,由于常年地下和露天开采过程中的 废石剥离与排弃,形成了庞大的废石场[29] . 经现场 测算,堆高超 70 m,堆积角 55毅,占地面积 7570000 m 2 ,累计废石量达 60000 万吨. 废石堆中铜总量达 120 万吨,以原生硫化铜矿(质量分数 68郾 5% ) 为 主,平均铜品位不足 0郾 2% . 采用常规选矿手段难以 进行工业生产. 自 20 世纪 80 年代,德兴铜矿联合北京有色冶 金设计研究总院、中科院微生物研究所等科研单位, 开始探索利用生物回收废石中的铜矿资源,先后于 1986 年、1991 年开展了两次 1000 吨级工业堆浸实 验,重点探索了细菌浓度、pH 值、温度、浸出剂类型、 喷淋方式与强度、溶液渗流规律及渗透性改善[30] 、 高陡废石堆稳定性以及强化浸出手段等因素对浸出 过程的影响机制[31鄄鄄32] ;通过多次研究及工业实验, 1997 年 10 月,成功建成了废石生物浸出鄄鄄萃取电积 厂,年产铜金属达 2000 t,工艺流程如图 2 所示. 德 兴铜矿生物浸铜技术的探索对同类废石堆场中的铜 金属资源二次回收,具有重要的借鉴意义. ·146·