CN104419827A

CN104419827A - 一种难处理金矿生物堆浸预氧化方法

Info

Publication number: CN104419827A
Application number: CN201310389211.4A
Authority: CN
Inventors: 阮仁满; 谭巧义; 孙和云; 伍赠玲; 衷水平
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: CN104419827B

Abstract

本发明涉及湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种难处理金矿生物堆浸预氧化方法。本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，包括以下步骤：1）原矿石经破碎后筑堆，将筑堆后的低品位难处理金矿进行喷淋浸出，控制浸出液的温度大于45℃；2）当浸出液pH值低于1.5时，中和浸出液使pH值至1.5～1.9；3）将中和后的浸出液送至生物固定床，通过固定床吸附的嗜酸菌将亚铁氧化为高铁，当溶液氧化还原电位达到850mV以上后，获得高电位氧化液；4）步骤3）所得高电位氧化液循环用于步骤1）的喷淋，直至矿石预氧化完成。本发明工艺简单，过程参数容易控制，有效促进黄铁矿的大量溶解，提高氧化效率，降低生产成本。

Description

一种难处理金矿生物堆浸预氧化方法

技术领域

本发明涉及湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种难处理金矿生物堆浸预氧化方法，特别适用于含砷高硫、以黄铁矿为主要载金矿物的低品位金矿的堆浸预氧化。

背景技术

难处理金矿预氧化技术包括焙烧法、热压法和生物法，主要应用于浮选金精矿和高品位原矿的预氧化。由于对金矿的不断开采利用，高品位易处理的金矿资源已经越来越少，大量的低品位难处理金矿资源尚未得到有效利用。国内外学术界和工业界一直在寻找有效利用低品位金矿的新技术，其中低成本的生物堆浸技术是最有商业化前景的技术之一。

难处理金矿中很大一类是含金硫化矿，黄铁矿和砷黄铁矿（毒砂）是常见的载金硫化矿，金以次显微粒状包裹于其中。硫化矿物溶解特性取决于其价带特征，其中黄铁矿的价带由金属原子轨道构成，失电子并不意味Fe-S键断裂，是载金矿物中最难溶解的硫化矿物。黄铁矿的氧化遵循纯电化学机理，氧化剂Fe³⁺从黄铁矿价带夺电子后，不能破坏价键，只能提高界面金属的氧化势，而金属将与溶液中水反应，形成金属络合物，所形成的金属络合物与黄铁矿中硫发生表面反应，最终生成硫酸盐。黄铁矿的溶解需要较高的氧化还原电位，在氧化还原电位低于800mV时，氧化速度较慢；同时黄铁矿的氧化速度随着温度的升高不断加快。美国Newmont公司于1988年开展低品位难处理金矿堆浸氧化及提金技术的研究，并从2000年开始进行5年的工业试验与试生产，工业试验与生产实践表明，该技术可有效提取难处理金矿中的金，但存在黄铁矿氧化效率低（堆浸300天，氧化率20%～30%）的突出问题，导致金浸出率低（53.6%）。黄铁矿氧化效率低的主要原因包括，矿堆温度低（20～30℃）和浸出液氧化还原电位低（700～750mV）。我国紫金矿业公司开展了低品位难处理金矿的生物堆浸预氧化工业试验，矿堆温度提高至25～40℃，浸出365天，矿石中黄铁矿氧化率达到40%，氧化效率超过Newmont公司的实践；类似于Newmont公司的实践，紫金矿业公司的工业试验也是通过矿堆氧化亚铁，导致浸出液氧化还原电位较低（720～780mV）。试验虽然提高了矿堆的温度，但是较低氧化还原电位的浸出液进入矿堆后对黄铁矿的氧化效果有限，导致金的暴露不够，影响到金的氰化浸出效率。

