CN102251108A - 高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及矿石生物堆浸方法，具体公开了高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法，将喷淋稀盐酸进行润湿或团聚后的矿石筑成矿堆，然后再喷淋稀盐酸，矿堆排出浸出溶液，浸出溶液被回收转入酸再生装置，通过加入适量稀硫酸反应，将浸出溶液中的Ca、Mg等离子沉淀，然后经固液分离处理，得到沉淀和上清液，上清液加入稀盐酸在循环用于喷淋矿堆；同时，上清液也用于有价金属回收，沉淀出售或储放备用；本发明利用氯化物在水溶液中的高溶解度特性，将高碱性硫化矿中的碳酸盐矿物溶解带出矿堆，在酸再生装置中沉淀带出钙镁等离子，降低矿堆在生物浸出过程中板结的可能性；同时也将更多难选冶复杂多的金属矿产资源释放出来，增加了可利用金属储量。

Description

高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法
技术领域
本发明涉及矿石生物堆浸方法，更具体的说，是针对高碱性硫化矿进行生物氧化堆浸的前置处理方法。
背景技术
生物堆浸是堆置浸矿法的一种，它是将含微生物的溶液喷淋在矿石堆上，使溶液在矿石堆内的渗滤过程中利用微生物的选择性氧化溶解作用或化学浸出作用将矿石中的有价成分转入溶液，以便进一步提取或回收的一种方法。生物堆浸法由于具有工艺流程短、环境友好、设备简单、灵活机动等特点，对于复杂、多金属、低品位矿、废石的综合利用具有优势，现已在铜、金、镍、钴等金属提取方面取得广泛应用，尤其是次生硫化铜矿物的处理上。
目前，生物堆浸法主要用于处理含碳酸盐矿物少的低碱性硫化矿，对含碳酸盐类矿物高的高碱性硫化矿则存在矿堆易板结、渗透难、浸出效率低等问题；这类高碱性硫化矿也已成为生物堆浸法继续发展的瓶颈，具体表现如下：
1）传统工艺中对高碱性硫化矿都采用碱性滤淋处理，即采用氨水或氢氧化钠一类碱性溶剂对这类矿石进行堆浸，该方法可将矿石中的氧化矿物和部分硫化矿物溶解，存在最终金属浸出率低的问题。
2）常规生物堆浸法都采用硫酸预先中和矿石中的碳酸盐类耗酸矿物，直至矿堆基本酸平衡后再接种微生物进行氧化浸出。由于多数高碱性硫化矿均含大量方解石、白云石一类碳酸盐矿物，在硫酸预浸过程中这些碳酸盐矿物溶解后形成硫酸钙、硫酸镁类沉淀附着在矿石表面或粘结成块，阻碍矿石与溶液的进一步接触，同时恶化矿堆的渗透性能；上述现象使得接种的微生物不能有效接触矿石中的有用成分，微生物选择性氧化作用难以为续。
因此需要针对高碱性硫化矿生物堆浸存在的问题，提出能降低矿堆板结程度、改善矿堆渗透性能、形成可供生物堆浸的透气性矿堆的前置处理方法。
发明内容
本发明提供一种高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法，特别是针对碳酸盐类矿物含量高的硫化矿，可以解决目前堆浸过程中存在的矿石板结、矿堆渗透难、金属浸出率低等问题。
高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法，其特征在于工艺步骤如下：
A、首先将矿石粉碎成粒状，然后将矿石粒喷淋稀盐酸进行润湿或团聚；
B、将经过步骤a处理后的矿石粒筑成一个或多个矿堆；
C、进一步将稀盐酸分布到矿堆的各个部分，矿堆排出浸出溶液；
D、将步骤C得到的浸出溶液回收，并将浸出溶液转入酸再生装置；
E、在酸再生装置中，添加适量的稀硫酸，将浸出溶液中的Ca、Mg等离子沉淀；
F、经过步骤E处理后的浸出溶液，经固液分离处理，得到沉淀和上清液；
