專利名稱：高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦石生物堆浸方法，更具體的說，是針對高堿性硫化礦進(jìn)行生物氧化堆浸的前置處理方法。
背景技術(shù)：
生物堆浸是堆置浸礦法的一種，它是將含微生物的溶液噴淋在礦石堆上，使溶液在礦石堆內(nèi)的滲濾過程中利用微生物的選擇性氧化溶解作用或化學(xué)浸出作用將礦石中的有價成分轉(zhuǎn)入溶液，以便進(jìn)一步提取或回收的一種方法。生物堆浸法由于具有工藝流程短、環(huán)境友好、設(shè)備簡單、靈活機動等特點，對于復(fù)雜、多金屬、低品位礦、廢石的綜合利用具有優(yōu)勢，現(xiàn)已在銅、金、鎳、鈷等金屬提取方面取得廣泛應(yīng)用，尤其是次生硫化銅礦物的處理上。目前，生物堆浸法主要用于處理含碳酸鹽礦物少的低堿性硫化礦，對含碳酸鹽類礦物高的高堿性硫化礦則存在礦堆易板結(jié)、滲透難、浸出效率低等問題；這類高堿性硫化礦也已成為生物堆浸法繼續(xù)發(fā)展的瓶頸，具體表現(xiàn)如下
1)傳統(tǒng)工藝中對高堿性硫化礦都采用堿性濾淋處理，即采用氨水或氫氧化鈉一類堿性溶劑對這類礦石進(jìn)行堆浸，該方法可將礦石中的氧化礦物和部分硫化礦物溶解，存在最終金屬浸出率低的問題。2)常規(guī)生物堆浸法都采用硫酸預(yù)先中和礦石中的碳酸鹽類耗酸礦物，直至礦堆基本酸平衡后再接種微生物進(jìn)行氧化浸出。由于多數(shù)高堿性硫化礦均含大量方解石、白云石一類碳酸鹽礦物，在硫酸預(yù)浸過程中這些碳酸鹽礦物溶解后形成硫酸鈣、硫酸鎂類沉淀附著在礦石表面或粘結(jié)成塊，阻礙礦石與溶液的進(jìn)一步接觸，同時惡化礦堆的滲透性能；上述現(xiàn)象使得接種的微生物不能有效接觸礦石中的有用成分，微生物選擇性氧化作用難以為續(xù)。因此需要針對高堿性硫化礦生物堆浸存在的問題，提出能降低礦堆板結(jié)程度、改善礦堆滲透性能、形成可供生物堆浸的透氣性礦堆的前置處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法，特別是針對碳酸鹽類礦物含量高的硫化礦，可以解決目前堆浸過程中存在的礦石板結(jié)、礦堆滲透難、金屬浸出率低等問題。高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法，其特征在于工藝步驟如下
A、首先將礦石粉碎成粒狀，然后將礦石粒噴淋稀鹽酸進(jìn)行潤濕或團(tuán)聚；
B、將經(jīng)過步驟a處理后的礦石粒筑成一個或多個礦堆；
C、進(jìn)一步將稀鹽酸分布到礦堆的各個部分，礦堆排出浸出溶液；
D、將步驟C得到的浸出溶液回收，并將浸出溶液轉(zhuǎn)入酸再生裝置；
E、在酸再生裝置中，添加適量的稀硫酸，將浸出溶液中的Ca、Mg等離子沉淀；F、經(jīng)過步驟E處理后的浸出溶液，經(jīng)固液分離處理，得到沉淀和上清液；
G、將步驟F得到的上清液加入稀鹽酸，再返回步驟C用于噴淋礦堆；同時，上清液也用于有價金屬回收。所述稀鹽酸是采用工業(yè)鹽酸在防腐攪拌桶中稀釋制得，稀釋后最終濃度為 0. 01-1. Omol/LO步驟A中將礦石粉碎的粒度，通常為0—50mm以內(nèi)。步驟B中，在筑堆前需預(yù)先做好堆場底墊，底墊可以采用粘土和高聚合材料做防水膜，防水膜下面鋪設(shè)有積液管和充氣管，積液管連接于積液池，這樣可以將通過礦堆的浸出溶液收集入積液池，避免浸出溶液損失，收集得到的浸出溶液還可用于后續(xù)生物堆浸使用。在積液管和充氣管外部還采用較粗礦石鋪設(shè)成易滲濾層，積液管和充氣管被掩埋保護(hù)。礦堆筑好后，在堆外表(包括堆頂和側(cè)邊)均勻鋪設(shè)滴淋或噴淋設(shè)備，以供后續(xù)加酸或接種細(xì)菌使用。步驟C中，是通過滴淋或噴淋設(shè)備將稀鹽酸噴淋于礦堆上，采用常溫低壓連續(xù)噴淋方式操作；礦堆中的碳酸鹽礦物被稀鹽酸溶解后，以氯化物形式進(jìn)入溶液滲透出礦堆排出，得到浸出溶液，浸出溶液進(jìn)入積液池。步驟E中，將積液池中收集的浸出溶液轉(zhuǎn)入酸再生裝置中時，根據(jù)浸出液中鈣鎂離子總濃度和液體體積在裝置中添加一定濃度和設(shè)定量的稀硫酸(該稀硫酸的濃度和量是根據(jù)浸出溶液中的鈣鎂離子總濃度確定)，此時浸出溶液和稀硫酸反應(yīng)后的溶液進(jìn)入沉降設(shè)備進(jìn)行固液分離，沉淀經(jīng)洗滌壓濾后出售或儲放備用，上清液返回堆場進(jìn)行再次浸出。所述沉淀經(jīng)洗滌壓濾后出售或儲放備用，同時，部分上清液可采用沉淀或萃取分離方式進(jìn)行有價金屬回收。