CN102560112A - 低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺。本工艺是指一种在生物堆浸过程和浸出液净化过程中，首先在矿堆内添加明矾石类等含钾矿物，在矿堆内即可形成部分铁矾类沉淀物，其次在生物浸出液中加入碳酸钙调节浸出液的pH值，添加氧化亚铁等混合浸矿菌液10～30mL/(m3·浸出液)和0.1～0.3mg/L铁矾晶种，可加速形成铁矾类沉淀物，实现快速高效净化除铁。本工艺方法适用于低品位多金属硫化矿的生物浸出液预处理过程，通过以上矿堆内以及生物浸出液两步除铁，除铁效率达95％以上，可将浸出液中铁浓度降至1.0g/L以下，达到萃取要求。该净化除铁工艺不仅可大大提高后续铜镍钴的萃取分离效率，同时解决了石灰中和除铁中和成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对低品位多金属硫化矿复杂生物浸出液体系中，有价金属离子含量低、杂质离子含量高的特点，提出复杂生物浸出液的高效净化除铁方法，特别是一种在铜镍钴生物浸出液萃取分离前进行的预处理方法(又称净化)，经净化除铁的料液萃取分离提取铜镍钴时，不但可大幅提高铜镍钴萃取分离效率和萃取剂的循环利用率，并可有效降低界面乳化物的生成，节省萃取剂等原材料的消耗。
背景技术
随着矿产资源不断开发利用，富矿易处理矿石日益减少，低品位难处理不得不开发利用，目前针对低品位铜矿石采用生物堆浸—萃取—电积工艺取得了较好的回收效果。但针对复杂多金属硫化矿生物堆浸后续的浸出液分离工序，尤其针对有价金属离子含量低、杂质离子含量高的生物浸出液，其净化—萃取分离工艺还没有成熟工艺可借鉴，其中，生物浸出液净化工序尤为重要，如果生物浸出液不经净化，会严重影响后续的萃取分离效率以及萃取剂的循环利用，因此，针对多金属硫化矿复杂生物浸出液体系有必要开发一种高效净化除铁工艺，为后续萃取分离提供保证，为复杂生物浸出液的高效分离提供一条新途径。
例如，某铜镍钴生物堆浸过程中，由于黄铁矿的大量浸出，造成浸出液中铁浓度过高，总铁浓度大于20g/L，并且萃余液长期循环后，总铁浓度还将升高，若不经处理，总铁浓度可达50g/L以上，严重影响后续萃取分离工艺。若采用传统的石灰中和沉淀工艺，不仅增加处理成本，还会增加有价金属铜镍钴的损失，因此，针对该类多金属硫化矿生物浸出液，有必要提供一种高效净化除铁的方法，该方法可实现在比较低的pH(1.8～2.0)条件下，将铁离子形成铁沉淀除去，可减少有价金属夹带带来的损失和降低除铁成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺，该工艺特别适用于杂质浓度较高、有价金属离子浓度较低的复杂生物浸出液萃取分离前的预处理，本方法在提高后续萃取效率的同时，可有效实现生物浸出液净化除铁，本方法的实施，除可提高后续有价金属萃取分离效率外，可在较低pH值条件下实现高效除铁，降低石灰中和除铁的成本以及由此带来的有价金属损失，可获得一定的经济效益和环境效益。
为实现上述目的，本发明采取在复杂铜镍钴生物浸出液萃取前进行有效除铁的一种预处理方法，取代石灰中和除铁方法，减少石灰中和除铁所带来的操作成本高以及有价金属夹带等不利影响，提高后续有价金属萃取效率，降低中和成本，主要内容包括以下几个方面：
(1)在筑堆过程中，依据矿石的矿物组成，考虑是否添加明矾石类矿物，若矿石本身不含明矾石类矿物，添加5-10kg/t的明矾石矿物(若硫化矿石中本身明矾石含量在5-10kg/t时，不必添加，利用矿石自身含有的明矾石即可)，随着生物堆浸的进行，部分明矾石发生溶解，会有少量的钾离子被溶出，因为有一价阳离子的存在，在相对较低的pH条件下即可形成铁矾类沉淀物，部分高铁离子在堆内即可形成铁矾类沉淀除去，减少浸出液中高铁离子的浓度，为浸出液净化除铁提供必要条件；
