CN103572050B - 一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法 - Google Patents

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Abstract

一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法属于微生物冶金领域。按以下步骤进行：将铜钴矿破碎研磨，将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种至9K培养基中进行培养得到细菌培养液。将铜钴矿加到细菌培养液中，对钴精矿进行细菌浸出，当细菌浸出液中钴的浸出率为97%以上时，将含钴、铜等有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，然后采用Lix984N萃取剂萃取提铜，得到铜产品；将提铜后的萃余液进行铁矾法沉淀除铁，得到铁产品；将除铁后的含钴液进行结晶获得草酸钴产品。本发明工艺流程短，操作简易，设备简单，能耗低，不需要高温熔炼，不排放污染性烟尘和有毒气体，并能够快速实现钴与其他有价金属的分离和高效回收。

Description

一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法
技术领域
本发明属于微生物冶金领域，特别涉及一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法。
背景技术
钴是一种重要的战略稀有金属，具有优良的物理、化学和力学性能，是制造高强度合金、耐高温合金、硬质合金、磁性材料和催化剂的重要材料。到2008年，世界钴消费量达8700t，未来几年世界钴的消费量约为8000~10000t。目前，我国钴粉的年消费量为2500~2800t，其消费领域主要是特种钢、硬质合金、金刚石工具和石油化工催化剂等行业。
世界钴的储量400万吨，资源量880万吨，钴资源大部分分布在含钴红土型镍矿床中，其余大部产于沉积型硫化铜钴矿床和岩浆型含钴硫化铜镍矿床中，主要分布在世界上少数几个国家，其中扎伊尔、古巴、赞比亚、新喀里多尼亚和独联体的钴储量约占世界钴总储量的98％。我国是贫钴国家，钴资源主要产于岩浆型硫化铜镍矿床，贫矿多富矿少且绝大多数为共生或伴生矿。国内工业用钴每年约有半数依靠进口。目前主要从镍火法冶炼系统的钴渣或进口钴原料中提取钴，如金川公司钴的回收。有一部分含钴硫化矿采用传统的硫精矿焙烧制酸-渣浸出提钴工艺，例如青海德尔尼铜钴矿就是采用浮选-硫精矿酸化焙烧提钴工艺，采用该工艺硫酸无用途，且空气二氧化硫污染相当严重，更重要的是，冶炼过程中钴的走向复杂，分散到整个流程的各个单元操作中，而分散到冰铜、转炉渣里的钴难于富集回收，从而导致钴流失，钴实际回收率低（至今未超过75%），工艺存在很大的缺陷。还有的情况是铜钴矿山，只有回收铜的系统，而缺乏钴回收系统。因此，为了高效利用铜钴矿中的钴资源，有必要提供一种经济环保的新工艺分离回收铜钴矿中的钴，进一步提高矿山的矿产资源综合利用水平。
发明内容
本发明目的在于提供一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法，不需要高温熔炼，不排放污染性烟尘和有毒气体，并能够快速实现钴与其他有价金属的分离和高效回收。
本发明的一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法，包括以下步骤：
（1）将低品位铜钴矿研磨至粒度≤74μm的占全部浮选精矿的比例为50%~90%；
（2）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液，在带有搅拌装置的氧化槽中，接种至9K培养基中进行培养，接种量按体积比菌种：培养基=1：（10～20），充空气并搅拌，充气量0.1～0.3m3/h，搅拌速率600～1400转/分钟，培养温度为44～60℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间24小时，得到细菌培养液；
（3）将铜钴矿加到细菌培养液中，使矿石粉质量浓度为18~25%，充空气并搅拌，充气量0.1～0.3m3/h，搅拌速率600～1400转/分钟，在44~60℃温度下对钴精矿进行细菌浸出，细菌浸出过程中pH为0.8~2.5；
（4）当细菌浸出液中钴的浸出率为97%以上时，将含钴、铜等有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，然后采用Lix984N萃取剂萃取提铜，得到铜产品；
（5）将步骤（4）中提铜后的萃余液进行铁矾法沉淀除铁，得到铁产品；
（6）将步骤（5）除铁后的含钴液进行结晶获得草酸钴产品。
所述的铜钴矿中含钴质量分数为0.05~2.00%、含铜质量分数为10.00~25.00%；
本发明工艺流程短，操作简易，设备简单，能耗低，不需要高温熔炼，不排放污染性烟尘和有毒气体，并能够快速实现钴与其他有价金属的分离和高效回收。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，本发明实施例中采用的氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌购买于中国典型培养物保藏中心。
本发明实施例中采用的9K培养基中各成分的浓度为（NH4）2SO43g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，KCl0.1g/L，Ca（NO3）20.01g/L，K2HPO40.5g/L，FeSO4·7H2O44.2g/L。
本发明实施例中测量pH值和电位的设备为PHS-2F型酸度计。
本发明实施例中测钴含量时采用TU-1901型紫外可见分光光度计。
