CN116043014A - 一种矿石联合浸出的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿石联合浸出的方法，所述方法包括如下步骤：(1)第一矿石经喷淋液生物堆浸处理，所得浸出液与第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属的浸出液；(2)步骤(1)所得含目标金属的浸出液经提取处理，得到目标金属与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中；矿石经分类得到步骤(1)所述第一矿石与第二矿石；所述分类包括品位分类、矿物分类或渗透性分类中的任意一种。本发明通过分别处理不同品位、不同类型或不同性质的矿石，实现了各类矿石的高效、经济性浸出；利用生物堆浸微生物氧化产酸产铁为搅拌浸出提供高电位酸性三价铁溶液，显著提高了目标金属浸出率。

Description

一种矿石联合浸出的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种矿石联合浸出的方法。
背景技术
硫酸湿法冶金常被用于铜矿提取、铀矿提取、钴矿提取或硫化物包裹金矿预氧化等工艺中，常见提取的工艺形式主要包括堆浸和搅拌浸出。在实际工业生产中，由于矿体中矿石品位、矿物类型及矿石性质的差异性，不同品位及不同性质的矿石往往需要两种工艺方法分别进行处理。
CN 113088690A公开了一种高碱性脉石低品位氧化铜矿搅拌浸出的方法，该矿物中钙、镁所形成的碱性脉石约占矿石中总矿物的15-55％，普遍存在含钙镁高、氧化率高、泥含量高及品位低的“三高一低”特征，采用含EDTA或EDTA盐的水溶液搅拌浸出高碱性脉石低品位氧化铜矿，浸出过程对环境友好且操作简便。
CN 102191377A公开了一种红土镍矿堆浸方法，所述堆浸方法包括以下步骤：(1)对矿石进行破碎、洗矿、分级，将分级后的矿石装入多个堆浸池中；(2)将新配的浸矿剂加入第一个浸出池中对矿石进行镍的浸提，浸出液通过出液口收集至储液池中；(3)将上一步骤收集的浸出液输送至下一个浸出池中对矿石进行镍的浸提，浸出液通过出液口收集至储液池中；(4)重复步骤(3)，直到浸出液中镍的浓度达到预设浓度后，将浸出液送去提纯工序；(5)重复步骤(2)。该发明采用多个浸出池串联，使浸矿剂的有效成份得到了充分利用，提高了后续镍金属的提取效率。
但上述发明采用单一的堆浸或搅拌浸出会存在一些弊端，如堆浸产出的浸出液目标金属浓度不够高、酸度及氧化剂浓度不易调节、回收率低于搅拌浸出、处理高品位矿石优势不明显、部分渗透性不佳的矿石难以堆浸处理或浸出时间较长；而搅拌浸出工艺在浸出过程中反应时间短，被消耗的三价铁不能被及时再生，需要额外的氧化剂添加；还存在成本较高以及不适宜处理低品位矿石的缺陷。
另外，在铜、铀及其它矿物酸浸过程中，硫酸可以作为溶剂，将一部分矿物溶解，同时需要氧化剂三价铁参与矿物的氧化过程。氧化过程中三价铁被还原为二价铁，但在酸性条件下，二价铁被氧化为三价铁的速率较慢，不能满足生产需要，往往需要其它强氧化剂，如双氧水、次氯酸钠等将二价铁氧化后继续用于矿物的氧化。CN 102816927A公开了一种高效除去红土镍矿浸出液中铁的方法，经硫酸浸出后，用双氧水处理浸出液，使浸出液中的二价铁氧化为三价铁，再在浸出液中加入双飞粉浆料进行沉铁，固液分离后，得到渣料和除铁后的浸出液，从而完成红土镍矿浸出液的高效除铁。而微生物可以实现低成本的三价铁再生得到高电位浸提液。
因此针对现有技术的不足，需要提供一种能够实现不同品位或性质的矿石的高效浸出的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿石联合浸出的方法，将生物堆浸与搅拌浸出联合应用，实现了不同品位、不同类型或不同性质矿石的优化浸出；同时通过溶液耦合及循环，结合堆浸过程中微生物的作用，为搅拌浸出提供高电位酸性三价铁溶液，保证搅拌浸出的高效浸出。本发明工艺方法简单高效，可以显著提高经济效益，资源利用率高。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种矿石联合浸出的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)第一矿石经喷淋液生物堆浸处理，所得浸出液与第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属的浸出液；
(2)步骤(1)所得含目标金属的浸出液经提取处理，得到目标金属与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中；
矿石经分类得到步骤(1)所述第一矿石与第二矿石；所述分类包括品位分类、矿物分类或渗透性分类中的任意一种。
