一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，屬于難處理金礦預處理領(lǐng)域，在生物氧化過程中，向一定濃度的生物氧化礦漿中投入適量的催化劑和氧化劑，能夠提高礦漿溶液的氧化還原電位，促使礦漿中的金屬硫化物氧化溶解。隨著礦物的溶解，溶液中會生成大量的Fe2+、As3+離子，添加適量的催化劑和氧化劑并與細菌氧化形成復合催化氧化Fe2+離子，F(xiàn)e2+離子被氧化生成Fe3+離子，F(xiàn)e3+離子進一步氧化As3+離子,從而降低了礦漿溶液中As3+離子的濃度，降低了砷離子對細菌活性的抑制作用，提高了含砷金精礦的氧化效果，經(jīng)過添加催化劑和氧化劑后，能夠使生物氧化過程中砷、鐵、硫的氧化脫除率有明顯提高。
【專利說明】
一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于難處理金礦預處理領(lǐng)域，具體涉及一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化金精礦生物氧化預處理工藝，適用于含砷難處理金精礦的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著黃金工業(yè)的快速發(fā)展，易提取的金礦資源日漸枯竭，難處理的金礦資源已成為目前及今后黃金工業(yè)的主要原料。在難處理金礦中金以微細粒及包裹的形式存在于黃鐵礦或砷黃鐵礦中，并含有的不利于浸出的有機碳等。其中金因物理包裹、化學結(jié)合、化學覆蓋膜包裹而必須通過預處理的方法才能被有效地提取出來。
[0003]目前，高砷難處理金礦石的預處理方法主要有氧化焙燒、生物氧化、熱壓氧化。其中焙燒和生物氧化預處理工藝，在工業(yè)上已得到了廣泛應(yīng)用，熱壓氧化預處理工藝也在應(yīng)用研究中。但是，隨著各國對環(huán)境保護要求的日益重視，采用傳統(tǒng)的焙燒工藝技術(shù)處理這部分金礦資源，不可避免地產(chǎn)生二氧化硫、氧化砷等有害煙氣，煙氣的處理及收塵系統(tǒng)復雜，投資高；同時由于需要較高的焙燒溫度，物料中含有的一些低熔點氧化物，會在焙燒過程中對金產(chǎn)生二次包裹，使金的回收率降低，因此其應(yīng)用范圍受到限制;熱壓氧化法是在溫度和壓力較高的條件下進行的，技術(shù)條件嚴格，對所使用的設(shè)備要求苛刻，工藝流程較長，基建投入大;生物氧化法目前在國內(nèi)推廣應(yīng)用較快，是一種非常環(huán)保的工藝，但其局限性在于不能處理砷含量超過8 %的高砷金精礦。
[0004]相關(guān)研究表明，生物氧化過程中金精礦中砷首先以As3+離子進入溶液，然后氧化為As5+。當金精礦中砷含量較高時，氧化液中砷基本上為As3+離子，這是因為當金精礦中毒砂含量高時，由于大量的Fe3+消耗于毒砂的氧化過程，生成As3+和Fe2+，細菌的作用下氧化生成Fe3+離子的速度低于Fe3+離子的消耗速度，因此氧化液中As3+離子、Fe2+離子濃度高。而砷離子有毒，能夠抑制細菌的活性，且As3+離子對細菌的毒性遠高于As5+離子，因此當金精礦中砷含量較高時生物氧化礦漿溶液中As3+離子濃度較高，其會抑制細菌的活性，從而使生物氧化速率降低甚至停止。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種利用氧化劑與催化劑協(xié)同強化高砷金精礦的預處理方法，充分發(fā)揮Fe3+離子氧化As3+離子為As5+離子功能的同時，再進一步利用氧化劑和催化劑對Fe2+離子的催化氧化性能，投入少量的氧化劑和催化劑催化氧化Fe2+離子，促使溶液中Fe3+離子的濃度升高，進一步提高溶液中毒性較強的As3+離子氧化為AS5+離子的速率，耦合生物氧化工藝，實現(xiàn)含砷難處理金精礦的氧化預處理。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]本發(fā)明提供的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于，在生物氧化過程中，向一定濃度的生物氧化礦漿中投入適量的催化劑和氧化劑，能夠提高礦漿溶液的氧化還原電位，促使礦漿中的金屬硫化物氧化溶解。隨著礦物的溶解，溶液中會生成大量的Fe2+、As3+離子，添加適量的催化劑和氧化劑并與細菌氧化形成復合催化氧化Fe2+離子，F(xiàn)e2+離子被氧化生成Fe3+離子，F(xiàn)e3+離子進一步氧化As3+離子，從而降低了礦漿溶液中As3+離子的濃度，降低了砷離子對細菌活性的抑制作用，提高了含砷金精礦的氧化效果。
