一種高鎂型低品位硫化鎳礦的低酸耗生物堆浸新工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高鎂型低品位硫化鎳礦的低酸耗生物堆浸新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)已探明的鎳礦點(diǎn)80余處,基礎(chǔ)儲(chǔ)量為1000萬(wàn)噸，占世界第8位,其中硫化礦占到總鎳儲(chǔ)量的86%。我國(guó)最大的硫化鎳礦金川鎳礦,鎳金屬儲(chǔ)量548萬(wàn)噸，占全國(guó)總儲(chǔ)量的68.5%，然而金川2/3以上硫化鎳礦石的平均品位只有0.6%，且礦石中MgO含量高達(dá)30?35%，是典型的高鎂型低品位硫化鎳礦。
[0003]針對(duì)高鎂型低品位硫化鎳礦，傳統(tǒng)的處理工藝為浮選一火法冶煉，然而通常由于浮選精礦中MgO含量過(guò)高，造成冶煉成本增加，而且會(huì)因此造成爐渣相粘度過(guò)大而導(dǎo)致?tīng)t子結(jié)瘤，渣相分離困難，降低冶煉回收率。在濕法浸出工藝方面，中南大學(xué)開(kāi)發(fā)了氨-銨鹽體系浸出工藝，在常壓下鎳的浸出率僅為42.86%，應(yīng)用實(shí)踐不可行。中國(guó)專利(CN102094127B)公開(kāi)了一種從高鎂型低品位硫化鎳礦中回收鎳和鎂元素的方法。將-200目礦樣與硫酸銨混合在350?450°C下煅燒I?3h后，礦樣經(jīng)水溶液浸出I?3h，浸渣再采用細(xì)菌浸出。該工藝磨礦、煅燒成本高，對(duì)于低品位硫化鎳礦不適合。在生物浸出工藝方面，中國(guó)專利(CN100422358C)通過(guò)添加黃鐵礦或硫磺粉，利用細(xì)菌自身氧化產(chǎn)酸維持含堿性脈石硫化礦的浸出，但添加黃鐵礦或硫磺粉需考慮成本及來(lái)源問(wèn)題，且對(duì)于高鎂型硫化礦(含氧化鎂大于12%)即使添加10%的黃鐵礦，也不能滿足高鎂型礦石浸出時(shí)實(shí)際的酸耗量。中南大學(xué)利用金川冶煉廠的冶煉酸性廢水完全中和礦石中的耗酸類含鎂礦物，再進(jìn)行常規(guī)生物浸出，獲得了 Ni84.6%,Co75.0%,Cu32.6%的浸出效率，但酸耗達(dá)到600kg/t礦。采用此種工藝存在以下三個(gè)問(wèn)題:①溶液中Mg含量將達(dá)到20?40g/L，是Ni含量的50?100倍，將會(huì)對(duì)溶液中N1、Mg的分離以及鎳的回收造成嚴(yán)重挑戰(zhàn)。②細(xì)菌對(duì)于高濃度的Mg2+濃度有一定的耐受限，一般超過(guò)20g/L將完全抑制細(xì)菌活性，導(dǎo)致生物浸出失敗。③酸的來(lái)源以及成本問(wèn)題。此工藝僅適合硫酸不計(jì)算成本的礦山，對(duì)于硫酸計(jì)算成本的礦山，僅硫酸消耗費(fèi)一項(xiàng)就可能超過(guò)礦石本身的價(jià)值。
[0004]因此，對(duì)于高鎂型低品位硫化鎳礦，亟需開(kāi)發(fā)一種新的工藝，解決浸出時(shí)的酸耗高和后續(xù)溶液分離的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種高鎂型低品位硫化鎳礦的低酸耗生物堆浸新工藝，可在較低鎂礦物溶解的同時(shí)保證鎳礦物的浸出。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案:
[0007]一種高鎂型低品位硫化鎳礦的低酸耗生物堆浸新工藝，其包括以下步驟:
[0008](I)礦石筑堆及預(yù)處理:將礦石粉碎成粒徑小于20mm后筑堆，并在礦堆內(nèi)埋設(shè)pH探頭，預(yù)處理用稀硫酸溶液噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液pH值達(dá)到2.5?3.0 ;
[0009](2)生物堆浸:噴淋接種入具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物，在堆浸過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部和浸出液pH值，補(bǔ)充稀硫酸以維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在3.0?5.0之間。
[0010]如上所述的低酸耗生物堆浸新工藝，優(yōu)選地，所述高鎂型低品位硫化鎳礦含鎳小于0.6%、鎂大于12%。
[0011]如上所述的低酸耗生物堆浸新工藝，優(yōu)選地，所述筑堆采用自然堆放，形成多孔洞的自然堆，礦堆單層高度為6?8m。
[0012]如上所述的低酸耗生物堆浸新工藝，優(yōu)選地，所述稀硫酸的pH值為1.0?2.0。
[0013]如上所述的低酸耗生物堆浸新工藝，優(yōu)選地，所述步驟(2)中，接種量為1.0X105個(gè)細(xì)菌/g礦?1.0X 16個(gè)細(xì)菌/g礦。