本发明提供的方法，基于生物堆浸及搅拌浸出的工艺特点及适合的处理对象，分别处理不同品位、不同类型或不同性质的矿石，从而实现各类矿石的高效、经济性浸出；同时本发明通过生物堆浸与搅拌浸出的溶液耦合、循环，利用生物堆浸为搅拌浸出提供高电位酸性三价铁溶液，促进了搅拌浸出的效率提升，并提高了水资源及硫酸利用率，提高了浸出液金属浓度。
优选地，所述矿石包括铜矿、铀矿、镍矿或钴矿中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括铜矿与铀矿的组合，镍矿与钴矿的组合，铜矿、镍矿与钴矿的组合，或铜矿、铀矿、镍矿与钴矿的组合。
优选地，所述品位分类后所得第一矿石的品位中，铜品位<0.3％，铀品位<300ppm，镍品位<0.3％，钴品位<0.3％；第二矿石的品位中，铜品位≥0.3％，铀品位≥300ppm，镍品位≥0.3％，钴品位≥0.3％。
所述第一矿石的品位中铜品位<0.3％，例如可以是0.2％、0.1％或0.05％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一矿石的品位中铀品位<300ppm，例如可以是250ppm、200ppm或150ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一矿石的品位中镍品位<0.3％，例如可以是0.2％、0.1％或0.05％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一矿石的品位中钴品位<0.3％，例如可以是0.2％、0.1％或0.05％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第二矿石的品位中铜品位≥0.3％，例如可以是0.3％、0.4％或0.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第二矿石的品位中铀品位≥300ppm，例如可以是300ppm、350ppm或400ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第二矿石的品位中镍品位≥0.3％，例如可以是0.3％、0.4％或0.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第二矿石的品位中钴品位≥0.3％，例如可以是0.3％、0.4％或0.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述矿物分类后所得第一矿石包括硫化矿，第二矿石包括氧化矿。
优选地，所述矿物分类后渗透系数>1×10-3cm/s的矿石作为第一矿石，渗透系数<1×10-3cm/s的矿石进行筛分和/或洗矿，所得粒径>1mm的矿石作为第一矿石，粒径<1mm的矿石作为第二矿石。
所述渗透系数>1×10-3cm/s，例如可以是2×10-3cm/s、3×10-3cm/s或4×10-3cm/s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述渗透系数<1×10-3cm/s，例如可以是0.8×10-3cm/s、0.5×10-3cm/s或0.3×10-3cm/s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述粒径>1mm，例如可以是1.5mm、2mm或3mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述粒径<1mm，例如可以是0.9mm、0.5mm或0.2mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中，生物堆浸及搅拌浸出工艺的选择可以基于矿石的目标金属品位，低品位矿石采用生物堆浸的方式，高品位采用搅拌浸出的方式；也可以基于矿物种类，硫化矿采用生物堆浸的方式，氧化矿采用搅拌浸出的方式；也可以基于矿石的性质，渗透性较好的矿石采用生物堆浸的方式，渗透性不足的矿石，无法采用生物堆浸直接处理，通过筛分和/或洗矿，粗粒矿石用于生物堆浸，细粒矿石采用搅拌浸出的工艺。
优选地，步骤(1)所述喷淋液包括含浸矿微生物的硫酸溶液。
优选地，所述浸矿微生物包括嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物。
在硫酸溶液中接种嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物，其中亚铁氧化微生物通过氧化亚铁生成三价铁为反应过程提供氧化剂，同时硫氧化微生物通过氧化浸出过程所产生的硫中间产物，保证了反应的持续进行；所述嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物来源于矿山酸性废水培养或微生物种质资源库。
