从铜浮选尾矿中回收铜的方法与流程

本发明涉及有色金属冶金及固体废弃物资源化利用，具体涉及一种从铜浮选尾矿中回收铜的方法，尤其涉及一种利用湿法炼铜酸性萃余液喷淋碱性铜浮选尾矿干渣、通过化学-生物耦合浸出回收铜并实现尾矿与萃余液协同处置的方法。

背景技术：

1、随着铜矿山生产规模的持续扩大，铜浮选尾矿的产生量呈现快速增长趋势。全国铜尾矿年排放量已达数亿吨，大量尾矿主要依托尾矿库进行堆存处置。然而，传统尾矿库堆存模式正面临日益严峻的挑战：尾矿库库容趋于饱和，新建库选址困难、征地成本高、建设周期长；尾矿库运行存在溃坝、渗漏等环境安全风险；尾矿中仍残留一定量的有价金属，长期堆存造成资源浪费。

2、以紫金山金铜矿为例，该矿每年产生铜浮选尾矿约1500万吨，尾矿中仍含有约0.04%的铜，且呈强碱性（ph＞9）。目前矿山采用“旋流器分级—粗粒级筛分脱水—细粒级压滤”联合工艺对尾矿进行脱水，干排尾矿（含水率≤24%）通过带式输送机与汽车运输转运至新屋下风险治理区，与废石进行协同堆筑。然而，尾矿干渣中残余的铜资源尚未回收，且强碱性尾矿与湿法冶炼过程中产生的大量酸性萃余液之间的化学互补特性也未得到利用。

3、目前，针对尾矿中铜的回收及酸性萃余液的处理，主要有以下几种方法：

4、（1）浮选再选法：对尾矿进行再次浮选以回收残余铜矿物。但该方法对铜品位极低（约0.04%）的浮选尾矿经济性差，且已氧化的铜矿物表面难以处理。

5、（2）传统酸浸法：额外添加硫酸对尾矿进行酸浸。但该方法对强碱性尾矿硫酸耗量大，运营成本高。

6、（3）石灰中和法：对酸性萃余液投加石灰进行中和处理。但该方法药剂消耗大、中和渣产生量大、运行成本高昂，且未能实现资源回收。

7、（4）生物浸出法：如专利cn115232981a公开了一种基于曝气氧化与废酸熟化的铜锌浮选尾矿生物浸出方法，采用废酸熟化后进行生物浸出。该方法虽然实现了尾矿的生物浸出，但需要额外进行曝气预处理和废酸熟化，流程较长，且未利用湿法冶炼系统中天然存在的浸矿微生物资源。

8、为解决上述问题，陆续有人公开：cn115232981a《基于曝气氧化与废酸熟化的铜锌浮选尾矿生物浸出方法》，它采用生物浸出方法，包括将铜锌浮选尾矿进行曝气预氧化、薄层筑堆，然后采用湿法冶金浸出液回收的废酸进行熟化处理，最后进行生物浸出，但存在以下不足：第一，需要专门的曝气预氧化和废酸熟化预处理步骤，工艺流程较长，增加了实施成本和时间；第二，未利用湿法冶炼系统中天然存在的浸矿微生物资源，需要额外构建生物浸出体系；第三，未涉及利用尾矿的碱性中和酸性废液以实现“以废治废”的协同设计；第四，未涉及尾矿浸出后与废石的协同堆筑及堆体环境安全性评估：cn117265264a《一种硫化铜矿石的浸出方法》，它采用含嗜酸铁硫氧化微生物的酸性三价铁溶液对硫化铜矿石进行微生物浸出，但存在以下不足：第一，针对的是硫化铜矿石而非浮选尾矿，与铜浮选尾矿在矿物组成、粒度、表面性质等方面存在显著差异；第二，需要专门配制微生物浸出提取液，增加了技术实施的复杂性和成本；第三，未涉及利用湿法冶炼系统现有萃余液作为浸出剂的技术思路；第四，未涉及尾矿与废石协同堆筑的后续处置方案；cn112371713a《一种利用硫化铜矿浮选尾矿对生物堆浸场尾矿进行原位处理的方法》，它是利用硫化铜矿浮选尾矿对生物堆浸场尾矿进行原位处理，但存在以下不足：第一，主要关注堆浸场尾矿的原位处理，未涉及从浮选尾矿中回收铜的方法；第二，未涉及利用酸性萃余液中的游离酸和浸矿微生物进行化学-生物耦合浸出的技术方案；第三，未涉及利用尾矿碱性中和萃余液酸度的酸碱协同设计。

9、由此可见，现有技术中尚未见将湿法炼铜产生的富含浸矿微生物的酸性萃余液直接用于碱性浮选尾矿干渣喷淋浸出以回收铜的报道。如何实现尾矿中残余铜资源的高效回收、酸性萃余液的减量化处理以及尾矿的安全堆存，是本领域亟待解决的技术难题。

10、为此研发一种从铜浮选尾矿中回收铜的方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的任务是为了克服现有技术的不足，提供一种从铜浮选尾矿中回收铜的方法。

2、本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：

3、从铜浮选尾矿中回收铜的方法，利用湿法炼铜生物堆浸—萃取—电积工艺产生的酸性萃余液作为喷淋液，直接喷淋碱性铜浮选尾矿干渣，使萃余液中的游离酸与尾矿中的碱性物质发生中和反应，为微生物生长提供适宜的ph环境，通过fe²⁺/fe³⁺循环驱动硫化铜矿物的氧化溶解，同时利用尾矿的碱性部分中和萃余液酸度，减少后续石灰用量，具体包括以下工艺步骤与条件：