[0014]如上所述的低酸耗生物堆浸新工藝，優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述嗜酸性微生物為氧化亞鐵嗜酸硫桿菌、氧化硫嗜酸硫桿菌、嗜砷硫單胞菌中的混合菌種。
[0015]如上所述的低酸耗生物堆浸新工藝，優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述三種嗜酸性微生物為比例為30%、30%、40%。
[0016]一種高鎂型硫化銅礦的低酸耗生物堆浸新工藝，其包括以下步驟:
[0017](I)礦石筑堆及預(yù)處理:將礦石粉碎成粒徑小于20mm后筑堆，并在礦堆內(nèi)埋設(shè)pH探頭，預(yù)處理用稀硫酸溶液噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液pH值達(dá)到2.5?3.0 ;
[0018](2)生物堆浸:噴淋接種入具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物菌，在堆浸過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部和浸出液pH值，補(bǔ)充稀硫酸以維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在3.0?5.0之間。
[0019]一種高鎂型硫化鈷礦的低酸耗生物堆浸新工藝，其包括以下步驟:
[0020](I)礦石筑堆及預(yù)處理:將礦石粉碎成粒徑小于20mm后筑堆，并在礦堆內(nèi)埋設(shè)pH探頭，預(yù)處理用稀硫酸溶液噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液pH值達(dá)到2.5?3.0 ;
[0021](2)生物堆浸:噴淋接種入具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物菌，在堆浸過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部和浸出液pH值，補(bǔ)充稀硫酸以維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在3.0?5.0之間。
[0022]一種高鎂型硫化鋅礦的低酸耗生物堆浸新工藝，其包括以下步驟:
[0023](I)礦石筑堆及預(yù)處理:將礦石粉碎成粒徑小于20mm后筑堆，并在礦堆內(nèi)埋設(shè)pH探頭，預(yù)處理用稀硫酸溶液噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液pH值達(dá)到2.5?3.0 ;
[0024](2)生物堆浸:噴淋接種入具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物菌，在堆浸過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部和浸出液pH值，補(bǔ)充稀硫酸以維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在3.0?5.0之間。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的研究者發(fā)現(xiàn)，生物浸出時(shí)采用的嗜酸菌生長(zhǎng)pH值范圍較寬，通常在1.0?5.0之間，且在pH值3.0以上仍具有浸出硫化鎳礦的能力。此夕卜，針對(duì)MgO的浸出發(fā)現(xiàn)，在pH值1.0時(shí)，40天內(nèi)鎂的浸出率為60%，而pH值2.5時(shí)鎂的浸出率僅為20%。因此，可以通過(guò)控制浸出過(guò)程pH值保持在3.0以上，減少含鎂礦物溶解的同時(shí)保證鎳礦物的溶解。本發(fā)明的低酸耗生物堆浸新工藝，不同于常規(guī)生物浸出體系PH值在2.5以下，而是在高鎂型低品位硫化鎳礦浸出過(guò)程中，將浸出體系的pH值控制在3.0?5.0之間，保證嗜酸性微生物的正?；钚?，減少鎂礦物溶解速率，同時(shí)達(dá)到鎳礦物的高效浸出，并大大減少了硫酸的用量，有效節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的工藝流程框圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的筑堆結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，將高鎂型低品位硫化鎳礦經(jīng)礦石破碎1，然后進(jìn)行礦石筑堆2，在此階段噴淋PH值1.0?2.0的溶液進(jìn)行預(yù)處理，在生物堆浸階4，接種入嗜酸菌3，同時(shí)控制浸出過(guò)程PH值在3.0?5.0，最終獲得浸出液5。本發(fā)明提供的生物堆浸方法，包括以下步驟:
