CN101082079A - 一种降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法 - Google Patents

一种降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，是一种以植物提取为手段，去除和降低金矿砷含量的方法。该方法是将大叶井口边草或蜈蚣草通过分苗方式直接移栽或通过孢子繁育手段长成幼苗后移栽到含砷的金矿基质中，通过大叶井口边草或蜈蚣草的根系大量吸收基质中的砷并输送到地上部分的枝叶中；当生长到40－60cm高度时，进行首次收割，留茬3－5cm，继续生长、收割，则可从含砷金矿石中带走大量砷，当含砷金矿石中砷含量降至120mg/kg以下时，达到脱除金矿基质中砷的目的。该方法具有砷的吸收富集量高、生物富集系数大和砷迁移总量高的优点，还可防治水土流失，美化景观环境。可用于含砷高的难浸提金矿的预处理。

Description

一种降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法
一、技术领域
本发明涉及一种降低含高砷难处理金矿选冶成本的植物提砷预处理方法。是一种以植物提取为手段，去除和降低金矿砷含量的方法。
二、背景技术
我国有丰富的黄金矿藏资源，但很大一部分属难处理金矿，它是指经过细磨也不能用常规的氰化法有效地浸出大部分金的矿石。含高砷、高硫难浸金矿石是一种具有战略意义的资源，由于用普通浸金工艺难以回收，至今尚不能大面积开发利用。我国目前已发现的黄金储量中约有700多吨属于难浸含砷硫化物金矿，按照一般的方法每提炼1吨黄金，同时要开采4300吨砷和20万吨黄铁矿。而处理成本大大提高，砷在这类金矿石中平均含量都在1％～3％左右。这样将会大大降低氰化浸金的难度和效率。同时也将大大增加金矿的选冶成本。
氰化法提金是目前工业上应用最广泛的提金方法，目前世界上新建的金矿中有80％都采用氰化法提金。但是其提金效率受伴生矿物影响较大。如砷、锑等矿物对金的氰化极为有害，在金矿石中含砷较高时，其氰化浸提效率会大大下降，影响金的回收。因此这类难处理金矿必须进行预处理。
近年来人类对赖以生存的空间环境的保护越来越重视，各国政府对工业废水、废气的控制也越来越严格。金矿石中所含的砷无疑是金矿选冶、加工的一个重要污染源，对砷矿物处理得当与否将决定该工艺的实际应用价值。因此在众多影响金矿提取的因素中，砷矿物的干扰是关键，是主要矛盾有待认真解决。在众多的共生矿物中金与砷关系最密切的是砷黄铁矿，金砷分离的效果决定了含砷黄铁矿金矿的利用价值。
近年来，一些能够在地上部大量富集污染物的特殊植物——超富集植物已成为学术界研究的热点。通过种植收割这种植物可有效地清除环境中的砷污染。国内外目前已发现能够大量富集砷的植物多为凤尾蕨属植物。蜈蚣草(Pteris vittata L.)和大叶井口边草(Pteris cretica L.)均符合砷超富集植物的标准。且这两种植物在滇黔桂地区比较常见，生物量也相对较大，在含砷难处理金矿区种植该类植物，不会造成外来种入侵，还可以通过收割地上部分以及定期进行根的去除，去除金矿砂中的砷，为浸出提金做好准备。
CN200610048663.6涉及一种治理铅污染土壤的植物修复方法，该方法通过将密蒙花以直接移栽或播种方式种植到受铅污染的土壤中，使其成活生长，并向上运输及转运到地上部，当植株生长到100～120cm或密蒙花地上部分Pb含量达到1400mg/kg时收割地上部并将其移走，则可从土壤中带走大量的铅，从而达到快速治理铅污染土壤的目的。该方法要调控土壤酸碱度为中性或偏酸性，并且按照2～4m的株距种植密蒙花。
CN01120519.9涉及一种治理砷污染土壤的方法，本方法涉及以蜈蚣草修复和治理砷污染土壤(包括湿地)的方法，该方法通过蜈蚣草的根系大量吸收环境中的砷，并向上输送和转运到地上部。当植物生长到50～80cm高度时或生长5～6个月后收割地上部(留茬5～10cm高)并将其移走，则可从土壤中带走大量砷，从而达到快速清除砷污染的目的。对于酸性土壤，则通过施用石灰或碱性肥料等方法提高污染土壤的酸碱度pH。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种降低含砷难处理金矿选冶成本的植物提砷预处理方法。该方法是将大叶井口边草或蜈蚣草通过分苗方式直接移栽或通过孢子繁育手段长成幼苗后移栽到含砷的金矿基质中，通过大叶井口边草的根系大量吸收基质中的砷并输送到地上部；当植物生长到30～50cm高度时，进行首次收割，留茬3-5cm，继续生长、收割，则可从含砷金矿石中带走大量砷，当含砷金矿石中含砷量降至120mg/kg以下时，达到脱除金矿基质中砷的目的。为后续金的氰化浸出奠定基础。