实施例1
（1）将低品位铜钴矿破碎研磨至粒度≤74μm的占全部浮选精矿的比例为50%；所述的铜钴矿为含钴质量分数0.05%、含铜质量分数10.00%，其中铜以黄铜矿形式存在，钴以硫钴矿形式存在。
（2）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液，在带有搅拌装置的氧化槽中，接种至9K培养基中进行培养，接种量按体积比为种：培养基=1：10，充空气并搅拌，充气量0.1m3/h，搅拌速率600转/分钟，培养温度为44℃，培养液pH值为1.0，培养时间24小时。
（3）将铜钴矿加到细菌培养液中，使矿石粉质量浓度为25%，充空气并搅拌，充气量0.1m3/h，搅拌速率600转/分钟，在44℃下对钴精矿进行细菌浸出，细菌浸出过程中pH为0.8~2.5。
（4）当细菌浸出液中钴的浸出率为98.5%时，此时铜的浸出率为18.9%，将含钴、铜等有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，采用10%的Lix984N，相比为1:1，pH控制在1.5条件下对所得的生物浸出液进行2级萃取提铜。萃取后的有机相采用2M的硫酸进行2级反萃；
（5）将萃铜后的水溶液升温至85度，加入1%的铁矾，调节pH值至2.5，使浸出液中的铁沉淀完全并形成铁矾。
（6）对沉铁后的含钴溶液加入草酸，维持pH在2.5，温度50℃，使钴以草酸盐的形式沉淀并形成草酸钴产品。
实施例2
（1）将铜钴矿破碎研磨至粒度≤74μm的占全部浮选精矿的比例为65.4%；所述的铜钴矿为含钴质量分数2%、含铜质量分数18.00%，其中铜以黄铜矿形式存在，钴以硫铜钴矿形式存在。
（2）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液，在带有搅拌装置的氧化槽中，接种至9K培养基中进行培养，接种量按体积比为：菌种：培养基=1：15，充空气并搅拌，充气量0.2m3/h，搅拌速率1000转/分钟，培养温度为52℃，培养液pH值为1.5，培养时间24小时。
（3）将铜钴矿加到细菌培养液中，使矿石粉质量浓度为20%，充空气并搅拌，充气量0.2m3/h，搅拌速率1000转/分钟，在52℃下对钴精矿进行细菌浸出，细菌浸出过程中pH为0.8~2.5。
（4）当细菌浸出液中钴的浸出率为97.8%时，此时铜的浸出率为17.9%，将含钴、铜等有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，采用10%的Lix984N，相比为1:1，pH控制在1.5条件下对所得的生物浸出液进行2级萃取提铜。萃取后的有机相采用2M的硫酸进行2级反萃；
（5）将萃铜后的水溶液升温至85度，加入1%的铁矾，调节pH值至2.5，使浸出液中的铁沉淀完全并形成铁矾。
（6）对沉铁后的含钴溶液加入草酸，维持pH在2.5，温度50℃，使钴以草酸盐的形式沉淀并形成草酸钴产品。
实施例3
（1）将铜钴矿破碎研磨至粒度≤74μm的占全部浮选精矿的比例为78%；所述的铜钴矿为含钴质量分数1.05%、含铜质量分数25%，其中铜以黄铜矿形式存在，钴以辉砷钴矿形式存在。
（2）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液，在带有搅拌装置的氧化槽中，接种至9K培养基中进行培养，接种量按体积比为：菌种：培养基=1：20，充空气并搅拌，充气量0.3m3/h，搅拌速率1400转/分钟，培养温度为60℃，培养液pH值为2.0，培养时间24小时。
（3）将铜钴矿加到细菌培养液中，使矿石粉质量浓度为18%，充空气并搅拌，充气量0.3m3/h，搅拌速率1400转/分钟，在60℃下对钴精矿进行细菌浸出，细菌浸出过程中pH为0.8~2.5。
（4）当细菌浸出液中钴的浸出率为97.2%时，此时铜的浸出率为25.3%，将含钴、铜等有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，采用10%的Lix984N，相比为1:1，pH控制在1.5条件下对所得的生物浸出液进行2级萃取提铜。萃取后的有机相采用2M的硫酸进行2级反萃；
（5）将萃铜后的水溶液升温至85度，加入1%的铁矾，调节pH值至2.5，使浸出液中的铁沉淀完全并形成铁矾。
（6）对沉铁后的含钴溶液加入草酸，维持pH在2.5，温度50℃，使钴以草酸盐的形式沉淀并形成草酸钴产品。
实施例4
（1）将铜钴矿破碎研磨至粒度≤74μm的占全部浮选精矿的比例为90%；所述的铜钴矿为含钴质量分数1.05%、含铜质量分数25%，其中铜以黄铜矿形式存在，钴以辉砷钴矿形式存在。
（2）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液，在带有搅拌装置的氧化槽中，接种至9K培养基中进行培养，接种量按体积比为：菌种：培养基=1：20，充空气并搅拌，充气量0.3m3/h，搅拌速率1400转/分钟，培养温度为60℃，培养液pH值为2.0，培养时间24小时。
（3）将铜钴矿加到细菌培养液中，使矿石粉质量浓度为18%，充空气并搅拌，充气量0.3m3/h，搅拌速率1400转/分钟，在60℃下对钴精矿进行细菌浸出，细菌浸出过程中pH为0.8~2.5。
（4）当细菌浸出液中钴的浸出率为97.2%时，此时铜的浸出率为25.3%，将含钴、铜等有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，采用10%的Lix984N，相比为1:1，pH控制在1.5条件下对所得的生物浸出液进行2级萃取提铜。萃取后的有机相采用2M的硫酸进行2级反萃；
（5）将萃铜后的水溶液升温至85度，加入1%的铁矾，调节pH值至2.5，使浸出液中的铁沉淀完全并形成铁矾。
（6）对沉铁后的含钴溶液加入草酸，维持pH在2.5，温度50℃，使钴以草酸盐的形式沉淀并形成草酸钴产品。