黄铁矿氧化动力学研究表明，黄铁矿的氧化速率主要受氧化还原电位和温度控制。在生物堆浸体系中同时实现高温、高电位，可以显著提高黄铁矿的氧化速率。但是，根据铁氧化菌的生长特性，在同一个矿堆中很难同时实现亚铁的高效生物氧化与黄铁矿快速溶解。所以急需解决同时在矿堆中实现高电位和高温度的方法，这对于提高难处理浸矿的生物氧化效率具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供一种难处理金矿生物堆浸预氧化的方法，通过调控堆浸系统的温度、pH值、氧化还原电位等参数并合理匹配，实现矿堆中较高的温度和喷淋液较高的氧化还原电位，实现难处理金矿载金矿物黄铁矿的高效氧化。

本发明难处理金矿生物堆浸预氧化方法，包括以下步骤：

1）原矿石经破碎后筑堆，将筑堆后的低品位难处理金矿进行喷淋浸出，控制浸出液的温度大于45℃；

2）当浸出液pH值低于1.5时，中和浸出液使pH值至1.5～1.9；

3）将中和后的浸出液送至生物固定床，通过固定床吸附的嗜酸菌将亚铁氧化为高铁，当溶液氧化还原电位达到850mV以上后，获得高电位氧化液；

4）步骤3）所得高电位氧化液循环用于步骤1）的喷淋，直至矿石预氧化完成。

根据本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，步骤3）控制固定床温度为30～40℃，此温度范围为所用嗜酸菌生长的最适温度，从而可以保证亚铁氧化的顺利进行。

根据本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，步骤1）通过控制堆高、调整喷淋强度及喷淋时间控制所述浸出液温度大于45℃。

根据本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，步骤1）所述喷淋时间每天小于6小时，喷淋强度小于6L/m²·h；浸出液温度低于45℃时，减少喷淋时间。

本发明步骤1）所述初始喷淋液为当地酸性矿坑水，矿坑水中含有嗜酸铁硫氧化菌，菌浓度10⁵～10⁶个/mL，铁浓度为1～5g/L，pH值1.9～2.5。

根据本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，步骤2）采用石灰石进行中和。

根据本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，步骤3）所述生物固定床为通过载体吸附法将高效亚铁氧化细菌吸附固定于多孔固体载体之上，调控温度至微生物最适温度，构成生物固定床。常用的生物固定床载体可以为活性炭、生物质材料、陶粒、聚亚氨酯泡沫材料BSP、离子交换树脂、角叉藻聚糖、交联树脂等。实验中接种于固定床上的亚铁氧化微生物一般为氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌等混合菌。本发明中，高效铁氧化菌大量的附着于生物固定床上，达到对浸出液中二价铁离子的快速氧化，实现高氧化还原电位喷淋液的再生。

本发明所述中和后的浸出液，通过生物固定床再生氧化剂Fe³⁺，并提高氧化还原电位，菌种为当地矿坑水中的嗜酸铁硫氧化菌（包括氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌等），反应条件为：浸出液总铁浓度控制在10g/L之内，pH1.5～1.9，温度控制在30℃～40℃。

本发明提出了一种难处理金矿生物堆浸预氧化的方法，在矿堆外创造最佳物理化学条件，通过生物固定床高效氧化亚铁，实现高电位；通过堆浸过程多因素匹配，实现堆内高温，从而使矿石中载金矿物黄铁矿在高温、高电位下高效氧化。载金矿物黄铁矿的高效氧化，使被包裹的金得以充分暴露，从而显著提高金浸出率，并降低生产成本。