本发明通过以下步骤完成。
把金矿石破碎成＜2mm的颗粒，平铺成20～40cm厚度的金矿基质层，在该金矿基质层上按照每隔10～20cm种植一株大叶井口边草或蜈蚣草。可直接移栽或用孢子培育等方式种植，过程中辅以浇灌、施肥及管理，并对地上部分进行2～4次收割，每次收割后留茬3-5cm，最后一次收割后金矿基质层含砷量降至120mg/kg以下
对于大叶井口边草，当其地上部份生长至4～5个月时进行首次收割，以后每生长3～4个月收割一次；或当大叶井口边草地上部中砷含量超过1200mg/kg时进行首次收割。以后每当大叶井口边草或蜈蚣草地上部中砷含量超过1200mg/kg时收割一次；或当大叶井口边草生长到40～60cm时首次收割。以后每当大叶井口边草生长到40～50cm时收割一次。收割大叶井口边草地上部分时，应留茬3～5cm，促进其根部发新枝，从而能够维持继续生长的能力。
对于蜈蚣草首次收割在其生长至5～6个月时，或当蜈蚣草地上部中砷含量超过1700mg/kg时进行首次收割。以后每当蜈蚣草地上部中砷含量超过1700mg/kg时收割一次；或当大叶井口边草生长到50～60cm时首次收割。以后每当蜈蚣草生长到50～60cm时收割一次。收割蜈蚣草地上部时，应留茬3～5cm，促进其根部发新枝，从而能够维持继续生长的能力。
利用大叶井口边草或蜈蚣草对砷的超积累特性，通过根系大量吸收富集金矿砂中的砷，并将其向上输送和转移到地上部，再通过收割地上部而除去金矿中的砷，从而完成对含砷金矿的提砷预处理。种植的大叶井口边草或蜈蚣草可以通过加入碱性肥料、生物促进剂或接种部分菌根生物，以加快大叶井口边草或蜈蚣草根系对土壤中砷的吸收富集速率和植物自身的生长速度。
控制金矿基质层的pH为7.0～8.0(中性或弱碱性)。一般含砷难处理金矿多为硫化物，因此其pH值都为中性或碱性，所以可以直接种植，若pH值＞8需要施加稀盐酸、稀硫酸等调节至近中性。对于少数pH＜7.0的偏酸性金矿，可通过施用碱性物质(如生石灰、碳酸氢钠、氰化钠等)加以调节。
通过翻耕、整平和灌水晒田等措施提高基质氧化还原电位，使硫化物变得不稳定而氧化，使重金属释放出来，最终增加了基质溶液中砷的含量，提高植物砷的富集转运效率。另外对于富含铁、锰氧化物的金矿基质来说，当增加基质有机质含量，可以适当降低氧化还原电位，增加铁、锰氧化物的溶解，与铁、锰氧化物吸附或共沉淀的重金属离子便被释放出来，有利于植物的吸收提取。
另外，可以引入部分微生物制剂提高真菌浸染的成功率，促进菌根真菌与植物根系的共生，从而增强植物修复的效率。施加植物生长调节剂促进植物生长和砷积累量。
金矿和大叶井口边草或蜈蚣草地上部砷含量测定方法可分别参照如下方法。金矿基质总砷的测定采用土壤总砷的国标测定方法(国家标准GB/T17134-1997)，即用硝酸-硫酸-高氯酸消解后，二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法，。植物也采用硝酸-硫酸-高氯酸消解，二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定砷含量。
除对砷的吸收富集量和生物富集系数及转移系数外，生物量和砷迁移总量是评价含砷金矿植物提砷预处理潜在能力的另外两个重要指标。生物量越大，说明在相同生长期内和相同富集系数条件下，该植物从含砷金矿中吸收去除的砷的量越多；砷迁移总量越大，表明在相同种植条件下，该植物使砷降低到不影响含砷金矿直接氰化浸出效率或者影响较小时所用的时间越短。本方法所选用的两种植物的生物量和铅迁移总量均较大。这对于提高含砷金矿的除砷预处理速率和降低浸金成本具有重要意义，为含砷难处理金矿的脱砷过程提供了一种经济适用的植物预处理方法。
与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果：