Claims (1)

1.一种低品位铜钴矿的生物选择性浸出方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将低品位铜钴矿研磨至粒度≤74μm的占全部浮选精矿的比例为50%~90%；所述的低品位铜钴矿中含钴质量分数为0.05~2.00%、含铜质量分数为10.00~25.00%，其中铜以黄铜矿形式存在，钴以硫钴矿或辉砷矿形式存在；
（2）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液，在带有搅拌装置的氧化槽中，接种至9K培养基中进行培养，接种量按体积比菌种：培养基=1：（10～20），充空气并搅拌，充气量0.1～0.3m3/h，搅拌速率600～1400转/分钟，培养温度为44～60℃，培养液pH值为1.0～2.0，培养时间24小时，得到细菌培养液；
（3）将铜钴矿加到细菌培养液中，使矿石粉质量浓度为18~25%，充空气并搅拌，充气量0.1～0.3m3/h，搅拌速率600～1400转/分钟，在44~60℃温度下对钴精矿进行细菌浸出，细菌浸出过程中pH为0.8~2.5；
（4）当细菌浸出液中钴的浸出率为97%以上时，将含钴、铜有价金属离子的浸出液与浸出渣进行分离，然后采用Lix984N萃取剂萃取提铜，得到铜产品；
（5）将步骤（4）中提铜后的萃余液进行铁矾法沉淀除铁，得到铁产品；
（6）将步骤（5）除铁后的含钴液进行结晶获得草酸钴产品。
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