本发明的优点是：该方法工艺简单，过程参数容易控制，有效促进黄铁矿的大量溶解，提高氧化效率，降低生产成本。

附图说明

图1本发明的工艺流程示意图。

附图标记

1、破碎工序 2、堆浸预氧化 3、集液池

4、中和工序 5、生物固定床 6、喷淋池

具体实施方式

如图1所示，本发明的难处理金矿生物堆浸预氧化方法具体操如下：

难处理金矿石经破碎工序1后进入堆浸预氧化工序2，进行喷淋浸出，浸出液储存于集液池3；浸出液经中和工序4，采用石灰石进行中和，调节pH至1.5～1.9；中和后的溶液进入生物固定床5中，通过微生物催化作用，将亚铁氧化为高铁，使溶液电位大于850mV，得到高电位氧化液；将高电位氧化液储存于喷淋池6，作为生物堆浸氧化的喷淋液，用于喷淋浸出。如此循环进行，直至硫化物氧化率达到60%～90%，矿石预氧化完成。预氧化后的矿石经洗涤、碱处理后，采用氰化法将矿石中的金浸出。

以下结合具体实施例对本发明进一步说明：

实施例1

黄铁矿精矿的生物柱浸氧化试验中，黄铁矿含量94%，主要元素成分为：Fe46.9%、TS 44.47%、Si 5.51%、Al 2.28%。原矿石经挑选-破碎-浮选获取纯的黄铁矿，再经棒磨、振动等处理后筛取-20mm的精矿装柱，浸矿柱内径60mm，有效高度400mm，采用蠕动泵滴淋，蠕动泵流速为150L/m²·h。柱浸试验温度60℃，浸出液温度55℃～60℃。氧化液pH值低于1.5时，采用石灰石中和，调节pH至1.5～1.7，初始总铁浓度3.89g/L，浸出液用蠕动泵泵至以活性碳为载体，氧化亚铁钩端螺旋菌为吸附菌种的生物氧化固定床中，固定床温度为30～35℃。经固定床中的微生物氧化后，氧化还原电位控制在890～910mV，氧化液在达到以上条件时循环喷淋。反应周期为30天，30天后测得黄铁矿的溶解率为98%。

对比例1

黄铁矿精矿的生物柱浸氧化试验中，黄铁矿含量94%，主要元素成分为：Fe46.9%、TS 44.47%、Si 5.51%、Al 2.28%。原矿石经挑选-破碎-浮选获取纯的黄铁矿，再经棒磨、振动等处理后筛取-20mm的精矿装柱，浸矿柱内径60mm，有效高度400mm，采用蠕动泵滴淋，蠕动泵流速为150L/m²·h。柱浸试验温度30℃，浸出液温度25℃～30℃。氧化液pH值低于1.5时，采用石灰石中和，调节pH至1.5～1.7，初始总铁浓度4.27g/L，浸出液用蠕动泵泵至以活性碳为载体，氧化亚铁钩端螺旋菌为吸附菌种的生物氧化固定床中，固定床温度为30～35℃。经固定床中的微生物氧化后，氧化还原电位控制在900～930mV，氧化液在达到以上条件时循环喷淋。反应周期为30天，30天后测得黄铁矿的溶解率为59%。

对比例2

黄铁矿精矿的生物柱浸氧化试验中，黄铁矿含量94%，主要元素成分为：Fe46.9%、TS 44.47%、Si 5.51%、Al 2.28%。原矿石经挑选-破碎-浮选获取纯的黄铁矿，再经棒磨、振动等处理后筛取-20mm的精矿装柱，浸矿柱内径60mm，有效高度400mm，采用蠕动泵滴淋，蠕动泵流速为150L/m²·h。柱浸试验温度60℃，浸出液温度55℃～60℃。氧化液pH值低于1.5时，采用石灰石中和，调节pH至1.5～1.7，初始总铁浓度4.12g/L，浸出液接入氧化亚铁钩端螺旋菌，不经固定床氧化，直接用于循环喷淋，其氧化还原电位稳定在700～720mV。反应周期为30天，30天后测的黄铁矿的溶解率为32%。