4、（1）原料准备：获取铜浮选尾矿干渣和采用微生物铜矿生物堆浸—萃取—电积工艺湿法冶炼产生含有游离硫酸、fe²⁺/fe³⁺以及浸矿微生物的酸性萃余液，ph为1.0～2.5；

5、（2）喷淋浸出：将所述酸性萃余液作为喷淋液，对铜浮选尾矿干渣进行喷淋浸出，使酸性萃余液与碱性尾矿干渣接触，发生化学-生物耦合浸出反应；

6、（3）铜回收：收集喷淋浸出后含有从铜浮选尾矿干渣中浸出的铜离子的浸出液，通过萃取—电积等常规湿法冶金工艺回收其中的铜；

7、（4）尾矿协同堆筑：将浸出后的尾矿渣与废石进行协同堆筑。

8、作用机理：

9、本发明基于“化学-生物耦合浸出”与“酸碱协同中和”双重机制发挥作用：

10、化学浸出机制：酸性萃余液中的游离硫酸（h2so4）与尾矿中的碱性脉石矿物发生中和反应，降低体系ph；同时硫酸直接溶解尾矿中的辉铜矿（cu2s）、铜蓝（cus）等次生硫化铜矿物，反应式如下：

11、cu2s + 2h2so4 + o2 → 2cuso4 + 2h2o + s0

12、cus + h2so4 + ½o2 → cuso4 + h2o + s0

13、生物浸出机制：萃余液中富含的氧化亚铁硫杆菌等浸矿微生物，通过fe²⁺/fe³⁺循环催化硫化铜矿物的氧化溶解。微生物将fe²⁺氧化为fe³⁺，fe³⁺作为强氧化剂攻击硫化物矿物表面，将铜以cu²⁺形式释放，自身被还原为fe²⁺，再由微生物重新氧化为fe³⁺，形成催化循环。

14、酸碱协同中和机制：尾矿的碱性物质（主要为碳酸盐矿物和硅酸盐矿物）与萃余液中的游离酸发生中和反应，使喷淋后浸出液ph从初始的1.0～1.5提升至2.5～3.5，大幅减少了后续石灰用量和中和渣产生量。

15、以上两种机制相互协同：化学浸出快速溶解铜矿物，为生物浸出提供适宜的低ph环境；生物浸出持续氧化硫化物矿物，提高铜的最终浸出率；酸碱中和反应调节体系ph，既降低了萃余液处理成本，又为微生物生长创造了适宜条件。三者共同作用，实现对尾矿中残余铜的高效回收和萃余液的有效处理。

16、本发明与现有技术相比，本发明创新点乃至优点或效果如下：

17、1.实现“以废治废”的绿色循环，突破“尾矿单纯堆存”和“萃余液单独处理”的传统模式，将湿法炼铜产生的酸性萃余液直接用于喷淋碱性浮选尾矿干渣，实现了用萃余液处理尾矿、用尾矿中和萃余液的“以废治废”目标。酸性萃余液中的游离酸与尾矿中的碱性物质发生中和反应，减少了后续石灰用量和中和渣产生量，显著降低了环保处理成本。

18、2.化学-生物耦合浸出协同增效。充分利用萃余液中富含的经过长期驯化的浸矿微生物（如氧化亚铁硫杆菌等），在尾矿表面实现微生物定殖。通过fe²⁺/fe³⁺循环驱动硫化铜矿物的氧化溶解，实现化学浸出（酸溶）与生物浸出（微生物氧化）的协同增效，显著提高了铜的浸出率。搅拌浸出试验表明，在初始ph 2.0、液固比3:1、浸出时间48小时的条件下，铜浸出率可达50%以上。

19、3.资源回收与环境保护并重。在回收尾矿中残余铜资源的同时，利用尾矿的碱性中和萃余液酸度，使喷淋后浸出液ph稳定在2.5～3.5（较未处理萃余液ph 1.0～1.5显著提升），浸出液酸铁降低70%～85%，大幅降低了后续环保处理的难度和成本。

20、4.尾矿与废石协同安全堆存。将浸出后的尾矿渣与废石进行协同堆筑，利用废石的抗剪强度提高堆体稳定性，实现尾矿的规模化消纳，有效缓解尾矿库容压力。同时，通过对堆体进行环境安全性监测，确保堆体不发生沉降失稳、渗漏污染等环境安全事故。

21、5.利用现有微生物资源，无需额外培养和投加菌种。直接利用湿法冶炼系统中天然存在的、经过长期自然驯化的浸矿微生物，无需额外培养和投加菌种，大幅降低了生物浸出技术的实施成本和技术门槛。

22、6.经济和社会效益显著。充分利用矿山现有废弃物（尾矿、萃余液）和微生物资源，投入成本低、技术集成度高。按年处理铜浮选尾矿1500万吨、铜品位0.04%、铜回收率50%计算，每年可回收铜约3000吨，同时减少石灰消耗和中和渣处置费用，年综合直接经济效益可达数千万元。该技术模式可复制、可推广，对于推动我国铜矿山固废协同处置与资源循环利用具有重要的示范意义和应用价值。