如此連續(xù)循環(huán)浸出，直至一個礦堆內(nèi)耗酸幾乎平衡后，轉(zhuǎn)入下一個礦堆連續(xù)循環(huán)浸出。需要說明的是，積液池中的酸度降低后需補充適當(dāng)?shù)南←}酸溶液。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明利用稀鹽酸對碳酸鹽礦物的強溶解性、氯化物在水溶液中的高溶解度特性，將高堿性硫化礦中的碳酸鹽礦物溶解帶出礦堆，并在酸再生裝置中沉淀帶出鈣鎂等離子，降低了礦堆中硫酸鈣和硫酸鎂等物質(zhì)形成條件，從而降低了礦堆在生物浸出過程中板結(jié)的可能性、改善了礦堆滲透性能、形成可供生物堆浸的透氣性礦堆；該方法的應(yīng)用推廣可顯著擴大生物堆浸技術(shù)的應(yīng)用范圍，將生物浸礦技術(shù)的短流程和清潔環(huán)保等優(yōu)勢更多的展現(xiàn)出來；同時，也將更多的難選冶復(fù)雜多金屬礦產(chǎn)資源釋放出來，增加了可利用金屬儲量。


圖1為本發(fā)明的處理流程示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明公開的高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法，首先按現(xiàn)有方法開采礦石1，并送到破碎流程2，在破碎流程中礦石被破碎到預(yù)定粒度，通常為0-50mm以內(nèi)；破碎好的礦石被輸送到轉(zhuǎn)筒內(nèi)進(jìn)行稀鹽酸潤濕3，其具體過程為礦石隨著轉(zhuǎn)筒滾動，在滾動過程中有噴頭不斷地將稀鹽酸噴灑至礦石表面，大部分粉礦經(jīng)稀鹽酸潤濕后將附著在粗礦石顆粒表面或自發(fā)粘結(jié)成團(tuán)。礦石經(jīng)過轉(zhuǎn)筒潤濕后被傳送到堆場按照已知的方法進(jìn)行堆筑，可堆筑為單個或多個礦堆。在筑堆前先平整堆場并保證一定的傾角，并做好堆場的底墊，底墊采用粘土和高聚合材料做防水膜，防水膜下面鋪設(shè)有積液管和充氣管，積液管連接于積液池，這樣可以將通過礦堆的浸出溶液收集入積液池，以減少或避免浸出溶液損失，收集得到的浸出溶液還可用于后續(xù)生物堆浸使用。底墊的制備還包括在積液管和充氣管外部還采用較粗礦石鋪設(shè)成易滲濾層，積液管和充氣管被掩埋保護(hù)。當(dāng)?shù)V堆筑好后，在堆外表(包括堆頂和側(cè)邊)均勻鋪設(shè)滴淋或噴淋設(shè)備，以供后續(xù)加酸或接種細(xì)菌使用。據(jù)上所述，礦堆4完全設(shè)置好后，通過滴淋或噴淋設(shè)備9將稀鹽酸噴淋于礦堆上， 稀鹽酸溶液由自重力作用逐漸滲透進(jìn)礦堆，并在毛細(xì)管作用和擴散作用下將礦石中的碳酸鹽礦物等溶解，礦堆中的碳酸鹽礦物被稀鹽酸溶解后，被溶解物質(zhì)以氯化物形式進(jìn)入溶液， 通過液體滲流作用經(jīng)積液管排出礦堆進(jìn)入積液池5。積液池5中的浸出液被輸送到酸再生裝置6中，酸再生裝置6中加入有設(shè)定濃度和設(shè)定量的稀硫酸，此時浸出溶液和稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)后的固液混合物被輸送到沉淀分離裝置7中，將不容物硫酸鈣和硫酸鎂等分離出來。分離出來的沉淀12被儲存或出售，可作為水泥添加物或建筑材料等；上清液則進(jìn)入儲液槽8中。儲液槽8中的部分溶液可根據(jù)有價金屬濃度分一部分進(jìn)行金屬回收，剩余部分溶液經(jīng)設(shè)定稀鹽酸補充后再次被輸送到場通過已知的滴淋或噴淋設(shè)備9均勻分布于礦堆表面。如此循環(huán)直到礦堆中的碳酸鹽礦物基本消耗殆盡，再將礦堆用稀硫酸溶液調(diào)整pH 值以備生物堆浸使用。毫無疑問的是該處理方法和不斷地在各個礦堆進(jìn)行輪換，以滿足生物堆浸所需的礦石量。本發(fā)明利用氯化物在水溶液中的高溶解度特性，將高堿性硫化礦中的碳酸鹽礦物溶解帶出礦堆，并在酸再生裝置中沉淀帶出的鈣鎂等離子，降低礦堆在生物浸出過程中板結(jié)的可能性。同時，也將更多的難選冶復(fù)雜多金屬礦產(chǎn)資源釋放出來，增加了可利用金屬儲量。
權(quán)利要求
