CN104152690A - 一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺 - Google Patents

一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺 Download PDF

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任洪胜
邢洪波
张鸣昕
刘新艳
商雅文
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JILIN PROV METALLURGICAL INST
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Abstract

本发明涉及一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，属于硫化镍矿的处理方法。包括浮选硫化镍精矿的磨矿及洗涤脱药工序，调浆及生物氧化工序，浸出液除铁、萃取除杂工序，氧化渣压滤及尾矿场堆存工序的处理过程，获得硫酸镍产品，回收90％～97％的镍。相比现有技术，本发明具有流程短、成本低、操作简单、能耗小、不需经过高温熔炼、不排放污染性烟尘和二氧化硫气体的特点，符合现代工艺先进、高效、简约、环保的要求。

Description

一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺
技术领域
本发明属于硫化镍矿的处理方法，特别涉及一种浮选硫化镍精矿浸镍工艺。
背景技术
硫酸镍是现代重要的化工产品，主要用于电镀、镍电池、催化剂以及制取其他镍盐等，也是金属镍离子的来源。在电镀过程中，能离解镍离子和硫酸根离子；在硬化油生产中，是油脂加氢的催化剂；在医学工业中，是生产维生素C中氧化反应的催化剂；在无极工业中，是生产镍盐如硫酸镍铵、氧化镍、碳酸镍的主要原料；在印染工业中，是生产酞青艳蓝络合剂，用作还原染料的煤染剂；另外，还可以用于生产镍镉电池。
利用浮选硫化镍精矿生产硫酸镍的传统工艺包括火法、湿法等过程。火法如一种火法提取镍的生产方法(专利号：200410081234.X)，使用还原熔炼和氧化精炼的方式生产硫酸镍产品，需要提高很高的温度，对设备要求很高，流程复杂，成本高，对操作要求严格，对环境污染严重。湿法如一种含铁硫化镍物料的湿法处理方法(申请号：200510010907.7)，将含铁硫化镍物料进行浆化及氧化预处理后，采用加压、加氧和添加剂的方法，有效浸出镍钴，使用氢氧化钠沉镍后硫酸溶解氢氧化镍，萃取后得到硫酸镍产品，流程复杂，成本高，效率低下，对操作要求严格。
所以说，现有的生产硫酸镍的工艺已经不符合现代工艺先进、高效、简约、环保的要求。本领域亟需一种新的工艺来改变这样的现状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种流程短、成本低、操作简单、能耗小、不需经过高温熔炼、不排放污染性烟尘和二氧化硫气体的浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺。
本发明是这样设计的：一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：
依次为以下步骤
步骤一、磨矿及洗涤脱药工序，将浮选硫化镍精矿打磨成为精矿粉粒，其中细度为-200目的精矿粉粒含量为97％，将精矿粉粒输送至浓缩机中，用水洗涤脱去浮选药剂后浓缩出精矿粉，浓缩机底流排矿浓度为60％；
步骤二、调浆及生物氧化工序，将精矿粉输送至调浆槽中，加入浸矿微生物培养基水溶液，调整矿浆浓度至10％～15％；浸矿微生物为吉林省冶金研究院驯化及培养的，专用于镍精矿生产的，含有氧化亚铁硫杆菌的混合菌种，氧化亚铁硫杆菌约占70％；
将矿浆依次连续给入预先放置含浸矿微生物矿浆的一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中，向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中分别通入空气并搅拌，使细菌生长并发生氧化反应，其中一级生物氧化搅拌槽的pH值控制在1.5～2.5，氧化还原电位控制在430mv～540mv，二级生物氧化搅拌槽的pH值控制在0.5～1.5，氧化还原电位控制在540mv～630mv；
步骤三、浸出液除铁、萃取除杂工序，将二级生物氧化搅拌槽处理后的矿浆输送至浓缩机，进行固液分离，浸出液经黄钠铁矾法除铁、P204萃取除杂后生产硫酸镍产品，除去99％以上的杂质，回收90％～97％的镍；
