預(yù)氧化工業(yè)試驗中(工藝流程如圖4)，礦石含硫5.3%、砷0.2%，金品位2.3g/t。將礦石破碎至粒度小于20mm，構(gòu)筑含金黃鐵礦浸堆，礦堆高度10米。堆浸初期，從本地酸性廢水中富集培養(yǎng)嗜酸鐵氧化細(xì)菌群(培養(yǎng)基成分:9K，1g/L FeSO4, pHl.8)，主要包括氧化亞鐵鉤端螺旋菌和氧化亞鐵硫桿菌等。菌群在生物接觸氧化池中擴大培養(yǎng)(池的體積為50000立方米，深度為I米)，池中培養(yǎng)液是用當(dāng)?shù)厮嵝詮U水添加微生物生長所需營養(yǎng)元素((NH4)2S042g/L，K2HPO40.3g/L，KC10.05g/L, MgSO40.3g/L，Ca (NO3) 20.01g/L)所配置而成；尼龍網(wǎng)袋中裝入活性炭作為微生物載體，裝置于PVC所建支架上，并放置于池中水位三分之一以下，活性炭載體占池體積的2% ;池中進(jìn)行曝氣，溶液中溶解氧濃度為4.2-6.5mg/L。72h后，當(dāng)池中溶液氧化還原電位大于或等于850mV時，抽取池中溶液的2/3進(jìn)入噴淋液池作為礦堆的噴淋液，開始噴淋。生產(chǎn)過程中，典型浸出液的pH 在 1.2-1.6，總鐵濃度 12-18g/L，F(xiàn)e2+ 濃度 1.5-3.6g/L，Eh650_680mV。當(dāng)浸出液池中溶液PH值小于1.5時，在中和池中采用石灰石中和，使浸出液的pH值控制在1.5?1.9，并將Fe3+濃度控制在小于15g/L ;將中和后的浸出液送至生物接觸氧化池中，池中溶液溫度控制在30-40°C，通過曝氣控制溶解氧濃度控制在5.0-7.lmg/L，每周檢測溶液中營養(yǎng)物質(zhì)濃度，進(jìn)行添加到適宜的濃度范圍。生物接觸氧化池中溶液的平均停留時間為48h，載體和溶液中嗜酸鐵氧化細(xì)菌將Fe2+氧化為Fe3+，浸出液的氧化還原電位大于850mV后，溶液的2/3返回噴淋作業(yè)，用礦堆浸出液補充生物接觸氧化池溶液。經(jīng)過300天的循環(huán)噴淋、堆浸預(yù)氧化，黃鐵礦氧化率為73.5%，之后經(jīng)洗滌工序、堿處理中和工序、氰化浸出工序，最終金浸出率為84.3%ο
[0040]對比例I
[0041]為了與實施例1作比較，探討生物接觸氧化池對堆浸效率促進(jìn)作用的大小，設(shè)置了試驗對比例I (工藝流程如圖5)。試驗采用傳統(tǒng)的堆浸方式，使用實施例1同樣的礦石。將礦石破碎至粒度小于20mm后，構(gòu)筑含金黃鐵礦浸堆，礦堆高度10米。實施例1所采用的各項條件一致。與實施例1相比，浸出液池中的礦堆浸出液不經(jīng)過生物接觸氧化池，直接進(jìn)入噴淋液池作為噴淋液，循環(huán)噴淋浸出。經(jīng)過300天的堆浸預(yù)氧化，黃鐵礦氧化率僅為30.3%。經(jīng)洗滌工序、堿處理中和工序、氰化浸出工序，最終礦石金浸出率僅為56.2%。
[0042]實施例2
[0043]某低品位次生銅礦的生物堆浸工業(yè)試驗中(工藝流程如圖6)，礦石成分為Cu0.37%,Fe3.59%, S5.28%。礦石中主要銅礦物為輝銅礦、銅藍(lán)和硫砷銅礦，其中輝銅礦占90%以上，黃鐵礦含量10%，主要脈石礦物為長石、石英、絹云母。次生銅礦破碎至粒度小于40mm后構(gòu)筑銅礦浸堆。試驗生產(chǎn)階段利用本地酸性廢水對銅礦浸堆連續(xù)噴淋，酸性廢水PH2.1，總鐵含量3g/L，Eh為690mV。但是由于生產(chǎn)過程中，礦堆耗酸較大，噴淋液的酸度不夠，生產(chǎn)效率較低。試驗中增加使用生物接觸氧化池(體積為1000立方米，深度10米)，利用銅礦廢石堆(銅礦浸出率85%以上，含10%左右黃鐵礦)產(chǎn)酸，用于銅礦堆的噴淋液。浸出液池中浸出液經(jīng)萃取工藝后，萃余液進(jìn)入生物接觸氧化池。然后在生物接觸氧化池中培養(yǎng)從當(dāng)?shù)亓蚧V堆浸出液中富集的嗜酸鐵氧化細(xì)菌群(富集培養(yǎng)基成分:9K培養(yǎng)基，1g/L FeSO4, pHl.5)，主要包括氧化亞鐵鉤端螺旋菌和氧化亞鐵硫桿菌等。生物接觸氧化池中添加微生物生長所需營養(yǎng)元素((NH4)2S04lg/L，K2HPO40.2g/L，KC10.03g/L, MgSO40.3g/L，Ca(NO3)20.0lg/L);尼龍網(wǎng)袋中裝入多孔陶粒作為微生物載體，放置于PVC所構(gòu)建支架中并放置于池中水位三分之一以下,其中多孔陶粒體積占池體積的20% ；池中進(jìn)行曝氣，溶液中溶解氧濃度保持在5.0-6.6mg/L,池中溶液溫度控制在30_40°C。亞鐵氧化池中Fe2+被微生物氧化為Fe3+，當(dāng)浸出液的氧化還原電位大于850mV后進(jìn)入低酸低鐵噴淋液池，作為銅礦廢石堆(Cu浸出率大于80%)的噴淋液。廢石堆浸出液直接進(jìn)入高酸高鐵噴淋液池作為銅礦堆的浸出液。然后將銅礦浸出液經(jīng)萃取工序，萃余液的PH在1.4-1.6，總鐵濃度10-14g/L，F(xiàn)e2+濃度1.2-3.3g/L，Eh663-690mV。萃余液經(jīng)生物接觸氧化池經(jīng)氧化達(dá)到Eh850mV后循環(huán)作為銅礦廢石堆的噴淋液，繼續(xù)銅礦廢石堆中黃鐵礦的氧化浸出。浸出液的PH降低為1.0左右，酸度達(dá)到18-23g/L，F(xiàn)e3+濃度達(dá)到20_25g/L。實驗過程中，生物接觸氧化池中的溫度保持在30-40°C，溶解氧濃度保持在5.0-6.6mg/L，營養(yǎng)元素也保證在適宜的范圍之內(nèi)。24_48h后，生物接觸氧化池中Eh大于850mV后，2/3用于噴淋液，然后用萃余液補充，循環(huán)往復(fù)。經(jīng)120天的堆浸，銅的浸出率達(dá)到85%。試驗中利用銅礦廢石堆中的黃鐵礦產(chǎn)酸實現(xiàn)了次生銅礦堆浸過程中的酸鐵供應(yīng)，無需再向銅礦噴淋液中額外添加硫酸，降低了生產(chǎn)成本，同時噴淋液中較高的酸鐵濃度，也大大提高了銅的浸出速率，縮短堆浸周期。
