專利名稱：含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，特別是一種利用含專屬浸礦微生物和Fe3+離子的稀硫酸溶液浸出含砷硫化鎳鈷礦的工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)硫化鎳鈷礦的處理工藝是礦石破碎、磨礦、浮選、浮選精礦火法熔煉。該工藝由于對浮選精礦的質(zhì)量要求嚴(yán)格，對含砷的鎳鈷精礦無法處理或是處理工藝很復(fù)雜，存在成本高、能耗高、環(huán)境污染重、金屬回收率低和產(chǎn)品質(zhì)量差等缺點(diǎn)，不適合處理該類型的礦石。我國已探明的鎳鈷礦產(chǎn)資源中，有一部分為低品位含砷硫化鎳鈷礦，采用現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)開采，無經(jīng)濟(jì)效益。例如某省有一座已探明屬含砷低品位鎳鈷礦床，其主要含鎳礦物為輝砷鎳礦、方硫鎳礦、銻硫鎳礦、碧礬、針鎳礦、斜方砷鎳礦、鎳華等，鈷主要存在于黃鐵礦等金屬礦物中，采用傳統(tǒng)選冶工藝無法開發(fā)利用。因此，有必要提供一種新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的提取鎳鈷工藝，該工藝不同于傳統(tǒng)的選冶工藝，即不需要經(jīng)過高能耗的傳統(tǒng)選礦富集成精礦和高溫熔煉，新工藝不排放污染性大的煙塵和二氧化硫、三氧化砷等有毒氣體，本工藝流程短、設(shè)備簡單、投資省、成本低、無污染，提高了鎳鈷回收率，綜合利用了復(fù)雜難處理硫化鎳鈷礦產(chǎn)資源，可獲得更大的效益。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，它包括以下步驟一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝包括以下步驟(1)礦石中的鎳鈷浸出采集含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物的含砷硫化鎳鈷礦的酸性礦坑水，隨后進(jìn)行選育、馴化和放大培養(yǎng)，獲得含F(xiàn)e3+離子的稀硫酸溶液強(qiáng)化混合浸礦菌；將礦石破碎、筑堆，形成多孔洞的自然堆；用含F(xiàn)e3+離子的稀硫酸溶液強(qiáng)化混合浸礦菌噴淋或滴淋礦堆浸出鎳鈷；(2)含鎳鈷浸出液的凈化將(1)浸出液采用堿類化學(xué)藥劑進(jìn)行沉淀法除鐵凈化，得到含鎳鈷的凈化液。
(3)鎳鈷回收將(2)除鐵后的凈化溶液加入堿類化學(xué)藥劑，調(diào)節(jié)溶液PH值，使鎳鈷以碳酸鹽或氫氧化物形式沉淀，得到鎳鈷沉淀混合物產(chǎn)品。
礦石中的鎳鈷浸出步驟中礦石破碎到粒度為5～35mm；然后筑堆，筑堆過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；用含有專屬浸礦微生物和Fe3+離子的稀硫酸溶液噴淋或滴淋礦堆，噴淋液中含專屬浸礦微生物106～109個(gè)/ml，噴淋液的氧化還原電位300～800mv(VS.SCE)，浸出體系的PH值1.0～2.5；浸礦菌種含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等強(qiáng)化混合菌，對含砷硫化鎳鈷礦的浸出有很強(qiáng)的專屬性。
在含鎳鈷浸出液的凈化步驟中，浸出液采用堿類化學(xué)藥劑有碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸銨、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氨水、氧化鈣等進(jìn)行沉淀法除鐵凈化，反應(yīng)式為
沉淀除鐵凈化的溶液PH值為2.0～3.5，經(jīng)過多級沉淀后的凈化液含鐵濃度小于0.5g/L，鐵的除去率大于98％。
在鎳鈷回收步驟中除鐵后的凈化溶液加入碳酸鈉或氫氧化鈉等堿類化學(xué)藥劑，調(diào)節(jié)溶液PH值為7～9，使鎳鈷以碳酸鹽或氫氧化物形式沉淀，得到鎳鈷沉淀混合物產(chǎn)品，沉淀級數(shù)1-3級。鎳鈷回收率分別在97％和94％以上。
所述的含鎳礦物可以是輝砷鎳礦或方硫鎳礦或銻硫鎳礦或碧礬或針鎳礦或斜方砷鎳礦或鎳華或鎳磁黃鐵礦或鎳黃鐵礦或紫硫鎳礦。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的工藝流程框圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，1為從含砷硫化鎳鈷礦中采集的含浸礦微生物的酸性礦坑水，將其進(jìn)行選育、適應(yīng)性馴化及放大培養(yǎng)2，含砷硫化鎳鈷礦礦石3經(jīng)破碎工序4，粒度控制在粒徑為＜15mm，隨后筑堆5，邊筑堆邊加入馴化及放大培養(yǎng)后的專屬強(qiáng)化浸礦菌，6為噴啉或滴淋浸出，隨后將浸出液送到凈化工序7進(jìn)行除鐵，含鎳鈷凈化液進(jìn)入最后一個(gè)工序8沉淀回收鎳和鈷，獲得鎳鈷化合物產(chǎn)品。
