專利名稱：高堿性硫化礦生物堆浸的前置處理方法
技術領域：
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行生物氧化堆浸的前置處理方法。
背景技術：
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，使溶液在礦石堆內的滲濾過程中利用微生物的選擇性氧化溶解作用或化學浸出作用將礦石中的有價成分轉入溶液，以便進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、設備簡單、靈活機動等特點，對于復雜、多金屬、低品位礦、廢石的綜合利用具有優(yōu)勢，現已在銅、金、鎳、鈷等金屬提取方面取得廣泛應用，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、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，具體表現如下
1)傳統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行氧化浸出。由于多數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成塊，阻礙礦石與溶液的進一步接觸，同時惡化礦堆的滲透性能；上述現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、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行潤濕或團聚；
B、將經過步驟a處理后的礦石粒筑成一個或多個礦堆；
C、進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、經過步驟E處理后的浸出溶液，經固液分離處理，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。步驟B中，在筑堆前需預先做好堆場底墊，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成易滲濾層，積液管和充氣管被掩埋保護。礦堆筑好后，在堆外表(包括堆頂和側邊)均勻鋪設滴淋或噴淋設備，以供后續(xù)加酸或接種細菌使用。步驟C中，是通過滴淋或噴淋設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，以氯化物形式進入溶液滲透出礦堆排出，得到浸出溶液，浸出溶液進入積液池。步驟E中，將積液池中收集的浸出溶液轉入酸再生裝置中時，根據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定量的稀硫酸(該稀硫酸的濃度和量是根據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后的溶液進入沉降設備進行固液分離，沉淀經洗滌壓濾后出售或儲放備用，上清液返回堆場進行再次浸出。所述沉淀經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行有價金屬回收。如此連續(xù)循環(huán)浸出，直至一個礦堆內耗酸幾乎平衡后，轉入下一個礦堆連續(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的稀鹽酸溶液。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形成條件，從而降低了礦堆在生物浸出過程中板結的可能性、改善了礦堆滲透性能、形成可供生物堆浸的透氣性礦堆；該方法的應用推廣可顯著擴大生物堆浸技術的應用范圍，將生物浸礦技術的短流程和清潔環(huán)保等優(yōu)勢更多的展現出來；同時，也將更多的難選冶復雜多金屬礦產資源釋放出來，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定粒度，通常為0-50mm以內；破碎好的礦石被輸送到轉筒內進行稀鹽酸潤濕3，其具體過程為礦石隨著轉筒滾動，在滾動過程中有噴頭不斷地將稀鹽酸噴灑至礦石表面，大部分粉礦經稀鹽酸潤濕后將附著在粗礦石顆粒表面或自發(fā)粘結成團。礦石經過轉筒潤濕后被傳送到堆場按照已知的方法進行堆筑，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成易滲濾層，積液管和充氣管被掩埋保護。當礦堆筑好后，在堆外表(包括堆頂和側邊)均勻鋪設滴淋或噴淋設備，以供后續(xù)加酸或接種細菌使用。據上所述，礦堆4完全設置好后，通過滴淋或噴淋設備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礦堆，并在毛細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，被溶解物質以氯化物形式進入溶液， 通過液體滲流作用經積液管排出礦堆進入積液池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中加入有設定濃度和設定量的稀硫酸，此時浸出溶液和稀硫酸反應，反應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；上清液則進入儲液槽8中。儲液槽8中的部分溶液可根據有價金屬濃度分一部分進行金屬回收，剩余部分溶液經設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的可能性。同時，也將更多的難選冶復雜多金屬礦產資源釋放出來，增加了可利用金屬儲量。
權利要求
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行潤濕或團聚；B、將經過步驟a處理后的礦石粒筑成一個或多個礦堆；C、進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、經過步驟E處理后的浸出溶液，經固液分離處理，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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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。
5.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求6所述的前置處理方法，其特征在于礦堆筑好后，在堆外表均勻鋪設有滴淋或噴淋設備，用于加酸或接種細菌使用。
8.根據權利要求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，以氯化物形式進入溶液滲透出礦堆排出，得到浸出溶液，浸出溶液進入積液池。
9.根據權利要求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入酸再生裝置中時，在裝置中添加設定濃度和設定量的稀硫酸，該稀硫酸的濃度和量是根據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后的溶液進入沉降設備進行固液分離，浸出溶液和稀硫酸的反應式為H2SOi + Ca2+ CaSOi + H+H2SO4 + Mg2* MgSOi + H*。
10.根據權利要求9所述的前置處理方法，其特征在于所述沉淀經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，將噴淋稀鹽酸進行潤濕或團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，浸出溶液被回收轉入酸再生裝置，通過加入適量稀硫酸反應，將浸出溶液中的Ca、Mg等離子沉淀，然后經固液分離處理，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的可能性；同時也將更多難選冶復雜多的金屬礦產資源釋放出來，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:中國地質科學院礦產綜合利用研究所