【主權(quán)項】
1.一種用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池，其特征在于，所述生物接觸氧化池包括亞鐵氧化池(4 )，在亞鐵氧化池(4 )中設(shè)置支架(7 )，支架(7 )上設(shè)置微生物載體(6 )，亞鐵氧化池底設(shè)置曝氣管路(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池，其特征在于，所述亞鐵氧化池(4)的體積為1000-50000立方米，深度1-10米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池，其特征在于，所述微生物載體(6)裝于尼龍網(wǎng)袋中，懸掛于支架(7)上，放置于亞鐵氧化池(4)中水位三分之一以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池，其特征在于，所述微生物載體(6)的體積占到亞鐵氧化池(4)體積的2%-20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池，其特征在于，所述微生物載體(6)為活性炭、多孔陶粒、廢棄礦石、沸石中的一種或多種。
6.基于權(quán)利要求1所述用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池的堆浸方法，所述方法包括以下步驟: 1)來源于當(dāng)?shù)亓蚧V堆浸出液或礦山酸性廢水的嗜酸鐵氧化細(xì)菌在亞鐵氧化池中擴大培養(yǎng)，與微生物載體接觸24-72小時，嗜酸鐵氧化細(xì)菌吸附固定于微生物載體上； 2)在亞鐵氧化池池底通過曝氣管路曝入空氣，使亞鐵氧化池中溶解氧濃度達(dá)到4-7mg/L，為嗜酸鐵氧化細(xì)菌生長提供氧氣； 3)礦堆浸出液或者礦山酸性廢水通入亞鐵氧化池中，并在池中氧化24-72小時，當(dāng)池中溶液的氧化還原電位大于或等于850mV時，抽取亞鐵氧化池中的溶液用作礦堆噴淋液； 4)再用礦堆浸出液或者礦山酸性廢水補充亞鐵氧化池中已抽走的溶液,繼續(xù)氧化Fe2+，再用于礦堆噴淋液，循環(huán)往復(fù)至礦堆氧化完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堆浸方法，其特征在于，所述嗜酸鐵氧化細(xì)菌主要包括氧化亞鐵鉤端螺旋菌和氧化亞鐵硫桿菌。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堆浸方法，其特征在于，所述亞鐵氧化池的溫度控制在30-40。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堆浸方法，其特征在于，在亞鐵氧化池中添加適合嗜酸鐵氧化細(xì)菌的營養(yǎng)物質(zhì)，使(NH4)2SO4濃度達(dá)到l_3g/L，K2HPO4濃度達(dá)到0.2-0.5g/L，KCl濃度達(dá)到 0.02-0.lg/L，MgSO4 濃度達(dá)到 0.2-0.5g/L，Ca(NO3)2 濃度達(dá)到 0.005-0.01g/L,為嗜酸鐵氧化細(xì)菌的生長提供營養(yǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堆浸方法,其特征在于，當(dāng)?shù)V堆浸出液pH值小于1.5,或Fe3+濃度大于25g/L時，用石灰中和使其pH值至1.5?2.0，F(xiàn)e3+濃度小于20g/L，然后進(jìn)入亞鐵氧化池中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池及方法，所述生物接觸氧化池包括亞鐵氧化池，在亞鐵氧化池中設(shè)置支架，支架上設(shè)置微生物載體，亞鐵氧化池底設(shè)置曝氣管路。該發(fā)明在亞鐵氧化池中，以微生物載體吸附微生物作為主體，通過曝氣、控制合適的溫度、pH、營養(yǎng)條件等，促進(jìn)微生物在生物接觸氧化池中高效的氧化Fe2+生成Fe3+，在堆浸系統(tǒng)中實現(xiàn)高的微生物活性和溶液中高的氧化還原電位，提高硫化礦氧化效率。
【IPC分類】C22B3-18
【公開號】CN104630467
【申請?zhí)枴緾N201310565584
【發(fā)明人】阮仁滿, 賈炎
【申請人】中國科學(xué)院過程工程研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月13日