一種難處理金礦生物堆浸預氧化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及濕法冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種難處理金礦生物堆浸預氧化方法。本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，包括以下步驟：1）原礦石經(jīng)破碎后筑堆，將筑堆后的低品位難處理金礦進行噴淋浸出，控制浸出液的溫度大于45℃；2）當浸出液pH值低于1.5時，中和浸出液使pH值至1.5～1.9；3）將中和后的浸出液送至生物固定床，通過固定床吸附的嗜酸菌將亞鐵氧化為高鐵，當溶液氧化還原電位達到850mV以上后，獲得高電位氧化液；4）步驟3）所得高電位氧化液循環(huán)用于步驟1）的噴淋，直至礦石預氧化完成。本發(fā)明工藝簡單，過程參數(shù)容易控制，有效促進黃鐵礦的大量溶解，提高氧化效率，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種難處理金礦生物堆浸預氧化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濕法冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種難處理金礦生物堆浸預氧化方法，特別適用于含砷高硫、以黃鐵礦為主要載金礦物的低品位金礦的堆浸預氧化。

【背景技術(shù)】
[0002]難處理金礦預氧化技術(shù)包括焙燒法、熱壓法和生物法，主要應(yīng)用于浮選金精礦和高品位原礦的預氧化。由于對金礦的不斷開采利用，高品位易處理的金礦資源已經(jīng)越來越少，大量的低品位難處理金礦資源尚未得到有效利用。國內(nèi)外學術(shù)界和工業(yè)界一直在尋找有效利用低品位金礦的新技術(shù)，其中低成本的生物堆浸技術(shù)是最有商業(yè)化前景的技術(shù)之
O
[0003]難處理金礦中很大一類是含金硫化礦，黃鐵礦和砷黃鐵礦(毒砂)是常見的載金硫化礦，金以次顯微粒狀包裹于其中。硫化礦物溶解特性取決于其價帶特征，其中黃鐵礦的價帶由金屬原子軌道構(gòu)成，失電子并不意味Fe-S鍵斷裂，是載金礦物中最難溶解的硫化礦物。黃鐵礦的氧化遵循純電化學機理，氧化劑Fe3+從黃鐵礦價帶奪電子后，不能破壞價鍵，只能提高界面金屬的氧化勢，而金屬將與溶液中水反應(yīng)，形成金屬絡(luò)合物，所形成的金屬絡(luò)合物與黃鐵礦中硫發(fā)生表面反應(yīng)，最終生成硫酸鹽。黃鐵礦的溶解需要較高的氧化還原電位，在氧化還原電位低于800mV時，氧化速度較慢；同時黃鐵礦的氧化速度隨著溫度的升高不斷加快。美國Newmont公司于1988年開展低品位難處理金礦堆浸氧化及提金技術(shù)的研究，并從2000年開始進行5年的工業(yè)試驗與試生產(chǎn)，工業(yè)試驗與生產(chǎn)實踐表明，該技術(shù)可有效提取難處理金礦中的金，但存在黃鐵礦氧化效率低(堆浸300天，氧化率20%?30%)的突出問題，導致金浸出率低(53.6%)。黃鐵礦氧化效率低的主要原因包括，礦堆溫度低(20?30°C)和浸出液氧化還原電位低(700?750mV)。我國紫金礦業(yè)公司開展了低品位難處理金礦的生物堆浸預氧化工業(yè)試驗，礦堆溫度提高至25?40°C，浸出365天，礦石中黃鐵礦氧化率達到40%,氧化效率超過Newmont公司的實踐；類似于Newmont公司的實踐,紫金礦業(yè)公司的工業(yè)試驗也是通過礦堆氧化亞鐵，導致浸出液氧化還原電位較低(720?780mV)。試驗雖然提高了礦堆的溫度，但是較低氧化還原電位的浸出液進入礦堆后對黃鐵礦的氧化效果有限，導致金的暴露不夠，影響到金的氰化浸出效率。
[0004]黃鐵礦氧化動力學研究表明，黃鐵礦的氧化速率主要受氧化還原電位和溫度控制。在生物堆浸體系中同時實現(xiàn)高溫、高電位，可以顯著提高黃鐵礦的氧化速率。但是，根據(jù)鐵氧化菌的生長特性，在同一個礦堆中很難同時實現(xiàn)亞鐵的高效生物氧化與黃鐵礦快速溶解。所以急需解決同時在礦堆中實現(xiàn)高電位和高溫度的方法，這對于提高難處理浸礦的生物氧化效率具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決上述問題，提供一種難處理金礦生物堆浸預氧化的方法，通過調(diào)控堆浸系統(tǒng)的溫度、PH值、氧化還原電位等參數(shù)并合理匹配，實現(xiàn)礦堆中較高的溫度和噴淋液較高的氧化還原電位，實現(xiàn)難處理金礦載金礦物黃鐵礦的高效氧化。
