低品位铜矿石细菌冶金的论证报告

、论证报告一、进行低品位铜矿石细菌冶金的必要性我国是一个铜资源相对短缺的国家，人均铜占有量很少，铜自给率仅为30%，每年都需要花费 大量外汇进口。随着我国经济的高速发展，铜的需求量会越来越大，供求矛盾也会越来越突出。我国 铜矿资源中，贫矿多、富矿少、共生、伴生矿多、单一矿少，加上技术、装备水平低，开发的边界品位 高（0.2%）,回收率低，同时，大量的低品位氧化矿、硫化矿、表外矿、含铜废石和浮选尾矿都被抛弃， 没有得到应有的开发利用。此外，普通冶金方法带来的环境污染问题也越来越突出。21世纪以来，我 国钢 铁、有色金属的年产量都已居世界第一位，但若按人口平均来算，还有很大缺口。我 国已发现的 金属矿产资源的特点是：稀有金属中的稀土、钛、钨等资源丰富，而用量大的铁、铜、铝矿产和贵金属 并不丰富，表现为大矿少，中小矿多，富矿少，贫矿多，易选矿少，复杂矿多。与此同时，世界范围内 的矿石也是与日剧减，全世界都面临矿 石短缺问题。在这种情况下，全世界都在积极的寻求解决途径，开展大量的理论研究，其中如何提高资源的利 用率是人们关注的热点，生物冶金工业也在这种情况下应运而生。生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，用含微 生物的溶剂从矿 石中溶解有价金属的方法，由自然界存在的微生物进行。这些微生物 被称作适温细菌，靠无机物生存， 对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学科之一，是一种很有前途的新工艺。与传统氧化 工艺相比，生物氧化工艺其成本低，无污染，不产生二氧化硫，用微生物处理的矿石多为用传统方法无 法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等，这就可以大大缓解世界的矿产资源危机，延长矿物有储量 的服务年限达几十年至上百年。因此，加强细菌浸铜工艺研究和应用，经济合理地开发和利用铜矿资 源，尽量多地环保地从铜矿石或废弃的尾矿中回收铜，延长铜矿山寿命，提高铜自给率已势在必行。二、进行低品位铜矿石细菌冶金的可行性近年来，在国外该技术的研究与应用已成为矿冶领域热点，并在堆浸在铜、金等金属的提取上获得工业应用。自1980年以来，智利、美国、澳大利亚等国相继建 成大规模铜矿物 堆浸厂，对于锌、镣、钻、铀等金属的生物提取技术亦得到研究。加拿大用细菌浸铀的规模最大、历史 最久安大略州伊利埃特湖区三铀矿公司1986年产铀360吨。美国在浸取铜矿石时用细菌法回收其 中的铀，1983年产值已达9， 000万美元。法国的埃卡尔耶尔铀矿采用细菌浸出，1975年产铀量 达到35吨。葡萄牙在1959年就有1个铀矿采用细菌浸出进行生产，铀浸出率达60%80%.，智 利北部的 QuebradaBla nca矿山是目前生物浸出实践中非常好的范例，并展示了生物湿法冶金在矿业中的成功 发展。由福建紫金矿业股份有限公司、北京有色金属研究总院等单位联合承担的十五国家科技攻关计划 生物冶金技术及工程化研究课题进行了评审验收。课题完成后，将在我国首次实现硫化铜矿石生物提铜 工艺工业化，形成的生物堆浸提铜工程技术、高效浸矿菌株选育及活性控制技术，可推广应用于低品位 难处理硫化铜矿及表外矿，将显著提升我国矿冶技术水平和国际竞争力。北京矿冶研究院早在1995年就在多宝山铜矿利用氧化铜矿建立了一座年产200吨电积铜的浸出 -萃取-电积试验工厂，该工厂于1995年6月投产，取得了良好的技术经济指标，说明铜矿氧化矿和 低品位矿石的浸出-萃取-电积工艺是行之有效的。近年来我国引进消化了国外氧化铜矿石预处理、薄层浸取及永久不锈钢阴极电积等新工艺新技术，为我国 氧化铜矿石资源的有效利用创造了更加有利的技术条件。世界各地大小铜矿山数千个，在开采过程中已经或正在剥离的含铜废石和低于边界品位的矿石数 量很大。如美国所在铜矿山采出的矿石中，有60%的废石，铜品位在0.15%0.75%之间；智利阿吉雷铜矿日采矿石3500吨，而剥离废石达1.2万吨；我国仅江西铜业 德兴铜矿在开采过程中剔除的低于边界品位的废石就达10多亿吨，这些 废石中所含的铜市非常巨大的 资源。