步骤四、氧化渣压滤及尾矿场堆存工序，将浓缩机分离出的氧化渣输送至压滤机，压滤后的滤液经步骤三中除杂工序后产生硫酸镍产品，滤渣输送至尾矿场，进行堆存或者填埋处理。
所述的硫化镍精矿包括镍黄铁矿、紫硫镍矿。
所述的步骤二中浸矿微生物培养基为液体培养基，溶剂为水，溶质为硫酸铵、氯化钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和硝酸钙。
所述的步骤二中浸矿微生物培养基各溶质的浓度为：硫酸铵3.0g/L、氯化钾0.1g/L、磷酸氢二钾0.66g/L、硫酸镁0.5g/L、硝酸钙0.01g/L。
所述的步骤二中一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中预先放置的浸矿微生物需要提前1～3个月进行培养。
所述的步骤二中向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽通入空气的通气率0.06m3/min～0.10m3/min。
所述的步骤二中的生物氧化工序的温度需控制在45℃～55℃，总氧化时间为15～20天。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
1、本发明一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺摒弃了传统的采用火法和湿法生产硫酸镍产品的工艺，改用现代生物方法氧化硫化镍精矿生产硫酸镍产品。生物氧化法的关键在于所选用的菌种，然后就是控制菌种的生长环境，提供菌种生长所需要的营养物质，菌种在生长的过程中，将矿浆氧化，生产出需要的产物，经过简单提纯后，就能获得高品质的产品。此过程不涉及类似于高温熔炉还原熔炼、氧化精炼、加压、加催化剂、溶解等复杂的工序，操作简单；不需要大量的复杂的设备，成本低、能耗小；不需要消耗大量的人力和时间，流程短，适合现代生产的先进、简约、高效的要求。
2、本发明一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺采用生物氧化法生产硫酸镍产品。菌种的生长不会产生污染性的烟尘，不会释放如二氧化硫的有害气体，菌种直接分解硫化镍精矿，然后形成硫酸镍产品。不仅工序简单，而且对环境危害小，符合现代生产的环保的要求。
3、本发明一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺通过控制pH值，氧化还原电位、提供充足培养基、鼓入空气、不停搅拌等方式，促进菌种的快速均匀生长，提高氧化效率，同时也提高硫酸镍的产量，适合大规模的工业生产。
4、本发明一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺的实测镍的浸出率能达到90％以上，甚至97％。较普通的传统工艺更加高效，在成本低，环保的情况下，提高了镍产品的产量，适合工业推广。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为发明一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺的流程图。
具体实施方式
如图所示的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：
依次为以下步骤
步骤一、磨矿及洗涤脱药工序，将浮选硫化镍精矿打磨成为精矿粉粒，其中细度为-200目的精矿粉粒含量为97％，将精矿粉粒输送至浓缩机中，用水洗涤脱去浮选药剂后浓缩出精矿粉，浓缩机底流排矿浓度为60％；
步骤二、调浆及生物氧化工序，将精矿粉输送至调浆槽中，加入浸矿微生物培养基水溶液，调整矿浆浓度至10％～15％；浸矿微生物为吉林省冶金研究院驯化及培养的，专用于镍精矿生产的，含有氧化亚铁硫杆菌的混合菌种，氧化亚铁硫杆菌约占70％；
将矿浆依次连续给入预先放置含浸矿微生物矿浆的一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中，向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中分别通入空气并搅拌，使细菌生长并发生氧化反应，其中一级生物氧化搅拌槽的pH值控制在1.5～2.5，氧化还原电位控制在430mv～540mv，二级生物氧化搅拌槽的pH值控制在0.5～1.5，氧化还原电位控制在540mv～630mv；
步骤三、浸出液除铁、萃取除杂工序，将二级生物氧化搅拌槽处理后的矿浆输送至浓缩机，进行固液分离，浸出液经黄钠铁矾法除铁、P204萃取除杂后生产硫酸镍产品，除去99％以上的杂质，回收90％～97％的镍；
步骤四、氧化渣压滤及尾矿场堆存工序，将浓缩机分离出的氧化渣输送至压滤机，压滤后的滤液经步骤三中除杂工序后产生硫酸镍产品，滤渣输送至尾矿场，进行堆存或者填埋处理。
