專利名稱：一種微生物預(yù)氧化浸出硫精礦制酸高砷燒渣中低品位金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項(xiàng)目屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，是一種微生物冶金新技術(shù)。
背景技術(shù)：
高砷難處理金礦的金或以微細(xì)粒金鑲嵌于砷黃鐵礦、黃鐵礦或沉淀于硫化礦物晶粒間，或金粒以不溶體形式包裹于硫化礦物中，浸出難度較大，通常以預(yù)氧化后氰化法浸出為主。國(guó)內(nèi)很多機(jī)構(gòu)和企業(yè)取得了一定成效?；?、冶煉廢渣中的含砷難處理金渣中的金，以復(fù)雜方式包裹于碳酸鹽、硫化物、 鐵化物、硅酸鹽的中，浸出難度十分大，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)采取焙燒預(yù)處理、濕法加壓氧化預(yù)處理、微波預(yù)處理氰化浸金、堿浸除砷預(yù)處理氰化浸出等方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，破壞包裹金的碳酸鹽、硫化物、鐵質(zhì)物、硅酸鹽，使金得以暴露，提高浸出率，盡管如此，浸出率仍然較低， 即使高砷廢渣中的金的經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較可觀，卻難于開發(fā)，大部分含金3%以下的低品位渣只能廢棄。主要原因一是傳統(tǒng)氰化法對(duì)該物料浸出效果較差，約30-40%浸出率，資源利用率太低、無(wú)開發(fā)價(jià)值；二是工藝的選擇需考慮環(huán)境保護(hù)，工藝流程的環(huán)保措施是否能較好控制，廢渣如何無(wú)害化、廢水如何處理等都是十分敏感的問題。利用硫精礦沸騰焙燒制酸工藝，煙塵灰水洗會(huì)產(chǎn)生含金1-5克的含砷廢渣，俗稱制酸燒渣。該類燒渣中的金被碳酸鹽、硅酸鹽、鐵質(zhì)物等反復(fù)包裹，包裹十分嚴(yán)密，浸出難度大，氰化浸出率在30 %以內(nèi)，回收價(jià)值低，成為冶煉界的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要內(nèi)容是利用細(xì)菌預(yù)氧化浸出高砷硫精礦制酸燒渣中金，該技術(shù)的核心是利用氧化亞鐵硫桿菌和硫化裂片菌等多種微生物，在酸性條件下，通過(guò)空氣中的氧氣將包裹金的碳酸鹽、硫化物、鐵質(zhì)物和部分硅酸鹽解包，氧化成硫酸鹽，堿式硫酸鹽或砷酸鹽， 達(dá)到暴露金的目的。細(xì)菌的作用實(shí)質(zhì)上是催化亞鐵離子和還原態(tài)硫物質(zhì)的氧化，而細(xì)菌自身則從這種放熱的氧化反應(yīng)中獲得維持其生長(zhǎng)所需的能量，促進(jìn)了其生長(zhǎng)和繁殖。一般研究認(rèn)為，細(xì)菌氧化機(jī)理包括直接氧化，間接氧化2種，其中細(xì)菌的直接氧化作用是主要的。直接氧化細(xì)菌產(chǎn)生的酶與物料表面接觸的氧化作用。4Fe2++02+4H+ = 4Fe3++2H204FeAsS+1302+6H20 = 4Fe2++12H++4AS043>4S042_間接氧化FeS2+2Fe3+ = 3Fe2++2S4Fe2++02+4H+ = 4Fe3++2H20HAs02+2Fe3++2H20 = As0:+2Fe2++5H+2S+302+2H20 = 4H.+2S042-