优选地，步骤(1)所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中溶液的pH值均在1-3，例如可以是1、2或3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述溶液的pH值通过加入硫酸、硫化物或硫粉中的任意一种或至少两种的组合进行控制，典型但非限制性的组合包括硫酸与硫化物的组合，硫化物与硫粉的组合，或硫酸、硫化物与硫粉的组合。
本发明中，通过添加硫酸、硫化物或硫粉对溶液的pH进行控制，可以保证浸矿微生物的高活性，产出硫酸，同时可以维持生物堆浸处理过程中的酸度。
优选地，步骤(1)所述生物堆浸处理的方式为单层或多层。
优选地，步骤(1)所述第一矿石经破碎处理至破碎粒度P80为8-200mm，例如可以是8mm、50mm、100mm、150mm或200mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第二矿石经破碎处理至破碎粒度P80为20-200μm，例如可以是20μm、75μm、100μm、150μm或200μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述浸出液的目标金属浓度至富集提纯工序的目标浓度，部分直接作为含目标金属的浸出液。
优选地，步骤(2)所述提取处理包括第一提取处理或第二提取处理。
优选地，所述第一提取处理包括萃取与电积。
优选地，所述第二提取处理包括依次进行的吸附、萃取以及沉淀。
所述第一提取处理的工序可以用于提取铜，第二提取处理的工序可以用于提取铀、钴或镍，实现不同目标金属的高效提取。
优选地，步骤(2)所述循环回用至溶液杂质含量超过标准限定含量或溶液膨胀，对尾液进行外排处理。
作为本发明所述的方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)矿石经品位分类、矿物分类或渗透性分类中的任意一种得到第一矿石与第二矿石；所述第一矿石经破碎处理至破碎粒度P80为8-200mm，然后与含浸矿微生物的硫酸溶液进行单层或多层生物堆浸处理，所得浸出液与经破碎处理至破碎粒度P80为20-200μm的第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属的浸出液；
所述品位分类后所得第一矿石的品位中，铜品位<0.3％，铀品位<300ppm，镍品位<0.3％，钴品位<0.3％；第二矿石的品位中，铜品位≥0.3％，铀品位≥300ppm，镍品位≥0.3％，钴品位≥0.3％；所述矿物分类后所得第一矿石包括硫化矿，第二矿石包括氧化矿；所述渗透性分类后渗透系数>1×10-3cm/s的矿石作为第一矿石，渗透系数<1×10-3cm/s的矿石进行筛分和/或洗矿，所得粒径>1mm的矿石作为第一矿石，粒径<1mm的矿石作为第二矿石；所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中通过加入硫酸、硫化物或硫粉中的任意一种或至少两种的组合控制溶液的pH值均在1-3；所述浸出液的目标金属浓度至富集提纯工序的目标浓度，部分直接作为含目标金属的浸出液；
(2)步骤(1)所得含目标金属的浸出液经第一提取处理或第二提取处理，得到目标金属与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中，所述循环回用至溶液杂质含量超过标准限定含量或溶液膨胀，对尾液进行外排处理。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的矿石联合浸出的方法，基于生物堆浸及搅拌浸出的工艺特点及适合的处理对象，分别处理不同品位、不同类型或不同性质的矿石，从而实现各类矿石的高效、经济性浸出；同时本发明通过生物堆浸与搅拌浸出的溶液耦合、循环，利用生物堆浸微生物氧化产酸产铁为搅拌浸出提供高电位酸性三价铁溶液，促进了搅拌浸出的效率提升，并提高了水资源及硫酸利用率，提高了浸出液金属浓度与目标金属浸出率。本发明所述方法简单高效，显著提高了经济效率与资源利用率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种矿石联合浸出的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)铜矿经矿物分类得到硫化铜矿与氧化铜矿；所述硫化铜矿经破碎处理至破碎粒度P80为50mm，然后与含嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物菌剂的硫酸溶液进行单层生物堆浸处理，所得浸出液与经破碎处理至破碎粒度P80为100mm、磨矿至P80为75μm的氧化铜矿进行搅拌浸出处理，得到含目标金属铜的浸出液；
所述硫化铜矿主要为辉铜矿，矿石成分为Cu 0.43％，Fe 2.59％，S 1.28％，黄铁矿2％；所述氧化铜矿主要为孔雀石，矿石成分为Cu 0.83％，Fe 3.1％；所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中通过加入硫酸控制溶液的pH值均在1.2-2；