与公知技术相比，本发明提供的在含砷金矿中种植大叶井口边草或蜈蚣草，利用其生物量较大、生长期较短和对砷的超积累特性大量吸收富集金矿中的砷，通过收割地上部而去除金矿中伴生的砷。该方法的投资和维护成本低，具有砷的吸收富集量高、生物富集系数大和砷迁移总量高，以及工程投资少、运行成本低、生长期短、维护简单、还可防治水土流失、美化景观环境、是一种环境友好型方法，可以广泛用于含砷较高的难浸提金矿的预处理，不影响后续金矿砂的氰化浸出等特点。
四、具体实施方式：下面通过实施例进一步说明本发明的方案和效果。
实施例1
某难处理金矿的砷含量平均值为2％，含金品位7.6g/t。把金矿石初步破碎成＜2mm的颗粒状态，平铺40cm的厚度金矿基质，在该金矿基质上以每隔10cm种植一株大叶井口边草。辅助浇灌，施叶面微肥，肥料为尿素或磷酸二氢钾兑水成为重量百分比为15％的液体肥料，首次施肥在其成活后，以后每月施肥一次(向叶面喷洒液体肥料)，、施肥量为100-200ml/m2金矿基质，按常规方法浇水灌溉，通过延长叶片寿命，来增加植物生物量。5个月后，首次收割其地上部，收割后留茬3～5cm。经分析测定，金矿中砷含量由原来的19923mg/kg，降低到13274mg/kg，相当于使金矿中的砷含量减少了33.37％。以后每生长4个月收割一次，金矿石中的砷含量则不断减少，通过3次收割后金矿基质的砷含量降至90mg/kg，收割物送废物填埋场安全填埋，或进行砷的回收处理。
实施例2
某含砷金矿的金品位为3.5g/t，平均含砷1.1％，把金矿石初步破碎成＜1mm的颗粒状态，平铺20～30cm厚度的金矿基质层，在该矿基质层以15cm的间距种植大叶井口边草，在种植期间每隔半个月进行一次基质的松动和翻耕，并且适当引入蚯蚓等动物进行基质的疏松。增加基质的通气透水性，提高基质的氧化还原电位，以促进砷向溶液中移动，加速植物对砷的吸收累积，同时在高的氧化还原电位情况下难溶的硫化物会变得不稳定而易于氧化，使金属释放出来，既有利于砷被植物吸收，也有利于金的释放和后续浸出回收。在种植9个月后，收割地上部，收割应留茬3～5cm。经分析测定，种植大叶井口边草前后，金矿石中的砷含量从11035mg/kg降低到2660mg/kg，大叶井口边草对金矿砷的浸提效率达到75.9％。收割物送废物填埋场安全填埋。
实施例3
某难处理金矿的砷含量平均值为1.6％，金品位为16.3g/t。把金矿石初步破碎成小于1mm、3mm和6mm的粒径，并且三种粒径以1∶2∶1的比例组合后平铺30cm厚度金矿基质层，在该金矿砂上以每隔20cm左右种植一株蜈蚣草。每隔一个月进行施肥(与例1相同)，按常规方法浇水灌溉，并且引入微生物制剂，提高蜈蚣草的根部共生真菌的量，有利于其根际环境的改善和对砷等元素的吸收累积。并且5个月后，首次收割其地上部。留茬3～5cm，收割后在间隙之中移栽预先培育好的初步生长的蜈蚣草到金矿基质上，继续生长浸提除砷。生长4个月再收割，通过2次收割后金矿石中的砷含量不断减少。经分析测定，金矿基质含砷量下降到120mg/kg，收割物送废物填埋场安全填埋，或进行砷的回收处理。
实施例4
含砷难处理金矿的砷含量平均值为1.8％，金品位约为6.2g/t。把金矿石初步破碎成小于0.5mm、2mm和4mm的粒径，并且把三种粒径等比例组合后平铺20cm厚度金矿基质，在该金矿基质上以70株/m2的密度进行大叶井口边草和蜈蚣草的间隔种植。并且在发芽后向金矿基质中每隔一个月均匀喷洒0.1mmol/L的乙二铵四乙酸二钠盐，150ml/m2，在种植8个月后，收割地上部。经分析测定，金矿基质中的砷由初始的18148mg/kg下降到7860mg/kg，砷去除效率达到56.7％，再经5个月生长，收割地上部，金矿基质中的砷含量降至105mg/kg。
实施例5
含砷难处理金矿的砷含量平均值为2.2％，金品位约为9.3g/t。把金矿石初步破碎成小于＜2mm的粒径，平铺成30cm厚度的金矿基质，在该金矿基质上以80株/m2的密度进行大叶井口边草和蜈蚣草的间隔种植。并且在发芽后向金矿基质中施加重量百分比为10％的二乙胺二琥珀酸稀溶液100ml/m2，在种植5个月后，收割地上部；待萌出新芽后继续喷施叶面微肥100-200ml/m2(其主要成分是硝酸铵或磷酸二氢钾兑水成为15％的液体肥料)，加强光合作用，并且可以通过延长叶片寿命，来增加植物生物量；之后每隔4个月收割一次，每次收割应留茬3～5cm，每次收割萌出新芽后施叶面微肥100-200ml/m2，在第3次收割后金矿基质中的砷由22032mg/kg下降到110mg/kg。地上部收割物送废物填埋场安全填埋。