[0008]本發(fā)明的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，具體步驟如下:
[0009](I)、磨礦分級作業(yè):將含砷金精礦進行磨碎，礦石粒度控制在一定范圍內(nèi)，經(jīng)水對金精礦2-3次洗滌，洗滌后的金精礦進行調(diào)漿，礦漿濃度調(diào)整至35?45% ;
[0010](2)、生物氧化:向步驟(I)的礦漿中加入培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加2?5kg培養(yǎng)基，并加水調(diào)整礦漿濃度至10?25%，調(diào)整礦漿pH值至I?2;給入生物氧化系統(tǒng)，進行生物氧化，在生物氧化開始時向礦漿中添加氧化劑和化劑，攪拌氧化5?10天，溶液中溶解氧保持在3?5mg/l，反應(yīng)溫度控制在35?45°C，即完成對含砷金精礦的氧化預處理；[0011 ] (3)、固液分離:生物氧化完成以后，經(jīng)過濾分離氧化渣和菌液，氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量，菌液進行中和處理，使排放液體符合國家標準，菌液中含有培養(yǎng)基、水、以及氧化溶解的金屬離子。
[0012]步驟(I)中所述的磨礦細度為小于320目的含量為80%?95 %，金精礦中金的品位為20?150g/t。
[0013]步驟(I)中所述的金精礦中砷的質(zhì)量百分含量為8%?20%。
[0014]步驟(I)中用濃硫酸溶液調(diào)整金精礦pH值，濃硫酸的濃度范圍為95%_98%。
[0015]步驟(2)中所述的氧化劑為雙氧水、硫酸鐵、過氧化鈉或過硫酸錢。
[0016]步驟(2)中所述的催化劑為溶于水后含有Cu2+、Ag+、Pb2+、Hg2+離子的物質(zhì)。
[0017]步驟(2)中所述的氧化劑添加量為每IL的礦漿中加入2?1g的氧化劑。
[0018]步驟(2)中所述的催化劑添加量為每IL的礦漿中加入0.01?0.1Og的催化劑。
[0019]步驟(2)中所述的培養(yǎng)基是由每IL水中添加單質(zhì)硫6.0?12g、硫酸銨2.5?4.5g、磷酸氫二鉀0.05?0.50g、七水合硫酸鎂1.5?4.5g、氯化鉀0.1?0.15g、硝酸鈣0.008?
0.015g、七水合硫酸亞鐵15?30g配制而成。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0021]本發(fā)明通過添加氧化劑和催化劑協(xié)同強化韓砷金精礦生物氧化作用，能夠提高生物氧化含砷金精礦原料中砷的含量，利用氧化劑提高礦漿溶液的氧化還原電位，促使金精礦中硫化物氧化溶解;利用催化劑催化氧化溶液中Fe2+離子生成Fe3+離子，F(xiàn)e3+離子氧化As3+離子為毒性較低的As5+離子，降低了砷離子對細菌活性的抑制作用，利于含砷金精礦氧化反應(yīng)的進行。該方法氧化含砷金精礦反應(yīng)速率快，能夠縮短生物氧化的時間，工藝簡單易操作，投入和運行的成本低。
[0022]在不采用該工藝時生物氧化后砷、鐵、硫脫除率分別約為20%、30%、15%，經(jīng)過添加催化劑和氧化劑后，能夠使生物氧化過程中神、鐵、硫的氧化脫除率有明顯提尚。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法的工藝流程圖?！揪唧w實施方式】:
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明:
[0025]實施例用金精礦來自中國黃金集團的某些礦山，砷品位的高低是通過不同砷含量的金精礦配制而成。
[0026]實施例1:
[0027](I)磨礦分級作業(yè)
[0028]含砷量為13.52%、金品位為80g/t的金精礦經(jīng)磨礦分級，使礦石粒度為小于320目為90%，經(jīng)過對磨礦分級后的金精礦用水洗滌2次后進行調(diào)漿，使金精礦礦漿濃度為45% ;
[0029](2)生物氧化作業(yè):
[0030 ]向步驟(I)制得的含I kg金精礦的礦漿中添加培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加3kg，并加水調(diào)整礦漿濃度至16 % ;用濃度為98 %的濃硫酸調(diào)節(jié)金精礦的pH值至2.0，給入生物氧化系統(tǒng)進行生物氧化，攪拌氧化6天，溶液中溶解氧保持在4mg/l，反應(yīng)溫度控制在400C，在生物氧化開始時向礦漿溶液中添加氧化劑雙氧水8g，催化劑HgCl2 0.07go[0031 ]其中，培養(yǎng)基由IL水，單質(zhì)硫6.0g，硫酸銨2.5g，磷酸氫二鉀0.05g，七水合硫酸鎂