所述的硫化镍精矿包括镍黄铁矿、紫硫镍矿。
所述的步骤二中浸矿微生物培养基为液体培养基，溶剂为水，溶质为硫酸铵、氯化钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和硝酸钙。
所述的步骤二中浸矿微生物培养基各溶质的浓度为：硫酸铵3.0g/L、氯化钾0.1g/L、磷酸氢二钾0.66g/L、硫酸镁0.5g/L、硝酸钙0.01g/L。
所述的步骤二中一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中预先放置的浸矿微生物需要提前1～3个月进行培养。
所述的步骤二中向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽通入空气的通气率0.06m3/min～0.10m3/min。
所述的步骤二中的生物氧化工序的温度需控制在45℃～55℃，总氧化时间为15～20天。
实施例1：
选取吉林某硫化镍精矿，经过现场采样，检测分析后发现，此硫化镍精矿的含镍量为7.0％，含硫量为27％。将浮选硫化镍精矿打磨为细度-200目97％的精矿粉粒，将精矿粉粒输送至浓缩机中，用水洗涤脱去浮选药剂后浓缩出精矿粉，浓缩机底流排矿浓度为60％。将精矿粉输送至调浆槽中，加入浸矿微生物培养基水溶液，调整矿浆浓度至10％。溶剂为水，溶质为硫酸铵、氯化钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和硝酸钙，各溶质的浓度为：硫酸铵3.0g/L、氯化钾0.1g/L、磷酸氢二钾0.66g/L、硫酸镁0.5g/L、硝酸钙0.01g/L。在一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中预先放置浸矿微生物，提前2个月经过前期扩大繁殖。将矿浆依次连续给入预先放置含浸矿微生物矿浆的一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中，温度控制在48℃。向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中分别通入空气并搅拌，空气的通气率0.08m3/min，使细菌生长并发生氧化反应。其中一级生物氧化搅拌槽的反应时间为7天，pH值控制在1.5，氧化还原电位控制在470mv；二级生物氧化搅拌槽的反应时间为8天，pH值控制在1.0，氧化还原电位控制在600mv。将二级生物氧化搅拌槽处理后的矿浆输送至浓缩机，进行固液分离，浸出液经黄钠铁矾法除铁、P204萃取除杂后生产硫酸镍产品。将浓缩机分离出的氧化渣输送至压滤机，压滤后的滤液经除铁、萃取除杂后产生硫酸镍产品，滤渣输送至尾矿场，进行堆存或者填埋处理。最后测得，经过此方法处理后，精矿中镍浸出率为92％。
实施例2：
选取吉林某硫化镍精矿，经过现场采样，检测分析后发现，此硫化镍精矿的含镍量为8.7％，含硫量为32％。将浮选硫化镍精矿打磨为细度-200目97％的精矿粉粒，将精矿粉粒输送至浓缩机中，用水洗涤脱去浮选药剂后浓缩出精矿粉，浓缩机底流排矿浓度为60％。将精矿粉输送至调浆槽中，加入浸矿微生物培养基水溶液，调整矿浆浓度至12％。溶剂为水，溶质为硫酸铵、氯化钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和硝酸钙，各溶质的浓度为：硫酸铵3.0g/L、氯化钾0.1g/L、磷酸氢二钾0.66g/L、硫酸镁0.5g/L、硝酸钙0.01g/L。在一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中预先放置浸矿微生物，提前1个半月经过前期扩大繁殖。将矿浆依次连续给入预先放置含浸矿微生物矿浆的一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中，温度控制在50℃。向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中分别通入空气并搅拌，空气的通气率0.10m3/min，使细菌生长并发生氧化反应。其中一级生物氧化搅拌槽的反应时间为12天，pH值控制在2.0，氧化还原电位控制在500mv；二级生物氧化搅拌槽的反应时间为12天，pH值控制在1.2，氧化还原电位控制在580mv。将二级生物氧化搅拌槽处理后的矿浆输送至浓缩机，进行固液分离，浸出液经黄钠铁矾法除铁、P204萃取除杂后生产硫酸镍产品。将浓缩机分离出的氧化渣输送至压滤机，压滤后的滤液经除铁、萃取除杂后产生硫酸镍产品，滤渣输送至尾矿场，进行堆存或者填埋处理。最后测得，经过此方法处理后，精矿中镍浸出率为95％。