(2)步骤(1)所得含目标金属铜的浸出液经萃取与电积，得到目标金属铜与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中，所述循环回用至溶液杂质含量达12％，对尾液进行外排处理。
所述硫化铜矿的生物堆浸处理周期为245天，铜浸出率为83.5％；氧化铜矿的铜浸出率为92.5％。
实施例2
本实施例提供了一种矿石联合浸出的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)铀矿经品位分类得到品位<300ppm的第一矿石与品位≥300ppm的第二矿石；所述第一矿石经破碎处理至破碎粒度P80为200mm，然后与含嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物菌剂的硫酸溶液进行多层生物堆浸处理，所得浸出液与经破碎处理至破碎粒度P80为200μm的第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属铀的浸出液；所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中通过加入硫粉控制溶液的pH值均在1-1.2；
(2)步骤(1)所得含目标金属铀的浸出液经吸附、萃取以及沉淀，得到目标金属铀与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中，所述循环回用至溶液膨胀，对尾液进行外排处理。
所述第一矿石的生物堆浸处理周期为85天，铀浸出率为89.2％；第二矿石的铀浸出率为92.5％。
实施例3
本实施例提供了一种矿石联合浸出的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)镍矿经渗透性分类后所得渗透系数>1×10-3cm/s的矿石作为第一矿石，渗透系数<1×10-3cm/s的矿石依次经破碎处理至破碎粒度P80为60mm、洗矿，所得粒径>1mm的矿石作为第一矿石，粒径<1mm的矿石作为第二矿石；所述第一矿石与含嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物菌剂的硫酸溶液进行单层生物堆浸处理，所得浸出液与第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属镍的浸出液；所述浸出液的目标金属镍浓度至富集提纯工序的目标浓度时部分直接作为含目标金属镍的浸出液；所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中通过加入硫酸控制溶液的pH值均在2-3；
(2)步骤(1)所得含目标金属镍的浸出液经吸附、萃取以及沉淀，得到目标金属镍与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中，所述循环回用至溶液膨胀，对尾液进行外排处理。
所述第一矿石的生物堆浸处理周期为45天，镍浸出率为89.5％；第二矿石的镍浸出率为91.6％。
实施例4
本实施例提供了一种矿石联合浸出的方法，与实施例1的区别在于，将步骤(1)所述含嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物菌剂的硫酸溶液替换为单一的硫酸溶液，其余均与实施例1相同。
本实施例中由于未在喷淋液中接种浸矿微生物，使得硫化矿物氧化较慢，产酸产铁量不足，硫化铜矿的铜浸出率为62.8％；氧化铜矿的铜浸出率为79.2％。
对比例1
本对比例提供了一种矿石浸出的方法，与实施例1的区别在于，将步骤(1)所述铜矿直接进行单一的生物堆浸处理步骤，其余均与实施例1相同。
本对比例中由于未对铜矿进行矿物类型的分类，硫化矿物与氧化矿浸出周期不同，相互影响，微生物活性不足，最终硫化矿物氧化率较低，铜矿的铜浸出率为68.8％。
对比例2
本对比例提供了一种矿石浸出的方法，与实施例2的区别在于，将步骤(1)所述铀矿直接进行单一的搅拌浸出处理步骤，其余均与实施例2相同。
本对比例中由于未对铀矿进行品位分类，使得总体生产成本较高，且由于铁未能及时氧化成三价铁，造成铀浸出率不足，铀浸出率为68.2％。
对比例3
本对比例提供了一种矿石浸出的方法，与实施例3的区别在于，将步骤(1)所述镍矿直接进行单一的生物堆浸处理步骤，其余均与实施例3相同。
本对比例中由于未对镍矿进行渗透性分类，使得堆浸渗透性显著不足，镍的浸出率为53.3％。