实施例2

某低品位难处理金矿的生物堆浸预氧化工业试验中，矿石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。将矿石破碎至-20mm后筑堆，矿堆高度20米。采用间歇喷淋的方式，喷淋时间每天6小时，喷淋强度6L/m²·h；当浸出液温度低于45℃时，减少喷淋时间，维持浸出液温度在50℃～55℃。浸出初期，采用本矿酸性矿坑水喷淋，浸出液经活性炭为主要载体的固定床氧化后返回喷淋池，用于循环喷淋；活性炭固定床中的嗜酸菌主要是来自矿坑水中的铁硫氧化菌（包括氧化亚铁螺旋菌和氧化亚铁硫杆菌等）；当浸出液pH值低于1.5时，采用石灰石中和，使浸出液的pH值控制在1.5～1.9，并将铁浓度控制在小于10g/L；中和后的浸出液经集液池散热，温度控制在30～40℃，将中和后的浸出液送至活性炭为主要载体的固定床氧化，将亚铁氧化为高铁，使浸出液的氧化还原电位大于850mV后返回喷淋作业，固定床温度控制在30～40℃。经过300天的堆浸预氧化，硫化物氧化率为85.60%，之后经洗涤、碱处理、氰化浸出，矿石金浸出率为85.27%。

实施例3

某低品位难处理金矿的生物堆浸预氧化工业试验中，矿石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。将矿石破碎至-20mm后筑堆，矿堆高度15米。采用间歇喷淋的方式，喷淋时间每天6小时，喷淋强度6L/m²·h；当浸出液温度低于45℃时，减少喷淋时间，维持浸出液温度45～50℃。浸出初期，采用本矿酸性矿坑水喷淋，浸出液经活性炭为主要载体的固定床氧化后返回喷淋池，用于循环喷淋；活性炭固定床中的嗜酸菌主要是来自矿坑水中的铁硫氧化菌（包括氧化亚铁螺旋菌和氧化亚铁硫杆菌等）；当浸出液pH值低于1.5时，采用石灰石中和，使浸出液的pH值控制在1.5～1.9，并将铁浓度控制在小于10g/L；中和后的浸出液经集液池散热，温度控制在30～40℃，将中和后的浸出液送至活性炭为主要载体的固定床氧化，将亚铁氧化为高铁，使浸出液的氧化还原电位大于850mV后返回喷淋作业，固定床温度控制在30～40℃。经过300天的堆浸预氧化，硫化物氧化率为80.12%，之后经洗涤、碱处理、氰化浸出，矿石金浸出率为79.05%。

对比例3

某低品位难处理金矿的生物堆浸预氧化工业试验中，矿石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。将矿石破碎至-20mm后筑堆，矿堆高度15米；采用本矿酸性矿坑水喷淋，矿坑水中含有铁硫氧化菌；采用间歇喷淋的方式，喷淋时间每天6小时，喷淋强度6L/m²·h，浸出液温度25～30℃。当浸出液pH值低于1.5时，采用石灰石中和，使浸出液的pH值控制在1.5～1.9；中和后的浸出液未采用生物固定床氧化，直接返回喷淋作业，喷淋液的氧化还原电位700～750mV。经过300天的堆浸预氧化，硫化物氧化率为45%，之后经洗涤、碱处理、氰化浸出，矿石金浸出率为50.25%。

Claims

1.一种难处理金矿生物堆浸预氧化方法，包括以下步骤：

2）当浸出液pH值低于1.5时，中和浸出液使pH值至1.5～1.9；

2.根据权利要求1所述的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，其特征在于，步骤3）控制固定床温度为30～40℃。

3.根据权利要求1所述的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，其特征在于，步骤1）通过控制堆高、调整喷淋强度及喷淋时间控制所述浸出液温度大于45℃。

4.根据权利要求1或2所述的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，其特征在于，步骤1）所述喷淋时间每天小于6小时，喷淋强度小于6L/m²·h；当浸出液温度低于45℃时，减少喷淋时间。

5.根据权利要求1所述的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，其特征在于，步骤2）采用石灰石进行中和。

6.根据权利要求1所述的难处理金矿生物堆浸预氧化方法，其特征在于，所述生物固定床为通过载体吸附法将亚铁氧化细菌吸附固定于多孔固体载体之上，构成生物固定床。