4FeAsS+8Fe3++6H20+502 = 4AS043>12Fe2++4S+12H+4Fe2++02+4H+ = 4Fe3++2H20CaC03+H+ — Ca2++HC03"CaC03+H2C03 — Ca2++2HC03"從以上反應(yīng)可見，細(xì)菌浸出能夠不斷產(chǎn)生硫酸高鐵和硫酸，礦石中的i^、S和As經(jīng)過(guò)細(xì)菌氧化作用，分別氧化成狗3+、SO42-和As043_，在整個(gè)氧化過(guò)程中，既需要氧，也需要酸， 同時(shí)在氧化過(guò)程中也生成酸。微生物代謝產(chǎn)生的酸使碳酸鹽分解呼吸產(chǎn)生的(X)2溶解產(chǎn)生H2CO3,從而加速碳酸鹽的分解，微生物代謝產(chǎn)生的酸也可使硅酸鹽分解，使其生成游離的原硅酸。一系列反應(yīng)解開了金的包裹，使金暴露易于溶浸。金暴露后可以調(diào)整溶液的PH值后用氰化浸出，但是由于氰化浸金時(shí)間長(zhǎng)、速度慢，加之前端溶液PH值為1. 5-2. 5，采用硫脲浸金，可以取得速度快、浸出率高、工藝簡(jiǎn)單的效果。在微生物氧化劑存在的條件下，金可溶于酸性硫脲溶液中Au+2SC (NH2) 2 = Au [SC (NH2) 2] 2++e細(xì)菌使鐵處于高價(jià)態(tài)，溶液中1 3+居多，且高價(jià)鐵鹽可再生。以1 3+和溶解氧為氧化劑的硫脲溶金的化學(xué)反應(yīng)方程式可表示為Fe3++Au+2SC (NH2) 2 = Au [SC (NH2) 2] 2++Fe2+Au+2SC (NH2) 2+l/402+H+ = Au [SC (NH2) 2] 2++1/2Η20從硫脲的穩(wěn)定性考慮，硫脲提金時(shí)，采用硫脲的稀硫酸溶液作浸出劑，而且應(yīng)注意先加酸后加硫脲，以免礦漿局部溫度過(guò)高而使硫脲水解失效。介質(zhì)酸度與硫脲濃度有關(guān)，酸度在隨硫脲濃度提高而降低，在常溫硫脲用量條件下介質(zhì)PH值小1. 5為宜，但酸度不宜太大，否則會(huì)增加雜質(zhì)的酸溶量。金的浸出率一般隨硫脲用量的增大而提高。硫脲用量隨原料含金量而異。其單耗 (千克/噸)為2-6千克。硫脲法的特點(diǎn)是毒性低，脫金后溶液易處理，可再生重用，可用不排污工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)；金、銀溶解速度快；對(duì)賤金屬(Cu、As、Sb、Pb)有害雜質(zhì)不敏感。本發(fā)明包括以下工藝步驟(1)細(xì)菌培養(yǎng)在帶有攪拌裝置的氧化槽中，將細(xì)菌接種至培養(yǎng)基中，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，接種量按體積比為菌種液培養(yǎng)基工=1 10 20，培養(yǎng)溫度為20 40°C，培養(yǎng)液 PH值為1. 0 2. 0，培養(yǎng)時(shí)間12 M小時(shí)。種菌采用分段種菌的方式最初使用以一種菌為主的酸性廢水(菌種源)；再增加接種其他菌種。(2)細(xì)菌預(yù)氧化浸渣將硫精礦沸騰焙燒煙灰水洗渣加入到細(xì)菌氧化槽中，槽中的礦漿濃度為10 20 %，充空氣并攪拌，充氣量為0. 5 0. 8m3/h,攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為1000 1500rpm，溫度保持在25 40°C，用濃度為30 40%的硫酸調(diào)整pH值為1. 0 2. 0，氧化時(shí)間為3-4小時(shí)，氧化的時(shí)間與燒渣的含量、粒度以及細(xì)菌氧化的礦漿濃度有關(guān)，控制上述浸出體系的條件進(jìn)行浸出，并定時(shí)監(jiān)測(cè)體系的酸度、電位；(3)硫脲浸金按照2. 0-2. 9kg/t的用量加入硫脲，繼續(xù)攪拌浸出溶金。浸出率可達(dá)70% -85%。 燒渣中金含量越高浸出率越高。在含金量達(dá)到5G/噸以上時(shí)，浸出率可達(dá)到90%以上。