而这些低品位铜资源用常规的采、选、治方法均不能经济的回收，采用湿法炼铜技术处理低品位 铜矿的开采边界品位达0.01%，并且该工艺可以避免产生二氧化硫等污染性的气体，因此，生物冶金技术作为清洁工艺在21世纪必将具有 广阔的发展前景。铜湿法冶金的投资省、生产成本低。据报道，火法生产的吨铜投资约为6.5万元，而浸出一 萃取一电沉积工艺的吨铜投资约为1.5万元。实际上从我国实际情况看，德 兴试验厂吨铜生产成本为 10450.23元，中条山为8000元，紫金铜矿为10000元。如果生产规模进一步扩大，生产成本还会 下降。细菌浸出技术工艺简单、易操作、能耗低、无污染或少污染，可以处理极低品位铜矿石，已引起 了全世界的高度重视，前景十分广阔。三、实施方案 本项目利用铜矿开采废弃的低品位氧化矿石和硫化矿选冶废弃低品位矿石及废 旧二次废铜资源采用全湿法浸出-萃取-电积工艺获得电积精铜。四、预期目标短期目标：4年回收成本并完善各种设施场地建设，疏通好原料和产品的进出渠道。长期目标：扩大厂区建设，与当地每年废铜的产出保持同步利用水平，然后逐步发展别的区域的 市场，建立分厂。五、采用的标准1、工业企业设计卫生标准GB11719-11726-19892、工业企业采光设计标准GB5003319913、工业企业噪声控制设计规范GBJ87854、工业企业厂界噪声标准GB12348905、建筑设计防火规范GBJ1619876、建筑防雷设计规范GB50057947、阴极铜产品质量达到GB/T467-1997 一级品。六、经济、社会效益分析1投资预算本工程可行性研究投资估算额为500万元。其中土建工程150万元；设备及安装工程300万元；其它费用50万元。2. 成本利润测算年产精铜500吨生产收入：1400万元/年；生产成本：17000元/吨；销售价格：28000元/吨；税金：各项税款总额90万元/年；实现利润：170万元/年。本项目当年建成投产，年产电积精铜500吨，对项目所在地的循环经济发展具 有促进意义。 目前，国际市场铜的价格一直看好，建设该项目可有效拉动地方经济，安置社会剩余劳动力，给区域 经济带来新的增长点。该项目具有资源可靠，产品畅销，投资回报快的特点。综上所述，该项目投资少，风险小，效益好，前景广阔，是非常可行的。产品设计、产品方案随着铜的硫化矿资源日益减少，人们越重视低品位难选氧化铜矿资源的开发利用，研究出 了 “浸出一萃取一电积”工艺来处理低品位难选氧化铜矿，这种湿 法冶金工艺，具有生产工艺 简单、浸液全部闭路循环利用、生产无三废排放，该 工艺具有投资少、成本低、经济效益显 著、无环境污染等优点，适合小成本投入。根据原料为含铜品位0.5%以上的低品位氧化铜矿石和废旧二次废铜根据 原料氧化铜矿石 含铜品位和浸出料液的情况，该工程选取“氧化铜矿石湿法浸出一萃取一电积”工艺生产符合 要求的阴极铜。产品质量标准:铜矿石品位 0.5%堆浸周期浸出率34个月60%80%浸出铜浓度0.53g/L萃取电积回收率97%98%吨铜主要材料消耗：硫酸37 t萃取剂36 kg稀释剂（260号煤油）80120 kg电耗 38005000kw h / t水 23 t二、工艺设计1. 工艺流程：破碎f堆浸f萃取f反萃f电积f验收f成品2. 具体步骤：破碎：用颚式破碎机将氧化铜矿进行破碎，然后用圆锥破碎机和球磨机进一步 细碎，使矿石直径约为30伽。浸出：细碎氧化铜矿石由装载机运往浸堆（浸出池）浸出，然后泵送稀硫酸萃余 液进行渗滤循环 浸出，浸出液与矿石发生反应，生成的硫酸铜溶液靠自重向底层渗 透，由矿层底部的排液管流出，进入 集液池，经自然澄清后用耐酸泵送全萃取工段进 行萃取生产。萃取：根据料液情况，萃取工艺选用lix984或m5640为萃取剂，260#煤油为稀释剂。萃取流程为二级萃取，一级洗涤，一级反萃。浸出硫酸铜液由泵送至萃取高位池，然后流入铜萃 取箱经二级萃取，铜经萃取进入有机相，萃余液自流回浸出段。为减少杂质进入电积槽，在负载有机相 反萃前进行洗涤，洗去其中夹带的部分铁及水相。