[0029]( I)礦石筑堆及預(yù)處理
[0030]將礦石粉碎至粒徑小于20_，然后開(kāi)始進(jìn)行筑堆。如圖2所示，在筑堆時(shí)，在堆內(nèi)埋設(shè)PH探頭1、2、3，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部pH值情況。筑堆過(guò)程中要保持礦石盡可能形成自然堆放，形成多孔洞的自然堆，有利于堆內(nèi)通風(fēng)和浸礦微生物的生長(zhǎng)，最終筑成的礦堆4，其單層高度優(yōu)選為6?Sm。預(yù)處理用pH值1.0?2.0的稀硫酸噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液PH值增長(zhǎng)緩慢。
[0031](2)生物堆浸
[0032]預(yù)處理完成后，噴淋接種入本領(lǐng)域眾所周知的具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物，并根據(jù)礦堆內(nèi)部PH探頭檢測(cè)情況和浸出液pH值情況，加入稀硫酸維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在3.0?5.0之間。
[0033]本發(fā)明方法的原理是，將浸出體系的pH值控制在3.0?5.0之間，保證嗜酸性微生物的正?；钚?，減少鎂礦物溶解速率，同時(shí)達(dá)到鎳礦物的高效浸出。
[0034]以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]某高鎂型低品位硫化鎳礦，含鎳0.21%、鎂23.24%，鎳礦物主要以鎳黃鐵礦(0.40%)的形式存在，鎂礦物主要以橄欖石(48.80%)和蛇紋石(29.63%)的形式存在。
[0037](I)礦石筑堆及預(yù)處理
[0038]將礦石粉碎至粒徑小于20mm，然后開(kāi)始進(jìn)行筑堆。在筑堆過(guò)程中，在堆內(nèi)埋設(shè)pH探頭，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部PH值情況。筑堆過(guò)程中要保持礦石盡可能形成自然堆放，形成多孔洞的自然堆，有利于堆內(nèi)通風(fēng)和浸礦微生物的生長(zhǎng)，其單層高度為Sm。預(yù)處理用pH值1.0的稀硫酸噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液pH值增長(zhǎng)緩慢。
[0039](2)生物堆浸
[0040]礦堆內(nèi)部和浸出液pH值達(dá)到2.5，噴淋接種入具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物，即氧化亞鐵嗜酸硫桿菌、氧化硫嗜酸硫桿菌和嗜砷硫單胞菌，比例為30%、30%、40%，接種量為1.0 X 15個(gè)細(xì)菌/g礦，并根據(jù)礦堆內(nèi)部pH探頭檢測(cè)情況和浸出液pH值情況，加入稀硫酸維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在2.0。經(jīng)過(guò)600天的浸出，鎳的浸出率為82%，鎂的浸出率為64%，酸耗為700kg濃硫酸/t礦。
[0041]實(shí)施例2
[0042]某高鎂型低品位硫化鎳礦，含鎳0.21%、鎂23.24%，鎳礦物主要以鎳黃鐵礦(0.40%)的形式存在，鎂礦物主要以橄欖石(48.80%)和蛇紋石(29.63%)的形式存在。
[0043](I)礦石筑堆及預(yù)處理
[0044]將礦石粉碎至粒徑小于20mm，然后開(kāi)始進(jìn)行筑堆。在筑堆過(guò)程中，在堆內(nèi)埋設(shè)pH探頭，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦堆內(nèi)部PH值情況。筑堆過(guò)程中要保持礦石盡可能形成自然堆放，形成多孔洞的自然堆，有利于堆內(nèi)通風(fēng)和浸礦微生物的生長(zhǎng)，其單層高度為Sm。預(yù)處理用pH值1.0的稀硫酸噴淋礦堆，至礦堆內(nèi)部和浸出液pH值增長(zhǎng)緩慢。
[0045](2)生物堆浸
[0046]礦堆內(nèi)部和浸出液pH值達(dá)到2.5，噴淋接種入具有鐵硫氧化能力的嗜酸性微生物，即氧化亞鐵嗜酸硫桿菌、氧化硫嗜酸硫桿菌和嗜砷硫單胞菌，比例為30%、30%、40%，接種量為1.0 X 15個(gè)細(xì)菌/g礦，并根據(jù)礦堆內(nèi)部pH探頭檢測(cè)情況和浸出液pH值情況，加入稀硫酸維持礦堆內(nèi)部和浸出液pH值在3.0。經(jīng)過(guò)600天的浸出，鎳的浸出率為80%，鎂的浸出率為29%