铁矿中伴生金属元素的回收工艺

摘要

本发明涉及一种铁矿中伴生金属元素的回收工艺，包括步骤：用稀硫酸润湿破碎的铁矿石；对润湿的铁矿石进行Fe

说明书

技术领域

本发明涉及回收铁矿中的伴生金属的方法，特别是一种铁矿中伴生金属元素的回收工艺。

背景技术

传统对铁矿中伴生金属元素的回收有浮选选矿法，根据原始铁矿的成分含量选择有针对性的浮选抑制剂、再结合具体的浮选参数，对低品位铜、锌等进行回收的方法。

例如中国专利文献，公开号为CN101906535A，公开日为2010年12月08日，发明名称为硫铁矿中低品位铅锌的回收利用方法，包括将铅锌硫浮选分离困难的含铅锌品位低的硫铁矿矿石磨细，铅锌硫混合浮选，多次精选获得含铅锌的高品位硫精矿，将该精矿在沸腾炉中高温过氧焙烧，烟气经过除尘净化后制硫酸，烧渣成为高铁低硫型含铅锌烧渣，该烧渣加入球团粘接剂和氯化剂进行润磨，制球团，球团干燥后进行高温氯化挥发焙烧，焙烧烟气收尘得到铅锌精矿，焙烧球团矿为含铁大于58%，含铅锌小于0.3%的炼铁原料。该工艺通过铅锌硫混合浮选，多次精选，高温过氧焙烧深度脱硫，高温氯化焙烧脱铅锌，将铅锌硫浮选分离困难而大量损失于硫铁矿中的铅锌资源回收，在获得硫酸的同时，获得了合格的铁球团矿，铁资源也得到了高效利用。可明显看出，该方法主要是对铅锌资源回收和得到铁资源。

但是针对攀西地区钒钛磁铁矿，上述方法就不适合，特别该区域钒钛磁铁矿中多数伴生有铜、镍、钴等金属元素，这些金属元素主要以硫化物相存在，其余部分赋存于铁钛氧化物相和硅酸盐相中；其硫化物相种类有33种之多，但主要是黄铁矿和磁黄铁矿，占硫化物总量的90%以上。

攀西各钒钛磁铁矿矿区中硫化物含量各不相同，大概在1.5-2.1%范围内；这些硫化物在选矿过程中比较分散，不宜富集。由于磁黄铁矿、黄铁矿物化性质的差异，在选矿过程中走向不同，铁精矿中的硫化物以磁黄铁矿为主，选铁尾矿中的硫化物以黄铁矿为主。铁精矿中的磁黄铁矿不仅不易回收，还会造成铁精矿含硫量偏高。选铁尾矿中的硫化物可在选钛过程中进行浮选分离，得到少量硫钴精矿，但金属回收率偏低。

发明内容

本发明为解决目前攀西地区钒钛磁铁矿中伴生铜、镍、钴等金属元素回收难、利用率低的问题，提供了一种利用微生物溶浸回收铁矿中伴生金属元素的新工艺，该方法是针对伴生有铜、镍、钴等金属元素的铁矿石，在磨矿--磁选回收铁以前对矿石中伴生的铜、镍、钴等金属元素进行生物处理并回收的工艺，该工艺方便回收，而且可以大大提高伴生金属的回收率。

本发明的技术方案如下：

铁矿中伴生金属元素的回收工艺，其特征在于包括如下步骤：

A、将破碎好的铁矿石用稀硫酸润湿后填满防腐储料仓；

B、对步骤A处理后的铁矿石进行Fe³⁺离子氧化溶浸处理，用于收集渗流液；

C、收集步骤B处理中的渗流液的过程中：当渗流液中铜、镍、钴金属离子达到一定浓度时，渗流液被送入金属回收系统，经过金属回收系统提取金属后得到的残液返回集液池，集液池的残液被输送到调液槽；当收集的渗流液中铜、镍、钴金属离子浓度较低时，渗流液则直接进入同一调液槽；