G、将步骤F得到的上清液加入稀盐酸，再返回步骤C用于喷淋矿堆；同时，上清液也用于有价金属回收。
所述稀盐酸是采用工业盐酸在防腐搅拌桶中稀释制得，稀释后最终浓度为0.01-1.0mol/L。
步骤A中将矿石粉碎的粒度，通常为0--50mm以内。
步骤B中，在筑堆前需预先做好堆场底垫，底垫可以采用粘土和高聚合材料做防水膜，防水膜下面铺设有积液管和充气管，积液管连接于积液池，这样可以将通过矿堆的浸出溶液收集入积液池，避免浸出溶液损失，收集得到的浸出溶液还可用于后续生物堆浸使用。
在积液管和充气管外部还采用较粗矿石铺设成易渗滤层，积液管和充气管被掩埋保护。
矿堆筑好后，在堆外表（包括堆顶和侧边）均匀铺设滴淋或喷淋设备，以供后续加酸或接种细菌使用。
步骤C中，是通过滴淋或喷淋设备将稀盐酸喷淋于矿堆上，采用常温低压连续喷淋方式操作；矿堆中的碳酸盐矿物被稀盐酸溶解后，以氯化物形式进入溶液渗透出矿堆排出，得到浸出溶液，浸出溶液进入积液池。
步骤E中，将积液池中收集的浸出溶液转入酸再生装置中时，根据浸出液中钙镁离子总浓度和液体体积在装置中添加一定浓度和设定量的稀硫酸（该稀硫酸的浓度和量是根据浸出溶液中的钙镁离子总浓度确定），此时浸出溶液和稀硫酸反应后的溶液进入沉降设备进行固液分离，沉淀经洗涤压滤后出售或储放备用，上清液返回堆场进行再次浸出。
所述沉淀经洗涤压滤后出售或储放备用，同时，部分上清液可采用沉淀或萃取分离方式进行有价金属回收。
如此连续循环浸出，直至一个矿堆内耗酸几乎平衡后，转入下一个矿堆连续循环浸出。需要说明的是，积液池中的酸度降低后需补充适当的稀盐酸溶液。
本发明的有益效果如下：
本发明利用稀盐酸对碳酸盐矿物的强溶解性、氯化物在水溶液中的高溶解度特性，将高碱性硫化矿中的碳酸盐矿物溶解带出矿堆，并在酸再生装置中沉淀带出钙镁等离子，降低了矿堆中硫酸钙和硫酸镁等物质形成条件，从而降低了矿堆在生物浸出过程中板结的可能性、改善了矿堆渗透性能、形成可供生物堆浸的透气性矿堆；该方法的应用推广可显著扩大生物堆浸技术的应用范围，将生物浸矿技术的短流程和清洁环保等优势更多的展现出来；同时，也将更多的难选冶复杂多金属矿产资源释放出来，增加了可利用金属储量。
附图说明
图1为本发明的处理流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开的高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法，首先按现有方法开采矿石1，并送到破碎流程2，在破碎流程中矿石被破碎到预定粒度，通常为0--50mm以内；破碎好的矿石被输送到转筒内进行稀盐酸润湿3，其具体过程为：矿石随着转筒滚动，在滚动过程中有喷头不断地将稀盐酸喷洒至矿石表面，大部分粉矿经稀盐酸润湿后将附着在粗矿石颗粒表面或自发粘结成团。矿石经过转筒润湿后被传送到堆场按照已知的方法进行堆筑，可堆筑为单个或多个矿堆。
在筑堆前先平整堆场并保证一定的倾角，并做好堆场的底垫，底垫采用粘土和高聚合材料做防水膜，防水膜下面铺设有积液管和充气管，积液管连接于积液池，这样可以将通过矿堆的浸出溶液收集入积液池，以减少或避免浸出溶液损失，收集得到的浸出溶液还可用于后续生物堆浸使用。
底垫的制备还包括在积液管和充气管外部还采用较粗矿石铺设成易渗滤层，积液管和充气管被掩埋保护。
当矿堆筑好后，在堆外表（包括堆顶和侧边）均匀铺设滴淋或喷淋设备，以供后续加酸或接种细菌使用。
据上所述，矿堆4完全设置好后，通过滴淋或喷淋设备9将稀盐酸喷淋于矿堆上，稀盐酸溶液由自重力作用逐渐渗透进矿堆，并在毛细管作用和扩散作用下将矿石中的碳酸盐矿物等溶解，矿堆中的碳酸盐矿物被稀盐酸溶解后，被溶解物质以氯化物形式进入溶液，通过液体渗流作用经积液管排出矿堆进入积液池5。