(2)浸出液预处理工序中，为将浸出液中亚铁离子氧化成三价铁离子，需添加铁氧化细菌进行氧化，所使用的铁氧化细菌为Thiobacillusferrooxidans Retech III(简称T.F.R.III浸矿菌)，保藏在中国典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内；保藏日期：2000年10月11日，保藏号：CCTCC NO：M200033。并在pH值为1.0～1.5的9K基础培养基中进行复长、培养，将培养好的细菌添加到浸出液预处理工序中，利用细菌的氧化作用将浸出液中亚铁离子氧化成三价铁离子，最终形成铁矾类沉淀，达到净化除铁的目的。主要有两种，氧化亚铁硫杆菌和钩端螺旋菌，是从酸性矿坑水中提取并经分离富集培养得到。
(3)浸出液预处理工序中，添加碳酸钙调节pH为1.80～2.00，并添加0.1～0.3mg/L铁矾晶种，可加速铁矾类沉淀物形成，并且有益于铁矾类沉淀物后续的固液分离。经过预处理后的净化液含铁浓度小于1.0g/L，pH值达到1.80～2.00，符合萃取工艺对浸出液的要求。
本发明中，通过在矿堆中添加适量明矾石，并在细菌的作用下，部分铁离子可在矿堆内沉淀下来，进入到生物浸出液中的铁离子通过添加碳酸钙调节pH为1.80～2.00，同时添加适量细菌和铁矾晶种，可将铁离子快速以铁矾形式沉淀下来，达到净化除铁的目的。针对低品位多金属硫化矿在生物浸出液中杂质离子浓度高、有价金属离子浓度低、后续萃取分离效率低等问题，提出了该类多金属硫化物生物浸出液萃取分离前的净化除铁工艺，是指在提高后续铜镍钴萃取分离效率的同时，可减少有价金属夹带带来的损失和降低除铁成本。
首先在矿堆中添加适量的明矾石矿物，由于矿堆内有氧化亚铁硫杆菌等混合菌以及高铁离子的存在，即使在较低的pH条件下，在矿堆内也会有部分高铁离子形成铁矾类沉淀物，直接除去部分高铁离子，降低了进入浸出液中的铁离子浓度；其次生物浸出液中的铁离子通过添加细菌将亚铁氧化成高铁以及添加适量铁矾晶种，同时添加碳酸钙调pH到1.80～2.00，可快速使铁离子形成铁矾类沉淀物去除，并且形成的铁矾类沉淀物具有较好的沉降与过滤性能。
由于生物浸出液中铁离子浓度过高，影响后续铜镍钴的萃取分离效率，因此，在浸出液萃取工艺前，必须对浸出液进行净化除铁，而传统的石灰中和除铁工艺会大量夹带有价金属，使有价金属损失在铁沉淀物中，并增加大量的石灰中和成本。由于要使生物浸出液中铁离子快速形成铁矾类沉淀物，必须具备几个因素：一是一价阳离子的存在、二是合适的高铁浓度、三是合适的pH值、四是晶种的存在。因此，该生物浸出液净化除铁工艺主要是通过生物堆浸过程明矾石部分溶解产生的钾离子、细菌对亚铁的氧化以及铁矾晶种的添加、适当调节pH值到1.8～2.0等工序，使生物浸出液中的铁离子快速沉淀下来。
发生的化学反应主要有：
铁矾总反应式：
3Fe3++2SO4 2-+R++6H2O→R[Fe3(SO4)2(OH)6]+6H+
反应式中R＝NH4 +，K+，Na+，H3O+。
本发明的效果是：具有除铁效果好、中和成本低、易于操作等优点，可有效提高后续有价金属萃取分离效率，并可解决传统石灰中和除铁带来的有价金属夹带、pH值要求高(需调到3.0以上)等问题。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工艺流程框图
图1中，1为矿石筑堆工序，2为矿石生物堆浸工序，在堆浸中加明矾石，3为生物浸出液预处理工序，该工序中加入铁氧化细菌及晶种，并调节pH值，生物浸出液预处理后经固液分离工序6，4为萃取工序，5为电积工序。
具体实施方式
如图1所示，在低品位多金属铜镍钴硫化矿堆浸过程中，净化除铁工序分两步进行，分别为生物堆浸工序2和生物浸出液的预处理工序3。矿石生物堆浸工序中，将明矾石加入矿堆中，在堆内形成部分铁沉淀物。在生物浸出液预处理中，通过调节浸出液pH值，并加入铁氧化细菌及铁矾晶种，使浸出液中铁离子以铁矾沉淀物形式沉淀下来，后进入铜镍钴溶剂萃取分离工序4。
以下结合实案施例对本发明作进一步说明：