D、对步骤C中进入调液槽的渗流液先进行酸度调节，再进行微生物培养液添加作业；

E、将经过步骤D处理后的渗流液泵入生物氧化反应器中进行Fe³⁺离子再生；再生后的渗流液经辅热装置加热至60-80℃后返回步骤B进行铁矿Fe³⁺离子氧化溶浸操作，然后继续步骤C。

所述步骤A中，铁矿石需被破碎至10mm以下，所述用于润湿的稀硫酸溶液中H⁺离子浓度为0.01-0.5mol/L，稀硫酸溶液的用量为铁矿石重量的5%。

所述步骤B中，氧化溶浸处理是采用喷淋方式进行，喷淋液为含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液，其中Fe³⁺离子浓度在0.1-0.5mol/L，H⁺离子浓度为0.01-0.5mol/L。

所述步骤B中，收集的渗流液为含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液，是将含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液通过防腐储料仓，与铁矿石中硫化物进行氧化溶浸反应，氧化溶浸反应后得到含有铜、镍、钴元素的渗流液。

步骤C中所述一定浓度为：当渗流液中镍离子、或钴离子、或铜离子的浓度不小于5g/L时，渗流液进入金属回收系统；当渗流液中镍离子、或钴离子、或铜离子的浓度小于5g/L时，渗流液进入调液槽。

所述步骤D中，用于酸度调节的试剂是硫酸，所用硫酸的浓度为1-3mol/L。

所述步骤D中，所添加的微生物培养液成分为：(NH₄)SO₄ 3 g/L、MgSO₄0.5 g/L、KCl 0.1 g/L、K₂HPO₄ 0.5 g/L、Ca(NO₃)₂ 0.01 g/L。

所述步骤E中：所采用的生物氧化反应器为铁氧化细菌经固定化处理后的逆流式恒温生化反应柱，控制温度为40℃，液体流速根据反应柱高度和横截面积计算确定；所述辅热装置为可控温电加热防腐水箱，加热完成后的含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液被泵至步骤B进行喷淋操作。

当矿石中铜、镍、钴金属元素被完全浸出后，结束喷淋溶浸作业，对防腐储料仓中的铁矿进行清水洗涤，洗涤后用振动给料机卸去防腐储料仓中铁矿并输送至后续磨矿--磁选作业。

生物冶金技术是选冶领域发展最快的一项新技术，该技术所利用的微生物对铁和硫有较强氧化作用，结合生物固化培养技术可将Fe²⁺离子快速氧化为Fe³⁺离子。众所周知，Fe³⁺离子具有较强的氧化性，可将硫化物中的镍、钴、铜等金属元素氧化溶出；因此，利用微生物对Fe²⁺离子的强氧化特性使溶浸液中Fe³⁺离子得以再生，可实现硫化物中的镍、钴、铜等金属元素的连续稳定溶出。

本发明的有益效果如下：

本发明利用含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液对铁矿石中伴生铜镍钴元素的氧化溶解作用，通过控制较高的喷淋液温度实现氧化反应的快速进行，在较短的时间内将铁矿中的伴生铜、镍、钴金属元素溶出并回收；

与此同时，对反应后的喷淋液进行生物氧化实现Fe³⁺离子的快速再生，有效降低氧化试剂消耗，节约生产成本；

整个工艺流程内溶液实现闭路循环，是清洁高效的绿色工艺；

该方法的应用推广可显著改善铁矿中的伴生铜镍钴回收效率，提高资源综合利用率，增加企业经济收入；

本发明特别适合伴生铜、镍、钴等金属元素的钒钛磁铁矿中，可以有效提高伴生铜、镍、钴等金属元素的回收率、利用率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图

其中，附图标记为：1开采得到铁矿石，2破碎操作流程，3稀硫酸润湿，4喷淋设备，5防腐储料仓，6集液池，7调液槽，8生物氧化反应器，9辅热装置，10金属回收系统。

具体实施方式

如图1所示，本发明内容制作的铁矿中伴生金属生物回收工艺原则流程。

首先按已知的方法开采铁矿石1，然后通过本回手工艺进行回收，其具体操作步骤如下：

A、将开采到的铁矿石送到破碎操作流程2，在破碎流程中将铁矿石被破碎至小于10mm；破碎好的铁矿石被输送到防腐储料仓的过程中进行稀硫酸润湿3，其具体过程为铁矿石随着皮带运输至防腐储料仓的最后阶段，运输皮带上方有喷头不断地将稀硫酸喷洒至铁矿石表面，大部分粉矿经稀硫酸润湿后将附着在粗矿石颗粒表面或自发粘结成团；铁矿石经过稀硫酸润湿后进入储料仓储存。