洗涤液采用微酸性水循环使用，当杂质积累较多时， 外排部分到浸出段使用，再补充一部分新液。洗涤后的有机相经反萃铜进入反萃液，反萃液自流到电积 液地下循环贮 槽，经除油后使硫酸铜溶液中的有机物含量降到一定含量，然后泵送至电积车间高位 槽。反萃后的再生有机相返回萃取段继续萃取铜。电积：铜电解沉积的工艺是将Cu2+变成金属铜，其化学反应如下：阳极反应：H2Of 1/2O 2+2H+2e阴极反应：Cu2+2P Cu总反应：CuSO4+H2O=Cu+H2SO4+1/2O2由萃取送来的硫酸铜溶液加热至约3035 进入电积槽进行电积。电积用阴极为316L不锈钢板，阳极为铅-锡-钙压延合金板。电积液循环方式为下进上出，控制一定的循环流 量，电流密度,槽电压和槽温，阴极析出铜周期约710天,在电积槽中阴积析出铜，阳极放出氧气,电积铜经洗涤、人工剥板得到产品阴极铜，经计量包装入库。三、物料衡算1、原料：原料为含铜品位。5%以上的低品位氧化铜矿石和废旧二次废铜。本项目每年约 需要2%以上 的氧化铜矿石37000吨（1%以上的氧化铜矿石74000吨），按年生产300天计算，每天约需247吨 矿石。2、辅助原料：Iix984 或 m5640 :每吨需 36 kg,每年共需 6 X 500 = 3000 kg260#号煤油：每吨需0.080.12吨，每年共需0.12 X 500 =60 t98%硫酸：每吨需4.5吨，每年共需4.5 X 500 = 2250 t四、设备选型一、主要设备选型计算：喷淋泵国内生产一般选用最大能力的型号，这里选用型号为CZ型(Q= 200m3, H = 130m, N = 200kw)颚式破碎机最大生产能力为3 t / h，按每天工作24小时，每台每天生产能力为72 t，则共需 颚式破碎机247 - 72,为4台根据料浆流量1000m 3/ h，混合澄清箱用最大生产能力320m 3/ h ,2个混合室，容积32 m3,澄清室192卅，两次萃取，一次反萃共需4个混合澄清箱一般电解槽极板为0.5m2/块，根据流量1000 - 0.5 = 200，因为电极板有一定宽度，所以取 阳极板为240块，阳极一般比阴极极板多10块，所以阴极为230块。堆浸集液池需二个，一个是富料液池，容积1000 m3;一个是贫液池，容积500 m3;以上用 材质耐酸瓷砖作为地基，外铺2mm厚高密度聚乙烯地膜。浸出液输送系统采用耐酸砂浆泵。输送处理喷淋循环液40-50m3/h，需H=30m,Q=50m3/h泵站三台；喷林管网及输送管道采用柔性高密度聚乙烯软管，并配备移动式焊 接设备(塑料焊)。、主要设备列表：萃取周位池1500X1500X1500个16洗铜池2000X1200X1200个16电解槽2800X880X1200个1050萃取混合室个8萃取澄清槽个4混合室搅拌 电机个33硫酸储罐30吨25离心泵20m 3/h台44不锈钢阴极 板块23030流量计个44五、车间及设备配置1、浸出段各种槽池均为露天设置。矿石浸出后，浸液自流到澄清池，澄清后泵 送全萃取段高位 池。矿渣经洗涤弃去。洗液循环使用。进出矿石均用铲车运输。各种 浸出池，循环池均为水泥钢筋混凝 土结构，内防腐用耐酸玻璃钢或煤沥清涂层。加热 池内防腐应能经受50 C温度。2、萃取车间为单层结构厂房。萃取槽的安置应根据图纸设计尺寸建造钢筋水泥台柱支撑。水泥 平台周边应设安全防护栏。混合澄清槽：采用加强型硬PVC板焊制，外用槽钢或钢筋混泥土加固。3、 电积车间：电积槽和洗池在地面水平安装。电积槽采取2系列水平布置，每系列8个电积槽，设置1台2t的桥式启重机出装槽。为便于操作检修，电解槽配置 高出地面约 900mm，标高）-00为电积槽支柱和人工剥板铜处理区域，整个厂房的高度根据便于出装槽的安全高度确定。设备厂房地面应作耐酸防腐处理。电积槽：本工艺为使用阴极铜产品在市场上有竞争力，选择大槽大板电积，采取 永久性316L不 锈钢板，人工剥板。电积槽为钢筋水泥内衬8mm硬加强型PVC板（或内衬3-5mm软PVC 板）防腐层。电解槽之间及槽底均应做绝缘处理。4、 本工程浸出段泵用管可以采取耐酸软管，以增加灵活性。