Claims (7)

1.一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于： 
依次为以下步骤 
步骤一、磨矿及洗涤脱药工序，将浮选硫化镍精矿打磨成为精矿粉粒，其中细度为-200目的精矿粉粒含量为97％，将精矿粉粒输送至浓缩机中，用水洗涤脱去浮选药剂后浓缩出精矿粉，浓缩机底流排矿浓度为60％； 
步骤二、调浆及生物氧化工序，将精矿粉输送至调浆槽中，加入浸矿微生物培养基水溶液，调整矿浆浓度至10％～15％；浸矿微生物为吉林省冶金研究院驯化及培养的，专用于镍精矿生产的，含有氧化亚铁硫杆菌的混合菌种，氧化亚铁硫杆菌约占70％； 
将矿浆依次连续给入预先放置含浸矿微生物矿浆的一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中，向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中分别通入空气并搅拌，使细菌生长并发生氧化反应，其中一级生物氧化搅拌槽的pH值控制在1.5～2.5，氧化还原电位控制在430mv～540mv，二级生物氧化搅拌槽的pH值控制在0.5～1.5，氧化还原电位控制在540mv～630mv； 
步骤三、浸出液除铁、萃取除杂工序，将二级生物氧化搅拌槽处理后的矿浆输送至浓缩机，进行固液分离，浸出液经黄钠铁矾法除铁、P204萃取除杂后生产硫酸镍产品，除去99％以上的杂质，回收90％～97％的镍； 
步骤四、氧化渣压滤及尾矿场堆存工序，将浓缩机分离出的氧化渣输送至压滤机，压滤后的滤液经步骤三中除杂工序后产生硫酸镍产品，滤渣输送至尾矿场，进行堆存或者填埋处理。 
2.根据权利要求1所述的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：所述的硫化镍精矿包括镍黄铁矿、紫硫镍矿。 
3.根据权利要求1所述的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：所述的步骤二中浸矿微生物培养基为液体培养基，溶剂为水，溶质为硫酸铵、氯化钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和硝酸钙。 
4.根据权利要求1或3所述的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：所述的步骤二中浸矿微生物培养基各溶质的浓度为：硫酸铵3.0g/L、氯化钾0.1g/L、磷酸氢二钾0.66g/L、硫酸镁0.5g/L、硝酸钙0.01g/L。 
5.根据权利要求1所述的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其 特征在于：所述的步骤二中一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽中预先放置的浸矿微生物需要提前1～3个月进行培养。 
6.根据权利要求1所述的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：所述的步骤二中向一级生物氧化搅拌槽和二级生物氧化搅拌槽通入空气的通气率0.06m3/min～0.10m3/min。 
7.根据权利要求1所述的一种浮选硫化镍精矿生物氧化搅拌浸镍工艺，其特征在于：所述的步骤二中的生物氧化工序的温度需控制在45℃～55℃，总氧化时间为15～20天。 
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