專利名稱：生物冶金過程中加硫的酸平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，特別是一種為了解決由于礦石含硫化礦物量少，細(xì)菌氧化硫化礦物產(chǎn)生的酸不足于中和礦石中耗酸脈石，溶液pH值不斷上升，當(dāng)浸出體系的pH值上升到2.5時影響了浸礦細(xì)菌的活性，影響金屬提取速率和回收率，生產(chǎn)成本高，金屬回收率低等問題所采用的一種加硫的酸平衡方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案一種生物冶金過程中加硫的酸平衡方法它是在生物冶金的生物浸出過程中，為維持浸出體系PH在1.0-2.5之間，在礦石或精礦或尾礦的生物浸出的準(zhǔn)備工序中，配加能被浸礦微生物氧化成酸的黃鐵礦的礦石或黃鐵礦精礦或硫磺。
生物浸出過程為生物堆浸過程，其加硫的酸平衡工序位于筑堆之前或造粒工序之前；生物浸出過程為生物槽浸過程，其加硫的酸平衡工序位于槽浸之前；生物浸出過程為生物攪拌浸出過程，其加硫的酸平衡工序位于生物攪拌工序之前。


圖1一種生物堆浸工藝中的加硫的酸平衡處理流程框2一種生物槽浸工藝中的加硫的酸平衡處理流程框3一種生物攪拌浸出工藝中的加硫的酸平衡處理流程框1.圖2.圖3中，1為礦石，2為黃鐵礦精礦或含黃鐵礦的礦石或元素硫，3為精礦或尾礦，4為造?；蚯驁F(tuán)，5為筑堆，6為生物堆浸，7為生物槽浸，8為生物攪拌浸出。
主要產(chǎn)酸礦物為黃鐵礦，其浸出反應(yīng)式如下從反應(yīng)式(5)、(6)可見每噸銅礦石產(chǎn)生硫酸0.0003噸。因此，從理論上計算每噸礦石耗酸量為0.18167噸硫酸。在實際的生物浸出中維持浸出體系的PH為1.7-2.0之間，所耗酸量測定的結(jié)果為每噸礦石耗酸量0.178噸硫酸和每噸礦石產(chǎn)酸量0.006噸硫酸。
根據(jù)耗酸量和產(chǎn)酸量兩者的差值0.172噸硫酸/噸礦石，計算需要添加能夠被浸礦微生物氧化并產(chǎn)生硫酸的含硫35％的黃鐵礦精礦添加量為礦石量的20％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量為礦石重量的5％，之后將破碎至-15mm的硫化銅礦石與粒度為＜200目95％、硫品位35％的黃鐵礦精礦粉或含硫99.5％的硫磺粉分別按比例100∶20、100∶5混合均勻后進(jìn)行細(xì)菌堆浸，生物冶金過程PH值保持穩(wěn)定在1.5-2.5之間，進(jìn)行生物堆浸的酸平衡處理的工藝流程見圖1所示。
按照本加硫的酸平衡方法中的計算值，并以原堆浸工藝條件進(jìn)行細(xì)菌浸出對比，pH維持在1.5-2.5之間，其浸出速度加快。當(dāng)硫化銅礦石破碎粒度為小于15mm，添加的黃鐵礦精礦粉含硫35％、粒度＜200目90％、占礦石重量的20％，采用的浸礦微生物為氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等的混合菌，浸出溫度25～38℃，堆浸周期為200天時，銅浸出率達(dá)到90％，比在浸出過程中直接采用加硫酸調(diào)節(jié)噴淋液pH值的方法銅浸出率高出15％、浸出時間縮短60天。
實施例2(低品位鎳銅礦生物槽浸的酸平衡)某硫化鎳銅鈷礦含鎳礦物主要為鎳黃鐵礦，含銅礦物以黃銅礦為主，含硫礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦。脈石礦物主要為橄欖石、輝石、蛇紋石、透閃石、綠泥石。含鎳0.66％、銅0.51％、硫2.51％、Co0.02％、MgO27.8％、CaO2.57％，在進(jìn)行生物槽浸時，酸耗量大，為了使浸出過程順利進(jìn)行，保持體系的PH值穩(wěn)定在1.5-2.5之間，采用在浸出前加硫的酸平衡工藝，其實施過程如下首先進(jìn)行礦石耗酸量的計算該礦石主要的耗酸物質(zhì)為含MgO和CaO的脈石，與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式如下(1)(2)其中CaO耗酸量為每噸礦石耗酸為0.045噸的硫酸，MgO的耗酸量為每噸礦石耗酸為0.681噸的硫酸。
鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的細(xì)菌浸出也消耗酸，其細(xì)菌浸出反應(yīng)如下根據(jù)反應(yīng)式(3)～(4)及鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的礦物含量計算得到鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的細(xì)菌浸出消耗的酸量分別為0.01654噸酸/噸礦、0.00919噸酸/噸礦。
黃鐵礦、黃銅礦的細(xì)菌浸出反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)如下(10)(11)從反應(yīng)式(7)～(12)可見，黃鐵礦、黃銅礦的細(xì)菌浸出過程是個產(chǎn)酸的過程，根據(jù)反應(yīng)式和它們的礦物量，計算得到黃鐵礦、黃銅礦的產(chǎn)酸量分別為每噸礦石產(chǎn)生0.00919噸硫酸和0.02734噸硫酸。