积液池5中的浸出液被输送到酸再生装置6中，酸再生装置6中加入有设定浓度和设定量的稀硫酸，此时浸出溶液和稀硫酸反应，反应后的固液混合物被输送到沉淀分离装置7中，将不容物硫酸钙和硫酸镁等分离出来。
分离出来的沉淀12被储存或出售，可作为水泥添加物或建筑材料等；上清液则进入储液槽8中。储液槽8中的部分溶液可根据有价金属浓度分一部分进行金属回收，剩余部分溶液经设定稀盐酸补充后再次被输送到场通过已知的滴淋或喷淋设备9均匀分布于矿堆表面。
如此循环直到矿堆中的碳酸盐矿物基本消耗殆尽，再将矿堆用稀硫酸溶液调整pH值以备生物堆浸使用。毫无疑问的是：该处理方法和不断地在各个矿堆进行轮换，以满足生物堆浸所需的矿石量。
本发明利用氯化物在水溶液中的高溶解度特性，将高碱性硫化矿中的碳酸盐矿物溶解带出矿堆，并在酸再生装置中沉淀带出的钙镁等离子，降低矿堆在生物浸出过程中板结的可能性。同时，也将更多的难选冶复杂多金属矿产资源释放出来，增加了可利用金属储量。

Claims (10)

1.高碱性硫化矿生物堆浸的前置处理方法，其特征在于工艺步骤如下：
A、首先将矿石粉碎成粒状，然后将矿石粒喷淋稀盐酸进行润湿或团聚；
B、将经过步骤a处理后的矿石粒筑成一个或多个矿堆；
C、进一步将稀盐酸分布到矿堆的各个部分，使得矿堆排出浸出溶液；
D、将步骤C得到的浸出溶液回收，并将浸出溶液转入酸再生装置；
E、在酸再生装置中，添加适量的稀硫酸，将浸出溶液中的Ca、Mg离子沉淀；
F、经过步骤E处理后的浸出溶液，经固液分离处理，得到沉淀和上清液；
G、将步骤F得到的上清液加入稀盐酸，再返回步骤C用于喷淋矿堆。
2.根据权利要求1所述的前置处理方法，其特征在于：所述步骤A、C、G中的稀盐酸均为相同浓度的稀盐酸。
3.根据权利要求2所述的前置处理方法，其特征在于：稀盐酸是采用工业盐酸在防腐搅拌桶中稀释制得，稀释后最终浓度为0.01-1.0mol/L。
4.根据权利要求1或3所述的前置处理方法，其特征在于：所述步骤A中将矿石粉碎的粒度为0--50mm以内。
5.根据权利要求4所述的前置处理方法，其特征在于：所述步骤B中，在筑堆前设置有堆场的底垫，底垫采用粘土和高聚合材料做防水膜。
6.根据权利要求5所述的前置处理方法，其特征在于：所述防水膜下面铺设有积液管和充气管，积液管连接于积液池，在积液管和充气管外部铺设有采用作为易渗滤层的粗矿石，积液管和充气管被粗矿石掩埋。
7.根据权利要求6所述的前置处理方法，其特征在于：矿堆筑好后，在堆外表均匀铺设有滴淋或喷淋设备，用于加酸或接种细菌使用。
8.根据权利要求7所述的前置处理方法，其特征在于：步骤C中，是通过滴淋或喷淋设备将稀盐酸喷淋于矿堆上，采用常温低压连续喷淋方式操作；矿堆中的碳酸盐矿物被稀盐酸溶解后，以氯化物形式进入溶液渗透出矿堆排出，得到浸出溶液，浸出溶液进入积液池。
9.根据权利要求1或8所述的前置处理方法，其特征在于：步骤E中，将积液池中收集的浸出溶液转入酸再生装置中时，在装置中添加设定浓度和设定量的稀硫酸，该稀硫酸的浓度和量是根据浸出溶液中的钙镁离子总浓度确定；此时浸出溶液和稀硫酸反应后的溶液进入沉降设备进行固液分离，浸出溶液和稀硫酸的反应式为：
Figure 392605DEST_PATH_IMAGE002
。
10.根据权利要求9所述的前置处理方法，其特征在于：所述沉淀经洗涤压滤后出售或储放备用；部分上清液采用沉淀或萃取分离方式进行有价金属的回收。
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