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例1
該新工藝應(yīng)用于云南某含砷鎳鈷礦，礦石中金屬礦物主要是黃鐵礦，其次是白鐵礦、膠黃鐵礦和褐鐵礦、赤鐵礦；含鎳礦物為輝砷鎳礦、方硫鎳礦、銻硫鎳礦、碧礬、針鎳礦、斜方砷鎳礦、鎳華等。脈石礦物主要是石英、水云母，另有少量粘土礦物；碳酸鹽類礦物少，另有少量菱鐵礦、菱鎂礦。礦石中鎳鈷含量分別為1.04％、0.055％，含砷0.59％，鐵12％，硫12.9％，二氧化硅60.5％，氧化鉀2.15％。
(1)礦石中的鎳鈷浸出將礦石破碎到粒度為小于15mm；然后筑堆，筑堆過程中為了保持礦石盡可能形成多孔洞、通風(fēng)良好的自然堆，采用了后退式筑堆法進(jìn)行，筑堆高度5m，堆的形狀為棱臺型；用含有專屬浸礦微生物和Fe3+離子的稀硫酸溶液噴淋礦堆，噴淋液中含浸礦微生物106～108個(gè)/ml，噴淋液的氧化還原電位450～650(mv，VS.SCE)，浸出體系的PH值1.5～2.0；浸礦菌種含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等強(qiáng)化混合菌，對含砷硫化鎳鈷礦的浸出有很強(qiáng)的專屬性。當(dāng)浸出液中的鎳、鈷濃度分別達(dá)到2g/L和0.05g/L后，送到浸出液的凈化工序進(jìn)行凈化處理。
原始浸礦菌種的獲得從云南某含砷的鎳鈷硫化礦酸性礦坑水中采集含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵微螺菌等多種浸礦微生物的水樣，該水樣的pH值為5.5；將該水樣接入pH值為1.78的9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中送入溫度30℃、轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘的恒溫?fù)u床進(jìn)行培養(yǎng)。9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基的營養(yǎng)物成分為1升培養(yǎng)物中含(NH4)2SO43.0克，KCl 0.1克，K2HPO40.5克，MgSO4·7H2O0.5克，Ca(NO3)20.01克，F(xiàn)eSO4·7H2O 44.43克；含菌水樣接入量為總體積的50％，菌的生物活性是自養(yǎng)型，以氧化二價(jià)鐵和還原態(tài)硫獲得能源，以空氣中CO2為碳源，以銨態(tài)氮為氮源；菌的形態(tài)為桿狀、棒狀；菌體大小為0.5～1.0×1.0～2.0微米；微生物最佳生長溫度為25～35℃。
專屬浸礦菌的獲得在自來水中加入云南某含砷的硫化鎳鈷礦礦石粉(粒度小于0.076mm的占98％)，礦漿濃度5～10％(重量百分比)，pH控制在1.65～1.8，溫度30℃、轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘的恒溫?fù)u床進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)過5次的循環(huán)馴化培養(yǎng)，最終獲得含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等專屬性強(qiáng)的強(qiáng)化混合菌，菌濃度為107～108個(gè)/ml，菌液電位達(dá)到600(mv，VS.SCE)。該菌液即可接入噴淋液中進(jìn)行礦石浸出。噴淋速度為5-25L/(m2·h)。
當(dāng)?shù)V石中鎳鈷的浸出率分別達(dá)到70％和80％時(shí)，浸出結(jié)束，礦堆經(jīng)過石灰水處理后即可卸堆。
(2)含鎳鈷浸出液的凈化浸出液的成分為Ni 2.10g/L、Co 0.084g/L、Fe 21.2g/L、Cu 0.018g/L、Zn 0.018g/L、Ca 0.015g/L、Mg 1.84g/L；PH值1.5。
采用的堿類化學(xué)藥劑為碳酸鈣進(jìn)行沉淀法除鐵凈化，反應(yīng)式為
沉淀藥劑碳酸鈣用量2克/升，經(jīng)過2級沉淀后的凈化液含鐵濃度為0.42g/L，鐵的除去率98.78％，鎳、鈷回收率分別為98.2％、98.58％。