由于某铜镍钴矿山铜镍钴矿石属于低品位复杂难处理矿石，生物堆浸过程，由于萃余液的循环使用，容易产生铁离子累积，造成浸出液中铁浓度过高，其中[Cu2+]＝1.5g/L，[Ni2+]＝2.1g/L，[Co2+]＝0.8g/L，[Fe2+]＝16g/L，[Fe3+]＝30g/L。浸出液中过高的铁浓度会严重降低后续铜镍钴的萃取效率，使萃取过程难以顺利进行，因此，必须对浸出液进行净化除铁的预处理，提高有价金属铜镍钴的萃取效率，并可解决传统石灰中和方法存在的有价金属夹带，pH值要求较高等问题。
步骤(1)铜镍钴硫化矿石生物堆浸过程中，添加适量的明矾石矿物，在生物堆浸过程中，部分明矾石发生溶解，会有少量的钾离子被溶出，矿堆中的pH值一般为1.20左右，在该pH值下，由于有钾离子和细菌的存在，矿堆中部分高铁离子会形成黄钾铁矾和草矾的沉淀物，从而降低了生物浸出液中的铁离子浓度。
步骤(2)中铜镍钴生物浸出液预处理过程中，净化除铁前浸出液的pH值为1.20～1.50，首先添加CaCO3用量为20～30kg/m3浸出液，对生物浸出液调节pH值为1.8～2.0(远低于石灰中和除铁所需的pH值为2.8～3.2)，并添加氧化亚铁等混合浸矿菌液10～30mL/m3，将浸出液中亚铁离子氧化成三价铁离子，添加0.1～0.3mg/L铁矾晶种，加速铁矾沉淀的形成。通过以上矿堆内以及生物浸出液两步除铁，可将浸出液中铁浓度降至1.0g/L以下，除铁效率达95％以上。该净化除铁方法不仅可大大提高后续铜镍钴的萃取分离效率，同时解决了石灰中和除铁中和成本高的问题。经两步净化除铁处理后的浸出液进入集液池进行沉淀澄清，沉淀澄清后的清液进入铜镍钴的萃取分离工序。
Claims (4)
1.一种低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)生物堆浸过程中，在硫化矿石中本身明矾石含量在5-10kg/t时，或低于5-10kg/t时，添加明矾石矿物，并保持矿堆中含钾离子及其他一价阳离子的总浓度大于10mg/L，并且保持堆内铁氧化细菌浓度在10-20mL/m3范围内，堆内pH值保持在1.00～1.50范围内；
(2)生物浸出液预处理过程中，净化除铁前浸出液的pH值为1.20～1.50，调节pH值为1.8～2.0；调节pH值后，添加铁氧化混合浸矿菌液10～30mL/(m3·浸出液)和0.1～0.3mg/L铁矾晶种，快速形成铁矾类沉淀物，通过集液池进行沉淀即可实现浸出液净化除铁。
2.根据权利要求1所述的一种低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺，其特征在于：通过以上矿堆内以及生物浸出液预处理两步除铁，除铁效率达95％以上，可将浸出液中铁浓度降至1.0g/L以下，达到后续浸出液萃取要求。
3.根据权利要求1所述的一种低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺，其特征在于：调节pH值采用添加CaCO3的方法。
4.根据权利要求1所述的一种低品位多金属硫化矿生物浸出液净化除铁工艺，其特征在于：所述的其他一价阳离子为钠离子、铵离子。
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| CN1438318A (zh) * | 2003-03-11 | 2003-08-27 | 南京农业大学 | 微生物催化合成黄铁矾的方法 |
| CN1566378A (zh) * | 2003-06-18 | 2005-01-19 | 北京有色金属研究总院 | 含砷硫化镍钴矿的生物堆浸工艺 |
| CN101063091A (zh) * | 2006-04-29 | 2007-10-31 | 北京有色金属研究总院 | 中等嗜热菌及低品位原生硫化铜矿的化学与生物联合堆浸工艺 |
-
2010
- 2010-12-21 CN CN2010106147603A patent/CN102560112A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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