(4)固液分離將氧化槽中的礦漿進(jìn)行固液分離，得到含金浸出液和廢渣。(5)提取金得到的含金浸出液用濕法冶金中常規(guī)的方法如碳吸附、離子交換、鐵鋅置換金等方法提取金。本發(fā)明采用的菌種為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(AcidithicAacillus ferrooxidans, 簡(jiǎn)稱A. f菌)、嗜酸氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxidans簡(jiǎn)稱A. t菌)、 氧化亞鐵鉤端螺旋菌(L印tospiri 1 Ium ferrooxidans簡(jiǎn)稱L. f菌)，嗜酸熱氧化硫桿菌(Acidithiobacillus Caldus 簡(jiǎn)稱 A. C 菌)、嗜酸嗜溫硫化葉菌(Sulfolobus Acidocaldarius)禾口嗜高溫氧化it化物Ilt桿菌(Acidibacillus thermosulfidooxidans) > 硫化裂片菌等中的兩種或多種。菌種的培養(yǎng)基包括Leathen、9K、Wakesman、0ΝΜ、或Colmer 培養(yǎng)基中的一種或混合，營(yíng)養(yǎng)基PH 1. 3-2. 5，鎂和鈣離子由渣料本身提供。該浸出方案具有以下優(yōu)勢(shì)(1)碳酸鹽、硫化物、鐵質(zhì)物包裹金均能在細(xì)菌浸出體系中解包；(2)硫脲抗干擾能力強(qiáng)，浸出快，攪拌浸出約2- ;(3)因有細(xì)菌氧化亞鐵，不需添加氧化劑等其它輔助藥品；(4)適當(dāng)調(diào)整配方，自養(yǎng)菌中的異養(yǎng)菌大量繁殖時(shí)，次生代謝產(chǎn)生的氨基酸本身也有較強(qiáng)的溶金作用，特別是曲霉菌，國(guó)外也已有相關(guān)“純生物制劑”浸金專利；( 攪拌系統(tǒng)中，硫脲的應(yīng)用條件易于控制，可控制合理成本。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施例1.含砷4. 1%，金2. 3g/噸的制酸燒渣采用細(xì)菌預(yù)氧化-硫脲浸金-活性炭吸附-解吸-電積流程，該渣料中銀含量25g/噸，銅含量0. 12%，工藝流程見附圖
。對(duì)于礦物組成比較單一，除金以外銀、銅及其他重金屬含量較低的燒渣宜選擇這一流程。因?yàn)樵摿鞒逃捎诓捎没钚蕴课焦に?，?duì)浸出液中金的濃度以及氧的濃度都沒有嚴(yán)格的要求，因此對(duì)技術(shù)條件的控制比較寬松，易于掌握，而且由于礦石組成簡(jiǎn)單，浸出液中銀和其它金屬的含量少，與金競(jìng)爭(zhēng)吸附的成分少。因此活性炭吸附金的效率和容量較高， 活性炭的用量也較少。同時(shí)由于活性炭可循環(huán)使用，活性炭的消耗量也較少。結(jié)果證明吸附率可達(dá)97-98%。實(shí)施中的主要工藝條件如下。(1)細(xì)菌培養(yǎng)在帶有攪拌裝置的氧化槽中，將氧化亞鐵硫桿菌菌接種至培養(yǎng)基中，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，接種量按體積比為菌種液培養(yǎng)基=1 10 20，培養(yǎng)溫度為25°C， 培養(yǎng)液PH值為1. O 2. 0，培養(yǎng)時(shí)間12小時(shí)；再根據(jù)物料情況接種其它需要菌種。(2)細(xì)菌預(yù)氧化將制酸燒渣加入到細(xì)菌氧化槽中，槽中的礦漿濃度為10 30%， 充空氣并攪拌，充氣量為0. 3 0. 8m3/h，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為1500rpm，溫度保持在25°C，用濃度為 30 40%的硫酸調(diào)整pH值為1. O 2. 0，氧化時(shí)間為4_6小時(shí)，控制浸出體系的條件進(jìn)行浸出，并定時(shí)監(jiān)測(cè)體系的酸度、電位。(3)硫脲浸金加入硫脲，按照0. 25-0. Ig/lOOkg控制用量，繼續(xù)攪拌1小時(shí)_2小時(shí)，71% -80%的金溶入溶液。(4)固液分離將氧化槽中的礦漿進(jìn)行固液分離，得到含金浸出液和廢渣，細(xì)菌預(yù)氧化后硫脲浸金的浸出率可達(dá)71% -85%。(5)碳吸附解析后溶液電積提金。碳吸附率達(dá)97%，吸附后溶液返回再利用。
