含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿的生物浸出工艺

摘要

一种含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿的生物浸出工艺包括：将含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁微螺菌等的混合菌带菌水样在pH值为1.5～2.5的9K基础培养基中进行分离、培养，再在pH值为1.5～2.5的普通自来水中加入所需的被浸含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿和能够被浸矿微生物氧化并产酸的黄铁矿矿石粉或黄铁矿精矿粉或硫磺粉等进行适应性驯化培养，逐级放大培养，得到适应性驯化浸矿菌；含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿与黄铁矿矿石或黄铁矿精矿粉或硫磺粉混合，筑堆或造粒后筑堆，喷淋或滴淋含菌高铁液，自然条件下以含菌液浸出金属。浸出过程的pH值可实现自动控制，能保证浸矿微生物有较高活性，显著提高金属浸出速度和浸出率，缩短浸出周期，降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物浸矿工艺，特别是含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿的生物浸出工艺。

背景技术

在生物冶金过程中，保持浸矿微生物的活性是生物浸出工艺的技术关键，而影响浸矿微生物活性的关键因素之一是生物浸出系统的pH值。由于含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿的生物浸出耗酸量大，现有技术对浸出过程pH值的控制是采用在喷淋液或滴淋液中补加硫酸的方法进行，该方法的缺点是：浸出过程pH值由外界补充硫酸不易控制，浸矿微生物生长缓慢，活性低，金属浸出速度慢，浸出率低，浸出周期长，生产成本高，甚至无法正常进行生物浸出。另外，直接加硫酸调节浸出体系的pH值，硫酸消耗量大，药剂成本高；若建硫酸厂，则投资大，制酸费用高。

发明内容

本发明的目的是提供一种含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿的生物浸出工艺，该生物浸出工艺简单，容易实施，不需要外加硫酸，且能够保持浸矿微生物具有较高活性，提高金属浸出速度和浸出率，缩短浸出周期，降低生产成本。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

1、一种含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿的生物浸出工艺，它包括：

(1)含菌高铁液的制备：将含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌带菌水样，在pH值为1.5～2.5的9K基础培养基中进行分离、培养，再在pH值为1.5～2.5的普通自来水中加入所需要浸出的含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿和能够被浸矿微生物氧化并产酸的黄铁矿矿石粉或黄铁矿精矿粉或硫磺粉进行适应性驯化培养，逐级放大培养，得到菌浓度为10⁶～10⁹个/ml的适应性驯化浸矿菌；

(2)含碱性脉石的硫化矿矿石或精矿或尾矿与黄铁矿矿石或黄铁矿精矿粉或硫磺粉混合，筑堆，喷淋含菌高铁液，自然条件下以含菌液浸出金属。

本发明采用了含菌高铁液，其中菌种来自常用的含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌水样，这种水样可取自矿山酸性矿坑水、废矿堆溢出酸性水、尾矿库酸性水，该水样在pH值为1.5～2.5的9K基础培养基中进行分离、培养，该培养菌的生物活性为在24小时以内将含44.43g/LFe²⁺的溶液100％氧化为Fe³⁺，将还原态硫氧化成SO₄^2-。

为了使细菌适应硫化矿矿石或硫化矿精矿或尾矿的浸出及浸出中pH值的需要，经分离培养后的细菌又在含有被浸矿石和能被浸矿微生物氧化产生酸的物质黄铁矿矿石或黄铁矿精矿或硫磺的自来水中作适应性驯化培养，并对三代以上的浸矿细菌适应性驯化菌逐级放大培养，来得到需要的含菌高铁液。其中，作为驯化条件，自来水中含被浸碱性脉石的矿石用量为5％～20％，矿石中钙镁等碱性氧化物含量(总量)为2～40％，黄铁矿矿石粉或黄铁矿精矿粉的用量为5～20％，其中黄铁矿矿石粉或黄铁矿精粉的含硫量为35～45％，硫磺的用量为1～10％，硫磺含硫量为98～99.5％，上述的含量为重量百分数的。所述的硫化矿矿石或精矿或尾矿的浸菌高铁液的喷淋量为5～25L/(m²·h)筑堆表面积；所述的硫化矿矿石或精矿或尾矿的球团粒度5-25mm。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