其它管线为PVC硬管。各种泵为耐酸离心泵或自吸泵。六、总平面设计1）项目选址：项目建设地址应离人群居住地及河流500米以上，通运输道路，有 三相电源及 水源。2）建设用地：共约6000平方，其中：浸出场地：1200平方矿石储存加工场地：3000平方车间占地：1000平方公用设施占地：400平方其他占地：400平方设计图见附件3）、建筑工程设计原则（1）严格遵守国家现行的建筑防火、防爆、防腐、通风采光、环保、卫生等规 范要求和“适用、 经济，在可能条件下注意美观”的建筑原则。（2）本工程建在市开发区内，在满足工艺要求，保证生产安全的前提下，尽量使全厂建筑美观大 方、风格一致并最大限度的节约用地。（3）保证建筑的良好朝向，合理组织车间的自然通风以便为工作创造良好的操 作环境。（4）本工程主要生产车间有酸性腐蚀，必须采取有效的防护措施，以保证生产 的安全和建筑的耐 以性。七、辅助设施1、给水厂区设地下清水池一座，循环水冷却水池二座总容积1800m3,贮备消防水及生产、生活调节水 量。设水机房一座，为半地下式，内设水泵四台。厂区给水网为生产、生 活、消防合并的系统，并单独 铺设高、低温循环冷却水系统，可通过变频调速泵，控制管网水压，为节约水资源，设备冷却水均采用 闭式给水系统。清水泵选用ISO50-125-400型五台，循环水泵选用IS200-150-400型八台，电渗析器选用 HEd 2型5mVh两台，变频恒压控制柜两台。2、排水厂 区排水采取雨污分流系统，分设生产废水、生活污水生产废水集中排至厂区污水处理场， 经处理后达标排放。处理后的生产废水及生活污水、雨水分别就近排入市政府污水管道。3、供电能保证主要生产车间、水泵房等的供电连续性和可靠性，属二级负荷，其他生产车间和辅助生 产车间属三级负荷。根据厂区用电负荷分布情况，设有高压开关室、变压器室，值班开关柜选用GGD固定式开关柜 20台。4、供热市热电厂供热，额定蒸发量为6t/h，额定压力为1.3Mpa，额定温度194C，给水温度70C5、米暖通风各建筑物设有采暖设施，供暖工质为95-70 C热水，采用压力循环系统。为加强通风换气，各生 产车间均设置机力进排风系统。污水处理站设置轴流风机排气系统。粉碎工段，选用高效率除尘器，减 少工作场所的漂尘浓度、防止粉尘外扬。八、管理机构1、企业组织企业实行董事会领导下的经理负责制，设经理1人，副经理3人，下设7 个部门，包括厂办、财务生产调度、劳资保卫、供销、后勤、车队；6个车间包括破碎车间，堆浸车 间、萃取车间、反萃车间、电机车间、动力维修车间，企业所需工程技术人员和工作人员可以从劳动力 市场招聘解决。2、工作制度按照国家要求实行每周40小时工作制的规定，本项目生产车间实行三班四运转 工作制度、管 理、技术人员均为一班制，每班8小时，全年生产天数为300天。3. 人员来源和培训(1 )、人员来源工程技术人员和管理人员通过市人材市场招聘解决，不足部分通过向社会招聘和接收大、中专毕 业生相结合的方式解决，生产工人面向社会招工解决。(2)、人员培训对一线操作人员和管理人员进行工艺理论技术培训，聘请专家讲课，上岗前应进 行严格的安全生产规程的生产操作规程考试，合格后发证上岗，保证项目投产后的安全、正常生产九、经济核算一、基础数据1、生产规模年产500吨精铜。2、计算期本项目的计算期为8年，其中建设期1年，生产经营期7年。3、项目总投资项目总投资为500万元，其中建设投资其中土建工程150万元；设备及安装工程300万元；其它费用50万元。4、资金来源该项目建设资金全部由企业自筹。二、财务分析1、销售收入产品销售价格按目前平均市场价格计算，铜28000元/吨，年可实现销售收入1400万元。2、总成本（1）该项目原材料主要为含铜品位。5%以上的低品位氧化铜矿石和废旧二次废铜，正常年份：30元/吨每年约需37000吨，计111万元。（2）辅助原料费用原料吨耗单价合计全年/万元硫酸消耗4.5吨400元180090萃取剂消耗6 kg120元72036煤油消耗120 kg8元96048燃动力年用水 3X 500= 1500t,单价 1.38 元/ 吨，1500X 1.38 = 2070 元。