低品位多金属硫化矿选择性生物浸出工艺

摘要

本发明提供了一种低品位多金属硫化矿选择性生物浸出工艺，其流程为：将矿物原料筑堆，采用稀酸溶液预浸，待矿堆酸度基本稳定后接入高效浸矿菌，进行浸出；当镍浸出达到80wt％以上后，进行卸堆，然后将浸渣重新筑堆，接入嗜热菌，再进行浸出；当浸出液中镍的浓度达到2.0g/L以后，将部分浸出液开路，加入硫化钠进行分步沉淀，得到硫化铜、硫化锌和硫化镍钴产品，沉淀完成后溶液加入石灰中和，中和后的浸出液中铁的浓度低于1.0g/L，可回用于浸出阶段。本发明工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、无污染，提高了有价金属回收率，实现了综合利用低品位多金属硫化矿矿产资源的目的，可获得更大的经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种低品位多金属硫化矿选择性生物浸出工艺，特别是低品位铜镍钴锌多金属硫化矿选择性生物浸出工艺。 

背景技术

随着矿产资源的不断开采，矿石逐渐趋向于贫、杂化，有毒金属离子和杂质矿物含量高，多金属伴生关系密切。在已探明的多金属矿产资源中，以铜伴生的多金属矿占大多数，铜主要以原生硫化铜矿为主，同时含有镍钴锌矿，品位较低（一般地，铜和锌含量在1wt%以下，镍在0.5wt%以下，钴在0.2wt%以下），采用现有选冶技术工艺无法开发利用。采用湿法处理技术，浸出液中铁浓度高，有价金属离子浓度低，分离、提取技术成本高，产品附加值低。不同类型矿产资源的矿物组成、化学成分、晶体结构、嵌布特性与浸出性能差异大，溶液中不同有价金属离子性质也存在一定的差异。因此，有必要提供一种能够开发低品位多金属硫化矿选择性生物浸出的新工艺，实现不同有价金属有效综合回收。 

发明内容

本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种针对低品位多金属硫化矿选择性生物浸出工艺，以解决有价金属回收率低的难题。 

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种低品位多金属矿选择性浸出工艺，包括以下步骤： 

a.选择性生物浸出：将矿物原料筑堆，采用稀酸溶液预浸，待矿堆酸度基本稳定后接入细菌Leptospirillum ferrooxidans Retech－SPL－1，向矿堆底部通气并进行酸液滴淋浸出； 

b.浸渣再浸出：当镍浸出达到80wt%以上后，进行卸堆，然后将浸渣运送至永久堆场重新筑堆，接入细菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans Retech-ETC-1，再进行酸液滴淋浸出，主要进行铜的浸出以及剩余镍钴锌的浸出； 

c.金属选择性回收：当步骤a中选择性生物浸出液中镍的浓度达到2.0g/L以后，将占总浸出液体积的15～20%的浸出液开路进入沉淀池（浸出液中一般含镍2.0～2.6g/L、锌4.5～6.0g/L、钴0.80～1.0g/L，pH为1.5～ 2.0），然后加入硫化钠进行分步沉淀，得到硫化铜、硫化锌和硫化镍钴产品，沉淀完成后溶液pH为3.5～4.0，加入石灰中和，即将pH调至中性并进一步除去浸出体系中的铁，中和后的浸出液中铁的浓度低于1.0g/L，可回用于步骤a的选择性浸出阶段。 

采用上述方法得到的硫化产品中，锌含量为60～70wt%，镍钴含量为50～60wt%。 

如上所述的浸出工艺，其中所述的细菌Leptospirillum ferrooxidans Retech－SPL－1，现已保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，地址位于武汉大学校内，保藏日期为2008年10月17日，保藏编号为CCTCCNo:M208162；该菌是锌矿专属浸矿菌，对镍浸出效果较好； 

所述的细菌Sulfolobus metallicus Retech-ETC-1，现已保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，地址位于武汉大学校内，保藏日期：2007年5月11日，保藏编号为CCTCC NO M207062；该菌是嗜热菌。 

如上所述的浸出工艺，其中步骤a中所述的筑堆，是矿堆底部铺设浸出液导流管和通气管道，将矿石破碎后进行筑堆。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，所述浸出液导流管直径110mm，所述通气管道直径50mm，相邻两根管道之间间隔2.0～3.0m。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，所述破碎是将矿石破碎至-50mm，即粒径在50mm以下。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，在筑堆时，保持矿石尽可能形成自然堆放，形成多孔洞的自然堆，有利于堆内通风和浸矿微生物的生长。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，步骤a和b中，接入的细菌菌种的菌数在10⁷个/mL以上。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，步骤a中所述的预浸所用的稀酸溶液的pH在1.0～2.0。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，步骤a中，筑成的矿堆高5～6m，通气强度0.8～1.0Nm³/m².h，滴淋强度为8～10L/m²·h，pH为1.5～2.0，氧化还原电位低于500mV（vs.SCE），可有效抑制铁的溶解。 

如上所述的浸出工艺，其中优选地，步骤b中，重新筑堆的矿堆高8～10m，滴淋强度为10～12L/m2·h，pH为1.5～2.0，氧化还原电位为460～520mV（vs.SCE）。 

本发明的有益效果在于： 

1.镍锌选择性浸出 

本发明采用选育的闪锌矿专属浸矿菌，大大促进了锌的高效溶解，锌浸出率高于85wt%。同时，也促进了镍的溶解，镍浸出率大于80wt%，相对而言，钴的浸出速度较慢，因此将浸渣转至永久堆场后继续浸出。 