Claims (6)

1、一种降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，其特征在于：其通过以下步骤完成，
把金矿石破碎成＜2mm的颗粒，平铺成20～40cm厚度的金矿基质层，在该金矿基质层上按照每隔10～20cm种植一株大叶井口边草或蜈蚣草，用直接移栽或用孢子培育方式种植，过程中辅以浇灌、施肥及管理，并对地上部分进行2～4次收割，每次收割后留茬3-5cm，最后一次收割后金矿基质层含砷量降至120mg/kg以下。
2、根据权利要求1所述的降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，其特征在于：对于金矿的砷含量平均值为2％的金矿石，先将其破碎成＜2mm的金矿基质，平铺40cm的厚度金矿基质，在其上以每隔10cm种植一株大叶井口边草，按常规方法浇水灌溉，施叶面微肥，叶面微肥为尿素或磷酸二氢钾兑水成为重量百分含量为15％的液体肥料，首次施肥在其成活后，以后每月施肥一次，向叶面喷洒液体肥料，施肥量为100-200ml/m2金矿基质，按常规方法浇水灌溉，5个月后，首次收割其地上部分，并留茬3～5cm，以后每生长4个月收割一次，通过3次收割后金矿基质的砷含量降至90mg/kg。
3、根据权利要求1所述的降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，其特征在于：砷金矿平均含砷1.1％，把金矿石破碎成＜1mm，平铺20～30cm厚度的金矿基质层，在该基质层上以15cm的间距种植大叶井口边草，在种植期间每隔半个月进行一次基质的松动和翻耕，并且适当引入蚯蚓等动物进行基质的疏松。
4、根据权利要求1所述的降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，其特征在于：金矿的砷含量平均值为1.6％，把金矿石初步破碎成小于1mm、3mm和6mm的粒径，并且三种粒径以1∶2∶1的比例组合后平铺30cm厚度的金矿基质层，在其上以每隔20cm种植一株蜈蚣草，每隔一个月施用磷酸二氢钾兑成的15％的液体肥料，按常规方法浇水灌溉，并且引入微生物制剂，提高蜈蚣草的根部共生真菌的量，有利于其根际环境的改善和对砷等元素的吸收累积，并且5个月后，首次收割其地上部。留茬3～5cm，收割后在间隙之中移栽预先培育好的初步生长的蜈蚣草到金矿基质上，继续生长浸提除砷，生长4个月再收割，通过2次收割后金矿石中的砷含量降到120mg/kg。
5、根据权利要求1所述的降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，其特征在于：金矿的砷含量平均值为1.8％，把金矿石破碎成小于0.5mm、2mm和4mm的粒径，并且把三种粒径等比例组合后平铺20cm厚度金矿基质，在该金矿基质上以70株/m2的密度进行大叶井口边草和蜈蚣草的间隔种植，并且在发芽后向金矿基质中每隔一个月均匀喷洒0.1mmol/L的乙二铵四乙酸二钠盐150ml/m2，在种植8个月后，收割地上部，再经5个月生长，收割地上部，金矿基质中的砷含量降至105mg/kg。
6、根据权利要求1所述的降低含高砷金矿选冶成本的植物提砷预处理方法，其特征在于：金矿的砷含量平均值为2.2％，把金矿石破碎成小于＜2mm的粒径，平铺成30cm厚度的金矿基质，在该金矿基质上以80株/m2的密度进行大叶井口边草和蜈蚣草的间隔种植，并且在发芽后向金矿基质中施加重量百分比为10％的二乙胺二琥珀酸稀溶液100m1/m2，在种植5个月后，收割地上部分，待萌出新芽后继续喷施叶面微肥100-200ml/m2，叶面微肥是硝酸铵兑水成为15％的液体肥料，之后每隔4个月收割一次，每次收割应留茬3～5cm，每次收割萌出新芽后施叶面微肥100-200ml/m2，在第3次收割后金矿基质中的砷由22032mg/kg下降到110mg/kg。
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