年用电6500度，单价0.8 0元/度，计5200元。(4) 维修费、其他费用年支付维修费按现今平均值计，为20万元；年支付利管理费用、销售费用等按销售收入的5%计，为42万元。(5) 成本计算该项目正常年份总成本费用347.7万元，其中固定成本157万元，可变成本190.7万元。固定资产折I日估算表单位：万元年份项目合计折旧年限建 设 期生产经营期1234567891011固定资产合 计原值76折旧费15515151515151515151净值7063757150614314012598100115建筑物30原值12折旧费28383838383838383838净值111141101061029894908783机器设备10原值64折旧费45616161616161616161净值585246403327211593323、利润该项目正常年份可实现利润总额为260万元，所得税90万元，税后利润170万J元。4、投资利润率平均利润总额投资利润率=x 100%项目总资金170=x 100%500=34%5、投资利税率年平均利税总额投资利税率=X 100%项目总资金90X 100% =18%500十、环境保护废水：由于采用全湿法浸出工艺，本工艺属闭路循环系统，本工程水为循环利用，矿石浸出过程中，生产用水及冲 洗残酸用水，流入备用液池，作为生产补充用水，废水不外排，无工业废水排放，不会造成污染。废渣：生产浸出矿渣经浆化洗涤-压滤，完全达到清洁无污染的要求，是建筑和公路建设的优质原料废气：本工程采用纯湿法流程，无废气产生。噪声：本工程设备属小型，厂界噪声低于工业企业厂界噪声标准II类规定值。竞争分析传统火法工艺不但投资大、生产成本高污染大，而且不适合处理低品位的氧化矿，目前国内外在处理低品位氧化矿方面有了很大发展，采用氧化铜矿石浸出-萃取-电积 工艺，直接达到电积铜精铜产品，这种湿法冶金工艺，具有生产工艺先进，废液全部闭路循环利用、生产无三废排放，投 资见效快的优点。目前我国在这方面还处于发展阶段，大的湿法冶铜厂只有几座，小的也只有10多处，所以，本厂竞争 很小，发展空间很大。十二、总结通过这次工厂设计，我学会并了解了很多东西。首先由于我做的是施法冶金方面的，以前对此并不太了解，所以这就 要求我要查很多资料，掌握其基本原理、工艺流程和所用设备。这段时间，每天出入图书馆阅览室和电子阅览室，虽然很 忙，但是也 很充实。其次，这是我第一次这么大的一个项目，对于设计的步骤和内容一概不知，多亏老师的指导和发达 的网络，让我终于有了大体的框架，并顺利完成了此次设计。湿法冶金是一个伟大的创举，是一个变废为宝的绿色工程。随着世界矿产资源的 日益减少和环境污染问题的日益突 出，我相信他会越来越受到人们的关注，另外，也 希望有一天，我真的会拥有自己的湿法冶金厂，为资源危机贡献自己 小小的一份力量单位：万元序号年份项目建设期生产 经营期12345678910生产能力30%50%100%100%100%100%100%100%100%1001销售收入700103211201400140014001400140014 02总成本费用5601020102085085085085085085 C其中：折旧费11351015202020摊销费4204805105105105105105105103销售税金及附加5602676845145145145145144利润总额1502502602602602602602602605所得税6080809090909090906税后利润1201401481701701701701701/ 07盈余公积金2130375252525252528公益金3550691261261261261261269未分配利润283850606060606060目录、论证报告,1产品设计，,、/H H 1Q,3 、物料衡算,4四、设备选型,4五、车间布局,1 1 J 1 1A* /7，7六、总平面设计,7七、辅助设施,7八、管理机构,8环境保护”经济核算，竞争分析，,结 论，, 损益表，10111112