2.低品位有价金属综合回收 

铜主要以原生矿形式存在，常温下浸出速率较慢，当接入嗜热菌后，铜的浸出速率加快，最后铜的浸出率达65wt%以上。而第一步浸出过程中未浸完全的镍钴锌继续溶解，进一步提高了浸出率。最终，镍钴锌浸出率接近90wt%，提高了多金属综合回收利用水平。 

3.铁的有效抑制 

生物浸出过程中，铁对有价金属分离非常不利，导致有价金属回收率降低，必须进行除铁工艺。目前，应用最广的是中和除铁工艺，但该工艺会造成镍钴锌有价金属的损失。本发明工艺中采用的常温菌，不仅可促进锌镍矿的溶解，同时能使浸出体系保持较低电位，抑制了铁的高效浸出，从源头上降低了铁的溶解量。此外，当镍钴锌金属沉淀后，溶液中pH升高，添加少量的石灰可进一步降低铁的含量，有利于浸出液高效循环浸出。 

4.产品附加值高 

由于在较低pH条件下，铁沉淀量较少，而且各金属沉淀pH不同，具有一定的选择性，硫化铜、硫化锌和硫化镍钴产品杂质含量低，产品附加值高。 

5.环境友好 

该工艺不需要经过高能耗的传统选矿富集成精矿和高温熔炼，新工艺不排放污染性大的烟尘和二氧化硫等有毒气体，设备简单、投资省、成本低、无污染，经济、环境效益显著。 

综上所述，本发明针对低品位多金属硫化矿，克服综合回收率低技术难题，提供了一种高效的选择性生物浸出工艺，提高了有价金属回收率，实现了综合利用低品位多金属硫化矿矿产资源的目的，可获得更大的经济效益。 

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。 

本发明中所用的细菌Leptospirillum ferrooxidans Retech－SPL－1，现已保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，地址位于武汉大学校内，保藏日期为2008年10月17日，保藏编号为CCTCC No:M208162； 

细菌Sulfolobus metallicus Retech-ETC-1，现已保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，地址位于武汉大学校内，保藏日期：2007年5月11日，保藏编号为CCTCC NO M207062。 

具体实施方式

本发明工艺的基本流程为：将原矿破碎后，经皮带或汽车运输至堆场；加入稀酸溶液进行预浸，pH基本稳定后接入高效浸矿菌；镍浸出率达到80%以后，进行卸堆，将浸渣运送至永久堆场，接入嗜热菌，进行铜的浸出；浸出液部分开路进入沉淀池，进行有价金属分步沉淀及中和，得到附加较高的金属硫化物，中和后的浸出液回用至浸出阶段，进行循环滴淋。 

实施例1 

国内吉林省白山镍钴矿，属于多金属硫化矿，含有镍、钴、锌、铜有价金属，铁含量较高，而且大多以黄铁矿形式存在，采用传统选冶技术，经济成本高，无回收价值。主要元素分析见表1： 

表1矿石主要元素分析 

  元素   Ni   Co   Zn   Fe   Cu   含量/%   0.24   0.04   0.45   11.22   0.18   元素/%   S   Ca   Mg   SiO₂   含量   7.24   5.38   6.45   56.64  

该矿含有大量的石英、硅酸盐，锌以闪锌矿形式存在，铜以黄铜矿形式存在，钴镍主要存在于镍黄铁矿和黄铁矿中，铁主要以黄铁矿和磁黄铁矿形式存在。 

（1）堆底铺设：浸出液导流管至少一根，采用 管道，预置朝下管壁部分不打孔眼，面积约为1/3弧面，其余打 孔眼，孔眼为梅花状；通气管道至少一根，采用 管道，相邻两根管道之间间隔3.0m。 

（2）筑堆：将矿石破碎至-50mm，采用机械式筑堆，堆高5.5m，保持矿石尽可能形成自然堆放，形成多孔洞的自然堆，有利于堆内通风和浸矿微生物的生长。 

（3）细菌接种：将筛选出的高效浸矿菌采用连续搅拌装置，进行逐级扩大培养，菌数保持10⁷个/mL以上，菌液的氧化还原电位在500mV（vs.SCE）以上；浸出初期，采用pH1.0～2.0的稀酸溶液预浸，pH基本稳定后，接入细菌。 

（4）镍钴锌矿的选择性生物浸出：浸出时通气强度为0.8～1.0Nm³/m².h，滴淋强度为8～10L/m²·h，pH为1.5～2.0，氧化还原电位低于500mV（vs.SCE），有效抑制了铁的溶解。 

（5）铜矿的生物浸出：卸堆后将堆渣运送至永久堆场重新筑堆，堆高9m，滴淋强度为10～12L/m²·h，pH为1.5～2.0，氧化还原电位为460～520mV（vs.SCE），主要进行铜的浸出和剩余镍钴锌的浸出。 

（5）金属选择性回收：当步骤（4）中的选择性浸出液中镍浓度达到2.0g/L以后，进行部分浸出液开路，进入沉淀池（浸出液中一般含镍2.0～2.6g/L、锌4.5～6.0g/L、钴0.80～1.0g/L，pH为1.5～2.0），加入硫化钠进行分步沉淀，得到硫化铜、硫化锌和硫化镍钴产品，沉淀完后溶液pH为3.5～4.0，然后加入石灰中和，将pH调至中性，进一步除去浸出体系中的铁，中和后的浸出液中铁的浓度低于1.0g/L，可回用于步骤（4）的选择性浸出阶段。 

采用上述方法得到硫化产品中，锌含量为60～70wtg%，镍钴含量50～60wt%。