(3)鎳鈷回收除鐵凈化后的溶液成分為Ni 0.5g/L、Co 0.084g/L、Fe 0.42g/L；PH值2.5。往除鐵凈化后的溶液加入碳酸鈉或氫氧化鈉進(jìn)行鎳鈷沉淀，用量分別為10.7g/g金屬鎳和5.56g/g金屬鎳，使鎳鈷以碳酸鹽或氫氧化物形式沉淀，得到鎳鈷沉淀混合物，鎳鈷回收率分別為99.10％和96.15％。鎳鈷沉淀后液通過硫酸調(diào)節(jié)PH值到2.0后，返回礦石浸出。
鎳鈷沉淀混合物的成分為Ni 25.93％、Co 0.892％、Cu 0.249％、Zn 0.401％、Fe 1.58％、Ca 0.701％、Mg 0.555％、Mn 0.419％、As 0.039％。
本發(fā)明的效果是除了有利于環(huán)保外，還可以用來開發(fā)傳統(tǒng)選冶技術(shù)不可利用的低品位鎳鈷礦產(chǎn)資源，擴(kuò)大鎳鈷礦產(chǎn)資源的利用范圍，提高鎳鈷綜合回收率。
權(quán)利要求
1.一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于它包括以下步驟(1)礦石中的鎳鈷浸出采集含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物的含砷硫化鎳鈷礦的酸性礦坑水，隨后進(jìn)行選育、馴化和放大培養(yǎng)，獲得含F(xiàn)e3+離子的稀硫酸溶液強(qiáng)化混合浸礦菌；將礦石破碎、筑堆，形成多孔洞的自然堆；用含F(xiàn)e3+離子的稀硫酸溶液強(qiáng)化混合浸礦菌噴淋或滴淋礦堆浸出鎳鈷；(2)含鎳鈷浸出液的凈化將(1)浸出液采用堿類化學(xué)藥劑進(jìn)行沉淀法除鐵凈化，得到含鎳鈷的凈化液。(3)鎳鈷回收將(2)除鐵后的凈化溶液加入堿類化學(xué)藥劑，調(diào)節(jié)溶液PH值，使鎳鈷以碳酸鹽或氫氧化物形式沉淀，得到鎳鈷沉淀混合物產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的對采集的含菌酸性礦坑水的選育是在9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入含菌礦坑水進(jìn)行的，加入的營養(yǎng)物質(zhì)為(NH4)2SO43g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO40.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，F(xiàn)eSO4·7H2O 44.43g/L；所述的馴化是在不含上述營養(yǎng)物質(zhì)的自來水中加入粒度小于0.076mm的含砷硫化鎳鈷礦石粉，加入礦石粉后形成的礦漿濃度為1～20％重量百分比，pH值在1.5～2.5之間；馴化菌液含氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌等微生物，菌液的氧化還原電位為300～800(mv，VS.SCE)，菌濃度為106～109個(gè)/ml；所述微生物生長溫度為4～42℃，最佳生長溫度25～35℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的礦石破碎粒度為5～35mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的堿類化學(xué)藥劑是指碳酸鈣或碳酸鈉或碳酸銨或氫氧化鈣或氫氧化鈉或氫氧化鉀或氨水或氧化鈣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的含鎳鈷浸出液沉淀除鐵凈化后的溶液PH值為2～3.5，沉淀凈化級數(shù)為1～5級。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的含鎳鈷凈化液進(jìn)行鎳鈷沉淀后的溶液PH值為7～9，沉淀級數(shù)為1～3級。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的筑堆呈棱臺型自然堆；在自來水中加入硫化鎳鈷礦礦石粉進(jìn)行菌的馴化，其濃度為5-10％。噴淋液中含礦微生物為107-108個(gè)/ml，噴淋液的氧化還原電位為450-650(mv，VS.SCE)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝，其特征在于所述的含鎳礦物是輝砷鎳礦或方硫鎳礦或銻硫鎳礦或碧礬或針鎳礦或斜方砷鎳礦或鎳華或鎳磁黃鐵礦或鎳黃鐵礦或紫硫鎳礦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含砷硫化鎳鈷礦的生物堆浸工藝。本工藝?yán)煤瑢俳V微生物和Fe
文檔編號C22B3/18GK1566378SQ03137339
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者溫建康, 阮仁滿, 宋永勝, 姚國成, 鄭其, 李宏煦 申請人:北京有色金屬研究總院