因此，從理論上計算每噸礦石耗酸總量為0.7152噸硫酸。在實際的生物浸出中維持浸出體系的PH為1.5-2.0之間，所耗酸量測定的結(jié)果為每噸礦石耗酸量0.4噸硫酸。
根據(jù)理論耗酸量和實測耗酸量，計算需要添加能夠被浸礦微生物氧化并產(chǎn)生硫酸的含硫35％的黃鐵礦精礦添加量為礦石量的100％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量為礦石重量的35.17％，之后將破碎至-15mm的硫化鎳銅鈷礦礦石與粒度為-200目95％、硫品位35％的黃鐵礦精礦粉或含硫99.5％的硫磺粉分別按比例1∶1、100∶35.17混合均勻后進(jìn)行細(xì)菌槽浸，生物冶金過程PH值保持穩(wěn)定在1.5-2.5之間。
進(jìn)行生物槽浸的酸平衡處理的工藝流程如圖2所示。
按照本加硫的酸平衡方法中的計算值，并以原槽浸工藝條件進(jìn)行細(xì)菌浸出對比，pH維持在1.5-2.5之間，其浸出速度加快。當(dāng)硫化鎳銅鈷礦礦石破碎粒度為小于15mm，添加的黃硫磺粉含硫99.5％，添加量占礦石重量的35.17％，采用的浸礦微生物為氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等的混合菌，浸出溫度25～38℃，當(dāng)浸出周期為150天時，鎳浸出率為85.64％、銅浸出率達(dá)到60.21％、鈷浸出率為80.00％，比在浸出過程中直接采用加硫酸調(diào)節(jié)槽浸液PH值的方法鎳浸出率高出20.45％、銅浸出率高出12.56％、鈷浸出率高出13.52％。
實施例3(銅鎳精礦生物攪拌浸出的酸平衡)某銅鎳精礦含鎳礦物主要為鎳黃鐵礦，含銅礦物以黃銅礦為主，含硫礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦。精礦中含有以鈣、鎂為主的橄欖石、輝石、蛇紋石、透閃石、綠泥石等脈石。含Ni7.53％、Cu4.92％、Co0.20％、S26.10％、Fe38.45％、MgO 3.75％、CaO 0.17％，在進(jìn)行生物攪拌浸出時，自產(chǎn)酸酸量小于耗酸量，為了使浸出過程順利進(jìn)行，保持體系的PH值穩(wěn)定在1.5-2.5之間，采用在浸出前加硫的酸平衡工藝，其實施過程如下首先進(jìn)行礦石耗酸量的計算該礦石主要的耗酸脈石為含MgO和CaO的脈石，與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式如下(1)(2)其中CaO耗酸量為每噸礦石耗酸為0.00298噸的硫酸，MgO的耗酸量為每噸礦石耗酸為0.09188噸的硫酸。
鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的細(xì)菌浸出也消耗酸，其細(xì)菌浸出反應(yīng)如下根據(jù)反應(yīng)式(3)～(4)及鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的礦物含量計算得到鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的細(xì)菌浸消耗的酸量分別為0.08873噸酸/噸礦、0.07656噸酸/噸礦。
黃鐵礦、黃銅礦的細(xì)菌浸出反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)如下(10)(11)從反應(yīng)式(7)～(12)可見，黃鐵礦、黃銅礦的細(xì)菌浸出過程是個產(chǎn)酸的過程，根據(jù)反應(yīng)式和它們的礦物量，計算得到黃鐵礦、黃銅礦的產(chǎn)酸量分別為每噸礦石產(chǎn)生0.07595噸硫酸和0.14691噸硫酸。
因此，從理論上計算每噸礦石耗酸總量為0.03729噸硫酸。在實際的生物浸出中維持浸出體系的PH為1.5-2.0之間，所耗酸量測定的結(jié)果為每噸礦石耗酸量0.025噸硫酸。
根據(jù)理論耗酸量和實測耗酸量，計算需要添加能夠被浸礦微生物氧化并產(chǎn)生硫酸的含硫35％的黃鐵礦精礦添加量為礦石量的13.92％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量為礦石重量的3.78％，之后將某銅鎳精礦與粒度為-200目95％、硫品位35％的黃鐵礦精礦粉或含硫99.5％的硫磺粉分別按比例100∶13.92、100∶3.78混合均勻后進(jìn)行細(xì)菌攪拌浸出，生物冶金過程PH值保持穩(wěn)定在1.5-2.0之間。
進(jìn)行生物攪拌浸出的酸平衡處理的工藝流程見圖3所示。