權(quán)利要求
1.一種微生物預(yù)氧化浸出硫精礦制酸高砷燒渣中低品位金的方法。該方法主要內(nèi)容是利用氧化亞鐵硫桿菌和硫化裂片菌等多種微生物，在酸性條件下，通過(guò)空氣中的氧氣將包裹金的碳酸鹽、硫化物、鐵質(zhì)物和部分硅酸鹽解包，氧化成硫酸鹽，堿式硫酸鹽或砷酸鹽，達(dá)到暴露金的目的，并利用硫脲對(duì)金進(jìn)行浸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，所采用的菌種為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(AcidithicAacillus ferrooxidans,簡(jiǎn)稱 A. f 菌)、嗜酸氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxidans 簡(jiǎn)稱A. t菌)、氧化亞鐵鉤端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans簡(jiǎn)稱L. f菌)，嗜酸熱氧化硫桿菌(Acidithiobacillus Caldus簡(jiǎn)稱A. C菌)、嗜酸嗜溫硫化葉菌(Sulfolobus Acidocaldarius)禾口嗜高溫氧化it化物Ilt桿菌(Acidibacillus thermosulfidooxidans) > 硫化裂片菌等中的兩種或多種的組合。菌種的培養(yǎng)基包括Leathen、9K、ffakesman, 0NM、或 Colmer培養(yǎng)基中的一種或混合，鎂和鈣離子由渣料本身提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，所采用的硫脲浸金PH值控制在1.3-2. O的狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)高效快速浸出。
全文摘要
一種微生物預(yù)氧化浸出硫精礦制酸高砷燒渣中低品位金的方法。其主要內(nèi)容是利用細(xì)菌預(yù)氧化浸出高砷硫精礦制酸燒渣中金，該技術(shù)的核心是利用氧化亞鐵硫桿菌和硫化裂片菌等多種微生物，在酸性條件下，通過(guò)空氣中的氧氣將包裹金的碳酸鹽、硫化物、鐵質(zhì)物和部分硅酸鹽解包，氧化成硫酸鹽，堿式硫酸鹽或砷酸鹽，達(dá)到暴露金的目的。金暴露后采用硫脲的稀硫酸溶液作浸出劑，在常溫常壓、pH值1.3-1.8條件下，攪拌浸出預(yù)氧化后渣料，70％-85％的金被浸出，固液分離后，含金溶液可用傳統(tǒng)提金工藝提出。細(xì)菌預(yù)氧化后硫脲浸金法的特點(diǎn)是毒性低，脫金后溶液易處理，可再生重用，可用不排污工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)；金、銀溶解速度快；對(duì)賤金屬(Cu、As、Sb、Pb)有害雜質(zhì)不敏感。
文檔編號(hào)C22B3/18GK102312091SQ201010217249
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者劉卓锫 申請(qǐng)人:湖南布魯斯凱環(huán)保科技發(fā)展有限公司