B、步骤A中的防腐储料仓5完全装填好后，将含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液输送到防腐储料仓，通过已知的喷淋设备4将溶液均匀分布于铁矿石表面；含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液由自重力作用逐渐渗透进铁矿石，在毛细管作用和扩散作用下由Fe³⁺离子将铁矿石中的铜、镍、钴金属元素氧化溶解，溶解后得到待收集的含有铜、镍、钴元素的渗流液；

C、收集步骤B处理中的渗流液的过程中：当渗流液中铜、镍、钴金属离子达到一定浓度时，被溶解物质通过液体渗流作用积聚至储料仓的锥形底部，渗流液被送入金属回收系统，经过金属回收系统后，得到回收的金属和残液；回收的金属可以制成合格的镍钴铜金属产品用以销售，残液返回集液池6，集液池6的残液被输送到调液槽；当收集的渗流液中铜、镍、钴金属离子浓度较低时，渗流液则直接进入同一调液槽；

D、对步骤C中进入调液槽的渗流液先进行酸度调节，再进行微生物培养液添加作业；

E、将经过步骤D处理后的渗流液泵入生物氧化反应器中进行Fe³⁺离子再生；由于Fe³⁺离子在氧化溶解铜镍钴等金属元素后被还原为Fe²⁺离子，这些富含Fe²⁺离子溶液通过固定培养有铁氧化细菌的生物氧化反应器8后，溶液中的Fe²⁺离子被快速氧化为Fe³⁺离子，实现了Fe³⁺离子的再生；再生后的含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液经辅热装置加热至60-80℃后被泵至防腐储料仓5顶部的喷淋设备4，实现整个工艺的液体闭路循环。

所述步骤A中，用于润湿的稀硫酸溶液中H⁺离子浓度为0.01-0.5mol/L，稀硫酸溶液的用量为铁矿石重量的5%。

所述步骤B中，氧化溶浸处理的喷淋液为含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液，其中Fe³⁺离子浓度在0.1-0.5mol/L，H⁺离子浓度为0.01-0.5mol/L。

步骤C中所述一定浓度为：当渗流液中镍离子、或钴离子、或铜离子的浓度不小于5g/L时，渗流液进入金属回收系统；当渗流液中镍离子、或钴离子、或铜离子的浓度小于5g/L时，渗流液进入调液槽。

所述步骤D中，用于酸度调节的试剂是硫酸，所用硫酸的浓度为3mol/L。

所述步骤D中，所添加的微生物培养液成分为：(NH₄)SO₄ 3 g/L、MgSO₄0.5 g/L、KCl 0.1 g/L、K₂HPO₄ 0.5 g/L、Ca(NO₃)₂ 0.01 g/L。

所述步骤E中：所采用的生物氧化反应器为铁氧化细菌经固定化处理后的逆流式恒温生化反应柱，控制温度为40℃，液体流速根据反应柱高度和横截面积计算确定；所述辅热装置为可控温电加热防腐水箱，加热完成后的含Fe³⁺离子的稀硫酸溶液被泵至步骤B进行喷淋操作。

众所周知，铁矿石选厂通常有多个储料仓，当一个储料仓中的伴生金属元素回收工序完成后，可转移至下一个储料仓进行伴生金属回收工序，已完成伴生金属回收的储料仓经清水洗涤后可进行卸矿运输至后续磨矿作业。如此循环往复，当储料仓数量、储量设置适当时可保障后续磨矿作业的给矿连续性，无需中断铁矿石选厂的连续工艺。

需要说明的是：集液池、调液槽、生物氧化反应器、辅热装置和金属回收系统为各储料仓共用，只需在储料仓底部设置导流设施将渗流液引流至集液池。另外，储料仓需要进行防腐处理，以避免因硫酸浸泡造成结构腐蚀，影响生产安全。