一种利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法

技术领域

本发明属于矿山环境治理和生物冶金领域，具体涉及一种利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，以及现代化进程的加快，人类对矿产资源的需求日益增长。但是金属矿和煤矿资源在开采过程会造成一系列环境污染问题，其中酸性矿山废水(AMD)污染对周边环境破坏程度最大、污染范围最广。目前，认为酸性矿山废水的形成主要与开采过程中暴露的硫化矿氧化释放重金属和硫酸有关，因此酸性矿山废水具有pH低、含铁锰等重金属离子的特点，不经处理排入环境中会导致周边水体以及土壤中的pH值降低以及重金属含量增加，威胁居民用水安全。酸性矿山废水可通过渗入地下水或者直接汇入河流对水源造成污染，不仅水体感观差还会对水生生态系统造成威胁，破坏水体自净化能力，影响水生生物生长甚至会导致鱼虾等生物死亡。酸性矿山废水还会造成水系周边土壤酸化影响作物生长，重金属进入土壤后可在植物体内富集，通过食物链进入人体，危害人类身体健康。

目前，酸性矿山废水的经济有效治理是全世界的难题，其治理成本昂贵，为矿山企业和地方政府带来巨大经济压力。据统计，中国、美国、俄罗斯和澳大利亚这四个世界上最大的矿业国每年用于处理的酸性矿山废水综合成本估计在320-720亿美元之间。加拿大每年酸性矿山废水的处理成本为20至50亿加元，被认为是加拿大采矿业面临的最大债务之一。因此，如果能将酸性矿山废水进行废物利用来代替传统的治理方法可以大幅减少其治理成本。

斑铜矿是斑岩型铜矿中常见的硫化铜矿物，也是主要的提铜矿物之一。生物浸出技术具有绿色、低成本、操作简单的优点已被用于低品位硫化铜矿中铜的提取。但铁硫含量相对不足是限制斑铜矿生物浸出的关键因素。而酸性矿山废水中含有大量的铁和硫酸，恰好能够为斑铜矿生物浸出提供额外的铁源和硫酸来代替化学药剂的添加。同时，相比于其他硫化铜矿来说，斑铜矿的生物溶解是一个极其耗酸的过程，能够对酸性矿山废水起到一定的中和作用，减少其治理成本，一举两得。

因此，本发明通过利用酸性矿山废水中的铁和硫酸来强化斑铜矿的生物浸出，废物利用酸性矿山废水来获取铜资源，减少酸性矿山废水的治理成本对于矿区环境治理和低品位硫化铜矿生物冶金具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了废物利用酸性矿山废水来获取铜资源，开发了一种利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，此方法能够有效利用酸性矿山废水从斑铜矿中提取铜，减少酸性矿山废水的治理成本。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，是在斑铜矿生物浸出过程中添加酸性矿山废水。

所述的利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，酸性矿山废水是取自污染场地的天然酸性矿山废水，pH为1.0～3.5，三价铁浓度为1～5g/L。

所述的利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，斑铜矿破碎筛分至粒径大小在74μm以下再浸出。

所述的利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，酸性矿山废水与破碎后的斑铜矿混合，控制斑铜矿浆浓度为0.5～5％。

所述的利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，嗜酸微生物按照接种量为1×10

所述的利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，嗜酸微生物为嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)、嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillusthiooxidans)、喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)、氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillums ferrooxidans)中的一种或者多种。

所述的利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，斑铜矿浸出体系摇床转速为100～200rpm，温度为20～40℃，浸出时间不超过30天。

本发明利用酸性矿山废水促进斑铜矿生物浸出的方法，优选包括以下步骤：

(1)将斑铜矿利用振磨机磨至-0.074mm占80％以上。

(2)首先将嗜酸微生物菌液按5～20％的接种量接入到100mL9K培养基进行活化培养，初始pH 1.5～3.5，温度10～40℃，摇床转速为100～200rpm。每天用血球计数板法计活细胞数量，当细菌浓度能达到10

(3)将活化培养好的嗜酸微生物按照接种量为1×10

(4)每2天用酶标仪测定溶液中的铜离子，三价铁离子和亚铁离子浓度。

(5)斑铜矿生物浸出结束后，滤纸过滤收集矿渣进行表面形貌分析，物相及元素组成分析。

本发明将酸性矿山废水用于斑铜矿的生物浸出，实现废物利用，减少酸性矿山废水的中和治理，并获取一定的铜资源。整个过程成本低廉，对环境友好，具有经济效益。该发明主要适用于酸性矿山废水的利用和斑铜矿的生物浸出。

本发明在嗜酸微生物作用下，酸性矿山废水中的铁和硫酸能够用于促进斑铜矿生物浸出，提高铜浸出率，同时斑铜矿的生物溶解过程会消耗硫酸，可以提高酸性矿山废水的pH，降低溶液中的铁离子，减少了酸性矿山废水的中和成本。本发明方法能够实现酸性矿山废水的废物利用，不仅减少了酸性矿山废水的处理成本还对于提高斑铜矿生物浸出效率具有重要意义。

附图说明

图1为实施例1的斑铜矿生物体系中铜离子溶出变化趋势图；

图2为实施例2的斑铜矿生物体系中铜离子溶出变化趋势图；

图3为实施例3的斑铜矿生物体系中铜离子溶出变化趋势图。

具体实施方式

以下具体实施例或实施方式目的是为了进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

实施例1

将天然酸性矿山废水(AMD)加入2％矿浆浓度的斑铜矿体系进行生物浸出，嗜酸氧化亚铁硫杆菌初始细菌浓度为1.0×10

实施例2

将天然酸性矿山废水加入2％矿浆浓度的斑铜矿体系进行生物浸出，嗜酸氧化亚铁硫杆菌初始细菌浓度为1.0×10

实施例3

将天然酸性矿山废水加入2％矿浆浓度的斑铜矿体系进行生物浸出，嗜酸氧化亚铁硫杆菌初始细菌浓度为1.0×10