[0006]本發(fā)明難處理金礦生物堆浸預氧化方法，包括以下步驟:
[0007]I)原礦石經(jīng)破碎后筑堆，將筑堆后的低品位難處理金礦進行噴淋浸出，控制浸出液的溫度大于45°C ；
[0008]2)當浸出液pH值低于1.5時，中和浸出液使pH值至1.5?1.9 ;
[0009]3)將中和后的浸出液送至生物固定床，通過固定床吸附的嗜酸菌將亞鐵氧化為高鐵，當溶液氧化還原電位達到850mV以上后，獲得高電位氧化液；
[0010]4)步驟3)所得高電位氧化液循環(huán)用于步驟I)的噴淋，直至礦石預氧化完成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，步驟3)控制固定床溫度為30?40°C，此溫度范圍為所用嗜酸菌生長的最適溫度，從而可以保證亞鐵氧化的順利進行。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，步驟I)通過控制堆高、調(diào)整噴淋強度及噴淋時間控制所述浸出液溫度大于45°C。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，步驟I)所述噴淋時間每天小于6小時，噴淋強度小于6L/m2.h ;浸出液溫度低于45°C時,減少噴淋時間。
[0014]本發(fā)明步驟I)所述初始噴淋液為當?shù)厮嵝缘V坑水，礦坑水中含有嗜酸鐵硫氧化菌，菌濃度15?16個/mL，鐵濃度為1?58/1，？!1值1.9?2.5。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，步驟2)采用石灰石進行中和。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，步驟3)所述生物固定床為通過載體吸附法將高效亞鐵氧化細菌吸附固定于多孔固體載體之上，調(diào)控溫度至微生物最適溫度，構(gòu)成生物固定床。常用的生物固定床載體可以為活性炭、生物質(zhì)材料、陶粒、聚亞氨酯泡沫材料BSP、離子交換樹脂、角叉藻聚糖、交聯(lián)樹脂等。實驗中接種于固定床上的亞鐵氧化微生物一般為氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵鉤端螺旋菌等混合菌。本發(fā)明中，高效鐵氧化菌大量的附著于生物固定床上，達到對浸出液中二價鐵離子的快速氧化，實現(xiàn)高氧化還原電位噴淋液的再生。
[0017]本發(fā)明所述中和后的浸出液，通過生物固定床再生氧化劑Fe3+，并提高氧化還原電位，菌種為當?shù)氐V坑水中的嗜酸鐵硫氧化菌(包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵鉤端螺旋菌等)，反應(yīng)條件為:浸出液總鐵濃度控制在10g/L之內(nèi)，pHl.5?1.9，溫度控制在30°C?40。。。
[0018]本發(fā)明提出了一種難處理金礦生物堆浸預氧化的方法，在礦堆外創(chuàng)造最佳物理化學條件，通過生物固定床高效氧化亞鐵，實現(xiàn)高電位；通過堆浸過程多因素匹配，實現(xiàn)堆內(nèi)高溫，從而使礦石中載金礦物黃鐵礦在高溫、高電位下高效氧化。載金礦物黃鐵礦的高效氧化，使被包裹的金得以充分暴露，從而顯著提高金浸出率，并降低生產(chǎn)成本。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點是:該方法工藝簡單，過程參數(shù)容易控制，有效促進黃鐵礦的大量溶解，提高氧化效率，降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1本發(fā)明的工藝流程示意圖。
[0021]附圖標記
[0022]1、破碎工序2、堆浸預氧化3、集液池
[0023]4、中和工序5、生物固定床6、噴淋池

【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的難處理金礦生物堆浸預氧化方法具體操如下:
[0025]難處理金礦石經(jīng)破碎工序I后進入堆浸預氧化工序2，進行噴淋浸出，浸出液儲存于集液池3 ;浸出液經(jīng)中和工序4，采用石灰石進行中和，調(diào)節(jié)pH至1.5?1.9 ;中和后的溶液進入生物固定床5中，通過微生物催化作用，將亞鐵氧化為高鐵，使溶液電位大于850mV，得到高電位氧化液；將高電位氧化液儲存于噴淋池6，作為生物堆浸氧化的噴淋液，用于噴淋浸出。如此循環(huán)進行，直至硫化物氧化率達到60%?90%，礦石預氧化完成。預氧化后的礦石經(jīng)洗滌、堿處理后，采用氰化法將礦石中的金浸出。
[0026]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步說明:
[0027]實施例1
[0028]黃鐵礦精礦的生物柱浸氧化試驗中，黃鐵礦含量94%，主要元素成分為:Fe46.9%、TS 44.47%、Si 5.51%、Al 2.28%。原礦石經(jīng)挑選-破碎-浮選獲取純的黃鐵礦，再經(jīng)棒磨、振動等處理后篩取-20mm的精礦裝柱，浸礦柱內(nèi)徑60mm，有效高度400mm，采用蠕動泵滴淋，蠕動泵流速為150L/m2.1ι。柱浸試驗溫度60°C，浸出液溫度55°C?60°C。氧化液PH值低于1.5時，采用石灰石中和，調(diào)節(jié)pH至1.5?1.7，初始總鐵濃度3.89g/L，浸出液用蠕動泵泵至以活性碳為載體，氧化亞鐵鉤端螺旋菌為吸附菌種的生物氧化固定床中，固定床溫度為30?35°C。經(jīng)固定床中的微生物氧化后,氧化還原電位控制在890?910mV,氧化液在達到以上條件時循環(huán)噴淋。反應(yīng)周期為30天，30天后測得黃鐵礦的溶解率為98%。
[0029]對比例I
[0030]黃鐵礦精礦的生物柱浸氧化試驗中，黃鐵礦含量94%，主要元素成分為:Fe46.9%、TS 44.47%、Si 5.51%、Al 2.28%。原礦石經(jīng)挑選-破碎-浮選獲取純的黃鐵礦，再經(jīng)棒磨、振動等處理后篩取-20mm的精礦裝柱，浸礦柱內(nèi)徑60mm，有效高度400mm，采用蠕動泵滴淋，蠕動泵流速為150L/m2.h。柱浸試驗溫度30°C，浸出液溫度25°C?30°C。氧化液PH值低于1.5時，采用石灰石中和，調(diào)節(jié)pH至1.5?1.7，初始總鐵濃度4.27g/L，浸出液用蠕動泵泵至以活性碳為載體，氧化亞鐵鉤端螺旋菌為吸附菌種的生物氧化固定床中，固定床溫度為30?35°C。經(jīng)固定床中的微生物氧化后,氧化還原電位控制在900?930mV,氧化液在達到以上條件時循環(huán)噴淋。反應(yīng)周期為30天，30天后測得黃鐵礦的溶解率為59%。
[0031]對比例2
[0032]黃鐵礦精礦的生物柱浸氧化試驗中，黃鐵礦含量94%，主要元素成分為:Fe46.9%、TS 44.47%,Si 5.51%,Al 2.28%。原礦石經(jīng)挑選-破碎-浮選獲取純的黃鐵礦，再經(jīng)棒磨、振動等處理后篩取-20mm的精礦裝柱，浸礦柱內(nèi)徑60mm，有效高度400mm，采用蠕動泵滴淋，蠕動泵流速為150L/m2 *h。柱浸試驗溫度60°C，浸出液溫度55°C?60°C。氧化液pH值低于1.5時，采用石灰石中和，調(diào)節(jié)pH至1.5?1.7，初始總鐵濃度4.12g/L，浸出液接入氧化亞鐵鉤端螺旋菌，不經(jīng)固定床氧化，直接用于循環(huán)噴淋，其氧化還原電位穩(wěn)定在700?720mV。反應(yīng)周期為30天，30天后測的黃鐵礦的溶解率為32%。
[0033]實施例2
[0034]某低品位難處理金礦的生物堆浸預氧化工業(yè)試驗中，礦石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。將礦石破碎至-20mm后筑堆，礦堆高度20米。采用間歇噴淋的方式，噴淋時間每天6小時，噴淋強度6L/m2.h ;當浸出液溫度低于45°C時，減少噴淋時間，維持浸出液溫度在50°C?55°C。浸出初期，采用本礦酸性礦坑水噴淋，浸出液經(jīng)活性炭為主要載體的固定床氧化后返回噴淋池，用于循環(huán)噴淋；活性炭固定床中的嗜酸菌主要是來自礦坑水中的鐵硫氧化菌(包括氧化亞鐵螺旋菌和氧化亞鐵硫桿菌等)；當浸出液PH值低于1.5時，采用石灰石中和，使浸出液的PH值控制在1.5?1.9，并將鐵濃度控制在小于10g/L ;中和后的浸出液經(jīng)集液池散熱，溫度控制在30?40°C，將中和后的浸出液送至活性炭為主要載體的固定床氧化，將亞鐵氧化為高鐵，使浸出液的氧化還原電位大于850mV后返回噴淋作業(yè)，固定床溫度控制在30?40°C。經(jīng)過300天的堆浸預氧化，硫化物氧化率為85.60%,之后經(jīng)洗滌、堿處理、氰化浸出，礦石金浸出率為85.27%。