综上所述，本发明提供的矿石联合浸出的方法，基于生物堆浸及搅拌浸出的工艺特点及适合的处理对象，分别处理不同品位、不同类型或不同性质的矿石，从而实现各类矿石的高效、经济性浸出；同时本发明通过生物堆浸与搅拌浸出的溶液耦合、循环，利用生物堆浸微生物氧化产酸产铁为搅拌浸出提供高电位酸性三价铁溶液，促进了搅拌浸出的效率提升，并提高了水资源及硫酸利用率，提高了浸出液金属浓度与目标金属浸出率。本发明所述方法简单高效，显著提高了经济效率与资源利用率。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种矿石联合浸出的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)第一矿石经喷淋液生物堆浸处理，所得浸出液与第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属的浸出液；
(2)步骤(1)所得含目标金属的浸出液经提取处理，得到目标金属与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中；
矿石经分类得到步骤(1)所述第一矿石与第二矿石；所述分类包括品位分类、矿物分类或渗透性分类中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿石包括铜矿、铀矿、镍矿或钴矿中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述品位分类后所得第一矿石的品位中，铜品位<0.3％，铀品位<300ppm，镍品位<0.3％，钴品位<0.3％；第二矿石的品位中，铜品位≥0.3％，铀品位≥300ppm，镍品位≥0.3％，钴品位≥0.3％；
优选地，所述矿物分类后所得第一矿石包括硫化矿，第二矿石包括氧化矿；
优选地，所述渗透性分类后渗透系数>1×10-3cm/s的矿石作为第一矿石，渗透系数<1×10-3cm/s的矿石进行筛分和/或洗矿，所得粒径>1mm的矿石作为第一矿石，粒径<1mm的矿石作为第二矿石。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述喷淋液包括含浸矿微生物的硫酸溶液；
优选地，所述浸矿微生物包括嗜酸铁氧化微生物与硫氧化微生物；
优选地，步骤(1)所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中溶液的pH值均在1-3；
优选地，所述溶液的pH值通过加入硫酸、硫化物或硫粉中的任意一种或至少两种的组合进行控制。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述生物堆浸处理的方式为单层或多层。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述第一矿石经破碎处理至破碎粒度P80为8-200mm；
优选地，步骤(1)所述第二矿石经破碎处理至破碎粒度P80为20-200μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出液的目标金属浓度至富集提纯工序的目标浓度，部分直接作为含目标金属的浸出液。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述提取处理包括第一提取处理或第二提取处理；
优选地，所述第一提取处理包括萃取与电积；
优选地，所述第二提取处理包括依次进行的吸附、萃取以及沉淀。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述循环回用至溶液杂质含量超过标准限定含量或溶液膨胀，对尾液进行外排处理。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)矿石经品位分类、矿物分类或渗透性分类中的任意一种得到第一矿石与第二矿石；所述第一矿石经破碎处理至破碎粒度P80为8-200mm，然后与含浸矿微生物的硫酸溶液进行单层或多层生物堆浸处理，所得浸出液与经破碎处理至破碎粒度P80为20-200μm的第二矿石进行搅拌浸出处理，得到含目标金属的浸出液；
所述品位分类后所得第一矿石的品位中，铜品位<0.3％，铀品位<300ppm，镍品位<0.3％，钴品位<0.3％；第二矿石的品位中，铜品位≥0.3％，铀品位≥300ppm，镍品位≥0.3％，钴品位≥0.3％；所述矿物分类后所得第一矿石包括硫化矿，第二矿石包括氧化矿；所述渗透性分类后渗透系数>1×10-3cm/s的矿石作为第一矿石，渗透系数<1×10-3cm/s的矿石进行筛分和/或洗矿，所得粒径>1mm的矿石作为第一矿石，粒径<1mm的矿石作为第二矿石；所述生物堆浸处理与搅拌浸出处理中通过加入硫酸、硫化物或硫粉中的任意一种或至少两种的组合控制溶液的pH值均在1-3；所述浸出液的目标金属浓度至富集提纯工序的目标浓度，部分直接作为含目标金属的浸出液；
(2)步骤(1)所得含目标金属的浸出液经第一提取处理或第二提取处理，得到目标金属与尾液；所得尾液作为喷淋液循环回用于步骤(1)中，所述循环回用至溶液杂质含量超过标准限定含量或溶液膨胀，对尾液进行外排处理。
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