从铜矿酸性矿坑水中采集的含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的水样，该水样的pH值为2.3，该水样在pH值为1.7～2.0的9K基础培养基中进行分离，培养，其条件为1升培养物中含(NH₄)₂SO₄ 3.0克，KCl 0.1克，K₂HPO₄ 0.5克，MgSO₄·7H₂O0.5克，Ca(NO₃)₂ 0.01克，FeSO₄·7H₂O 44.43克，PH值1.85，含菌水样接入量20％，温度30℃，摇床转速150转/分钟，菌的生物活性是自养型，以氧化二价铁和还原态硫获得能源，以空气中CO₂为碳源，以铵态氮为氮源；菌的形态为杆状、棒状；菌体大小为0.5～1.0×1.0～2.0微米。随后在pH值为1.7～2.0的普通自来水中加入粒度小于200目95％的含碱性脉石硫化铜矿石(其中方解石的含量占矿物总量的18.30％)，和黄铁矿精矿粉进行3代以上的浸矿细菌适应性驯化培养，在驯化培养中，含碱性脉石的硫化铜矿石的用量为5～20g/100ml水，黄铁矿精矿粉的用量为1～4g/100ml水，黄铁矿精矿粉中S含量为39.2％，培养条件为溶液介质为普通自来水，溶液PH值为1.7～2.0，温度30℃，摇床转速150转/分钟；之后，对第3代以上的浸矿细菌适应性驯化菌由50ml进行逐级放大培养到600m³，培养条件为：放大培养池中的温度为自然温度(18℃～25℃)，接种量为10％～20％，各级培养池的空气流量为0.06～0.1升/分钟，获得菌浓度为10⁸～10⁹/ml的适应性驯化浸矿菌。

将含有碱性脉石的硫化铜矿矿石破碎至粒度小于25mm，与粒度小于76微米占95％、硫品位39.2％的黄铁矿精矿粉按比例100∶20混合均匀后进行筑堆。筑堆高度5m，边筑堆边用pH值为1.5～2.0的放大培养好的含菌高铁液喷淋，喷淋量为10～20L/(m²·h)，当浸出液Cu²⁺离子浓度＞1.5g/L时，进入铜的萃取作业，经过240天循环喷淋浸出，铜浸出率为85％以上。

实施例2：

取来铜钴矿的酸性矿坑水，采用与实施例1相同的条件进行分离培养，其分离培养后得到的培养菌的形态为杆状、棒状，菌体大小为0.5～1.0×1.0～2.0微米、生物活性为自养型，以氧化二价铁和还原态硫获得能源，以空气中CO₂为碳源，以铵态氮为氮源，。随后在pH值为1.7～2.0的普通自来水中加入粒度为76微米占95％的含碱性脉石硫化镍钴铜矿石(其中MgO含量为28.80％，CaO含量为2.57％)，和黄铁矿精矿粉进行3代以上的浸矿细菌适应性驯化培养，在驯化培养中，含碱性脉石的硫化铜矿石的用量为2～20g/100ml水，黄铁矿精矿粉的用量为1.5～6g/100ml水，黄铁矿精矿粉中S含量为39.2％，培养条件为溶液介质为普通自来水，溶液PH值为1.7～2.0，温度30℃，摇床转速150转/分钟；之后，对第3代以上的浸矿细菌适应性驯化菌进行逐级放大培养，培养条件为放大培养池中的温度为自然温度(18℃～25℃)，接种量为10％～20％，各级培养池的空气流量为0.06～0.1升/分钟，获得菌浓度为10⁸～10⁹/ml的适应性驯化浸矿菌。