[0035]實施例3
[0036]某低品位難處理金礦的生物堆浸預氧化工業(yè)試驗中，礦石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。將礦石破碎至-20mm后筑堆，礦堆高度15米。采用間歇噴淋的方式，噴淋時間每天6小時，噴淋強度6L/m2 -h ;當浸出液溫度低于45°C時，減少噴淋時間，維持浸出液溫度45?50°C。浸出初期，采用本礦酸性礦坑水噴淋，浸出液經(jīng)活性炭為主要載體的固定床氧化后返回噴淋池，用于循環(huán)噴淋；活性炭固定床中的嗜酸菌主要是來自礦坑水中的鐵硫氧化菌(包括氧化亞鐵螺旋菌和氧化亞鐵硫桿菌等)；當浸出液PH值低于1.5時，采用石灰石中和，使浸出液的PH值控制在1.5?1.9，并將鐵濃度控制在小于10g/L;中和后的浸出液經(jīng)集液池散熱，溫度控制在30?40°C，將中和后的浸出液送至活性炭為主要載體的固定床氧化，將亞鐵氧化為高鐵，使浸出液的氧化還原電位大于850mV后返回噴淋作業(yè)，固定床溫度控制在30?40°C。經(jīng)過300天的堆浸預氧化，硫化物氧化率為80.12%，之后經(jīng)洗滌、堿處理、氰化浸出，礦石金浸出率為79.05%。
[0037]對比例3
[0038]某低品位難處理金礦的生物堆浸預氧化工業(yè)試驗中，礦石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。將礦石破碎至-20mm后筑堆，礦堆高度15米；采用本礦酸性礦坑水噴淋，礦坑水中含有鐵硫氧化菌；采用間歇噴淋的方式，噴淋時間每天6小時，噴淋強度6L/m2 *h，浸出液溫度25?30°C。當浸出液pH值低于1.5時，采用石灰石中和，使浸出液的pH值控制在1.5?1.9 ;中和后的浸出液未采用生物固定床氧化，直接返回噴淋作業(yè)，噴淋液的氧化還原電位700?750mV。經(jīng)過300天的堆浸預氧化，硫化物氧化率為45%，之后經(jīng)洗滌、堿處理、氰化浸出，礦石金浸出率為50.25%。
【權(quán)利要求】
1.一種難處理金礦生物堆浸預氧化方法，包括以下步驟: 1)原礦石經(jīng)破碎后筑堆，將筑堆后的低品位難處理金礦進行噴淋浸出，控制浸出液的溫度大于45°C ； 2)當浸出液pH值低于1.5時，中和浸出液使pH值至1.5?1.9 ; 3)將中和后的浸出液送至生物固定床，通過固定床吸附的嗜酸菌將亞鐵氧化為高鐵，當溶液氧化還原電位達到850mV以上后，獲得高電位氧化液； 4)步驟3)所得高電位氧化液循環(huán)用于步驟I)的噴淋，直至礦石預氧化完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，其特征在于，步驟3)控制固定床溫度為30?40°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，其特征在于，步驟I)通過控制堆高、調(diào)整噴淋強度及噴淋時間控制所述浸出液溫度大于45°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，其特征在于，步驟I)所述噴淋時間每天小于6小時，噴淋強度小于6L/m2-h ;當浸出液溫度低于45°C時，減少噴淋時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，其特征在于，步驟2)采用石灰石進行中和。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難處理金礦生物堆浸預氧化方法，其特征在于，所述生物固定床為通過載體吸附法將亞鐵氧化細菌吸附固定于多孔固體載體之上，構(gòu)成生物固定床。
【文檔編號】C22B3/18GK104419827SQ201310389211
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】阮仁滿, 譚巧義, 孫和云, 伍贈玲, 衷水平 申請人:中國科學院過程工程研究所