本發(fā)明加硫的酸平衡方法及計算值后，并以原精礦攪拌浸出工藝條件進(jìn)行細(xì)菌浸出對比，pH維持在1.5-2.5之間，其浸出速度加快。當(dāng)某銅鎳精礦粒度為-320目95％，添加的硫磺粉含硫99.5％，添加量占銅鎳精礦重量的3.78％，采用的浸礦微生物為中等耐熱菌，浸出礦漿溫度55～65℃，當(dāng)浸出時間為5天時，鎳浸出率達(dá)到90.28％、銅浸出率達(dá)到85.39％、鈷浸出率達(dá)到92.75％，比在浸出過程中直接采用加硫酸調(diào)節(jié)液PH值的方法鎳浸出率高出5.50％、銅浸出率高出6.76％、鈷浸出率高出6.86％。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是采用添加能夠被浸礦細(xì)菌所氧化，而且氧化產(chǎn)物之一是硫酸的含硫物質(zhì)，該方法可以使含堿性礦物質(zhì)豐富而金屬硫化物少的礦石或精礦或尾礦，在細(xì)菌浸出時酸量得到平衡，生物浸出與產(chǎn)酸同時進(jìn)行，產(chǎn)酸與耗酸同時進(jìn)行，不需補(bǔ)加硫酸，藥劑成本低，能夠使細(xì)菌浸出過程系統(tǒng)的PH值保持在細(xì)菌生長.繁殖的最佳狀態(tài)，從而提高金屬浸出率，縮短浸出周期，生產(chǎn)成本低。
權(quán)利要求
1.一種生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于在生物冶金的生物浸出過程，為維持浸出體系PH在1.0-2.5之間，在礦石或精礦或尾礦的生物浸出的準(zhǔn)備工序中，配加能與浸礦微生物氧化成酸的黃鐵礦的礦石或黃鐵礦精礦或硫磺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于生物浸出過程為生物堆浸過程，其加硫的酸平衡工序位于筑堆之前或造粒工序之前。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的生物浸出過程為生物槽浸過程，其加硫的酸平衡工序位于槽浸之前。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的生物浸出過程為生物攪拌浸出過程，其加硫的酸平衡工序位于生物攪拌工序之前。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的礦石為硫化銅礦作生物堆浸，其含方解石為礦物總量的18.30％，赤鐵礦占礦物總量的1.95％，輝銅礦含量占礦物總量的0.65％，斑銅礦含量占礦物總量的0.10％，需要添加能夠被浸礦微生物氧化并產(chǎn)生硫酸的含硫35％的黃鐵礦精礦添加量為礦石量的20％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量為礦石重量的5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的礦為硫化鎳銅鈷礦作生物槽浸，含鎳礦物主要為鎳黃鐵礦，含銅礦物以黃銅礦為主，含硫礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦，脈石礦物主要為橄欖石、輝石、蛇紋石、透閃石、綠泥石，含鎳0.66％、銅0.51％、硫2.51％、Co0.02％、MgO27.8％、CaO2.57％，需要添加能夠被浸礦微生物氧化并產(chǎn)生硫酸的含硫35％的黃鐵礦精礦添加量為礦石量的100％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量為礦石重量的35.17％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的礦為銅鎳精礦作生物攪拌浸出，銅鎳精礦含鎳礦物主要為鎳黃鐵礦，含銅礦物以黃銅礦為主，含硫礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦，精礦中含有以鈣、鎂為主的橄欖石、輝石、蛇紋石、透閃石、綠泥石等脈石，含Ni7.53％、Cu4.92％、CoO.20％、S26.10％、Fe38.45％、MgO3.75％、CaO0.17％，需要添加能夠被浸礦微生物氧化并產(chǎn)生硫酸的含硫35％的黃鐵礦精礦添加量為礦石量的13.92％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量為礦石重量的3.78％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物冶金過程中加硫的酸平衡方法，它是在生物冶金的生物浸出過程中，為維持浸出體系pH在1.0－2.5之間，在礦石或精礦或尾礦的生物浸出的準(zhǔn)備工序中，配加能被浸礦微生物氧化成酸的黃鐵礦的礦石或黃鐵礦精礦或硫磺。本發(fā)明中采用添加能夠被浸礦細(xì)菌所氧化，而且氧化產(chǎn)物之一是硫酸的含硫物質(zhì)，該方法可以使含堿性礦物質(zhì)豐富而金屬硫化物少的礦石或精礦或尾礦，在細(xì)菌浸出時酸量得到平衡，生物浸出與產(chǎn)酸同時進(jìn)行，產(chǎn)酸與耗酸同時進(jìn)行，不需補(bǔ)加硫酸，藥劑成本低，能夠使細(xì)菌浸出程系統(tǒng)的pH值保持在細(xì)菌生長，繁殖的最佳狀態(tài)，提高金屬浸出率，縮短浸出周期，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C22B3/18GK1475585SQ02128830
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者溫建康, 阮仁滿, 宋永勝 申請人:北京有色金屬研究總院