1.高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法，其特征在于工藝步驟如下A、首先將礦石粉碎成粒狀，然后將礦石粒噴淋稀鹽酸進(jìn)行潤濕或團(tuán)聚；B、將經(jīng)過步驟a處理后的礦石粒筑成一個或多個礦堆；C、進(jìn)一步將稀鹽酸分布到礦堆的各個部分，使得礦堆排出浸出溶液；D、將步驟C得到的浸出溶液回收，并將浸出溶液轉(zhuǎn)入酸再生裝置；E、在酸再生裝置中，添加適量的稀硫酸，將浸出溶液中的Ca、Mg離子沉淀；F、經(jīng)過步驟E處理后的浸出溶液，經(jīng)固液分離處理，得到沉淀和上清液；G、將步驟F得到的上清液加入稀鹽酸，再返回步驟C用于噴淋礦堆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前置處理方法，其特征在于所述步驟A、C、G中的稀鹽酸均為相同濃度的稀鹽酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前置處理方法，其特征在于稀鹽酸是采用工業(yè)鹽酸在防腐攪拌桶中稀釋制得，稀釋后最終濃度為0. 01-1. 0mol/Lo
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的前置處理方法，其特征在于所述步驟A中將礦石粉碎的粒度為0—50mm以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的前置處理方法，其特征在于所述步驟B中，在筑堆前設(shè)置有堆場的底墊，底墊采用粘土和高聚合材料做防水膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的前置處理方法，其特征在于所述防水膜下面鋪設(shè)有積液管和充氣管，積液管連接于積液池，在積液管和充氣管外部鋪設(shè)有采用作為易滲濾層的粗礦石，積液管和充氣管被粗礦石掩埋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的前置處理方法，其特征在于礦堆筑好后，在堆外表均勻鋪設(shè)有滴淋或噴淋設(shè)備，用于加酸或接種細(xì)菌使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的前置處理方法，其特征在于步驟C中，是通過滴淋或噴淋設(shè)備將稀鹽酸噴淋于礦堆上，采用常溫低壓連續(xù)噴淋方式操作；礦堆中的碳酸鹽礦物被稀鹽酸溶解后，以氯化物形式進(jìn)入溶液滲透出礦堆排出，得到浸出溶液，浸出溶液進(jìn)入積液池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的前置處理方法，其特征在于步驟E中，將積液池中收集的浸出溶液轉(zhuǎn)入酸再生裝置中時，在裝置中添加設(shè)定濃度和設(shè)定量的稀硫酸，該稀硫酸的濃度和量是根據(jù)浸出溶液中的鈣鎂離子總濃度確定；此時浸出溶液和稀硫酸反應(yīng)后的溶液進(jìn)入沉降設(shè)備進(jìn)行固液分離，浸出溶液和稀硫酸的反應(yīng)式為H2SOi + Ca2+ CaSOi + H+H2SO4 + Mg2* MgSOi + H*。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的前置處理方法，其特征在于所述沉淀經(jīng)洗滌壓濾后出售或儲放備用；部分上清液采用沉淀或萃取分離方式進(jìn)行有價金屬的回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及礦石生物堆浸方法，具體公開了高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法，將噴淋稀鹽酸進(jìn)行潤濕或團(tuán)聚后的礦石筑成礦堆，然后再噴淋稀鹽酸，礦堆排出浸出溶液，浸出溶液被回收轉(zhuǎn)入酸再生裝置，通過加入適量稀硫酸反應(yīng)，將浸出溶液中的Ca、Mg等離子沉淀，然后經(jīng)固液分離處理，得到沉淀和上清液，上清液加入稀鹽酸在循環(huán)用于噴淋礦堆；同時，上清液也用于有價金屬回收，沉淀出售或儲放備用；本發(fā)明利用氯化物在水溶液中的高溶解度特性，將高堿性硫化礦中的碳酸鹽礦物溶解帶出礦堆，在酸再生裝置中沉淀帶出鈣鎂等離子，降低礦堆在生物浸出過程中板結(jié)的可能性；同時也將更多難選冶復(fù)雜多的金屬礦產(chǎn)資源釋放出來，增加了可利用金屬儲量。
文檔編號C22B3/18GK102251108SQ20111018968
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者劉亞川, 熊述清, 王昌良, 舒榮波, 鄧偉, 陳炳炎 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所