将含有碱性脉石的硫化镍钴铜矿矿石破碎至小于25mm，与粒度小于76微米占95％、硫品位39.2％的黄铁矿精矿粉按比例100∶30混合均匀后进行筑堆。筑堆高度5m，边筑堆边用pH值为1.5～2.0的放大培养好的含菌高铁液喷淋，喷淋量为10～20L/(m²·h)，当浸出液中Cu²⁺离子浓度＞1.5g/L时，进入铜的萃取作业，萃余液进入沉淀净化后分别回收镍、钴，经过150天的循环浸出，浸出率分别为镍85％、钴80％、铜70％以上。

实施例3：

同实施例1，所采用的含碱性脉石的矿石为硫化镍钴铜矿石的浮选尾矿，(其中MgO含量为29.60％，CaO含量为2.69％)，将分离后的菌在用量为10％的硫化镍钴铜矿的浮选尾矿及黄铁矿精矿粉(硫品位39.2％)进行驯化培养，之后进行逐及放大培养，得到菌浓度为10⁸～10⁹个/ml的适应性驯化浸矿菌。

将含碱性脉石的硫化镍钴铜矿的浮选尾矿，粒度小于76微米占60～70％，(其中MgO含量为29.60％，CaO含量为2.69％)，然后与粒度小于76微米占95％、硫品位39.2％的黄铁矿精矿粉按比例100∶30混合均匀后进行造粒，球团粒度为8～12mm，球团养护24～48小时再进行筑堆，筑堆高度5m，之后用PH值为1.5～2.0的放大培养好的含菌高铁液进行滴淋浸出，滴淋量为10～20L/(m²·h)，当Ni²⁺、Co²⁺、Cu²⁺离子浓度＞1.0g/L后进入后工序。经过90天，的循环浸出，上述镍、钴、铜的浸出率分别为92％、88％和78％以上。

实施例4：

同实施例3，所用矿石为含碱性脉石的硫化镍钴铜矿的浮选精矿，粒度小于76微米占85～90％，(MgO含量19.00％，CaO含量1.38％)，然后与粒度小于76微米占95％、硫品位39.2％的黄铁矿精矿粉按比例100∶15混合均匀后进行造粒，球团粒度为8～12mm，球团养护24～48小时再进行筑堆，筑堆高为5m。筑堆完成后用pH值为1.5～2.0的放大培养好的含菌高铁液进行滴淋浸出，滴淋量为10～20L/(m²·h)，当Ni²⁺、Co²⁺、Cu²⁺离子浓度＞1.0g/L后进入后工序。经过120天，的循环浸出，上述镍、钴、铜的浸出率分别为90％、85％和75％以上。

实施例5：

同实施例1，所采用的含碱性脉石的矿石为硫化铜矿石，其中方解石的含量占矿物总量的18.30％，将分离后的菌在用量为10％的硫化铜矿及5％的硫磺粉(硫品位99.5％)进行驯化培养，之后进行逐及放大培养，得到菌浓度为10⁸～10⁹个/ml的适应性驯化浸矿菌。

将含有碱性脉石的硫化铜矿矿石破碎至粒度小于25mm，与硫品位99.5％的硫磺粉按比例100∶7.9混合均匀后进行筑堆。筑堆高度5m，筑堆完成后用pH值为1.5～2.0的放大培养好的含菌高铁液滴淋，滴淋量为10～20L/(m²·h)，当浸出液Cu²⁺离子浓度＞1.5g/L时，进入铜的萃取作业，经过240天循环喷淋浸出，铜浸出率为85％以上。

本发明的优点是生物浸出工艺简单，容易实施，不需要外加硫酸，浸出过程的pH值可以实现自动控制，能够保证浸矿微生物具有较高活性，显著提高金属浸出速度和浸出率，缩短浸出周期，降低生产成本。