1.5g，氯化鉀0.1Og，硝酸媽0.008g，七水合硫酸亞鐵15g配制而成。
[0032](3)固液分離作業(yè)
[0033]生物氧化完成以后，過濾分離氧化渣和菌液;氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量。計算含砷金精礦中砷、鐵、硫的脫除率分別為94.36%,95.19%,93.12%。
[0034]實施例2:
[0035](I)磨礦分級作業(yè)
[0036]含砷量為17.34%、金品位為93g/t的高砷金精礦經(jīng)磨礦分級，使礦石粒度為小于320目為85%，經(jīng)過對磨礦分級后的金精礦用水洗滌2次后進行調(diào)漿，使金精礦礦漿濃度為35%。
[0037](2)生物氧化作業(yè):
[0038]向步驟(I)制得的含Ikg金精礦的礦漿中添加培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加5kg，并加水調(diào)整礦漿濃度至12 % ;用濃度為98 %的濃硫酸調(diào)節(jié)金精礦的pH值至1.8，給入生物氧化系統(tǒng)進行生物氧化，充空氣條件下攪拌氧化4天，溶液中溶解氧保持在4.8mg/l，反應(yīng)溫度控制在45°C，在生物氧化開始時向礦漿溶液中添加氧化劑硫酸鐵1g，催化劑Pb(N〇3)2 0.05go
[0039]其中，培養(yǎng)基培養(yǎng)基由1L水，單質(zhì)硫8.0g，硫酸銨3.0g，磷酸氫二鉀0.15g，七水合硫酸鎂2.5g，氯化鉀0.128，硝酸媽0.0lOg，七水合硫酸亞鐵20g配制而成。
[0040](3)固液分離作業(yè)
[0041 ]生物氧化完成以后，過濾分離氧化渣和菌液。氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量。計算含砷金精礦中砷、鐵、硫的脫除率分別為92.01%,93.12%,91.86%。
[0042]實施例3:
[0043](I)磨礦分級作業(yè)
[0044]含砷量為8.11%、金品位為20g/t的高砷金精礦經(jīng)磨礦分級，使礦石粒度為小于320目為95%，經(jīng)過對磨礦分級后的金精礦用水洗滌2次后進行調(diào)漿，使金精礦礦漿濃度為40%。
[0045](2)生物氧化作業(yè):
[0046]向步驟(I)制得的含Ikg金精礦的礦漿中添加培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加2kg，并加水調(diào)整礦漿濃度至25 % ;用濃度為98 %的濃硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.2，給入生物氧化系統(tǒng)進行生物氧化，充空氣條件下攪拌氧化8天，溶液中溶解氧保持在4.5mg/l，反應(yīng)溫度控制在400C，在生物氧化開始時向礦漿溶液中添加氧化劑過氧化鈉6g/L，催化劑CuS04
0.25g/L0
[0047]其中，培養(yǎng)基由IL水，單質(zhì)硫10.0g，硫酸銨4.0g，磷酸氫二鉀0.30g，七水合硫酸鎂
3.5g，氯化鉀0.13g，硝酸鈣0.013g，七水合硫酸亞鐵25g配制而成。
[0048](3)固液分離作業(yè)
[0049]生物氧化完成以后，過濾分離氧化渣和菌液。氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量。計算含砷金精礦中砷、鐵、硫的脫除率分別為98.90%,98.77,96.01%。
[0050]實施例4:
[0051 ] (I)磨礦分級作業(yè)
[0052]含砷含量為9.08%、金品位為42g/t的高砷金精礦經(jīng)磨礦分級，使礦石粒度為小于320目為90%，經(jīng)過對磨礦分級后的金精礦用水洗滌2次后進行調(diào)漿，使金精礦礦漿濃度為42%。
[0053](2)生物氧化作業(yè):
[0054]向步驟(I)制得的含Ikg金精礦的礦漿中添加培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加4kg，并加水調(diào)整礦漿濃度至20 % ;用濃度為98 %的濃硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.6，給入生物氧化系統(tǒng)進行生物氧化，充空氣條件下攪拌氧化7天，溶液中溶解氧保持在4mg/l，反應(yīng)溫度控制在3 5 °C，在生物氧化開始時向礦漿溶液中添加氧化劑過硫酸銨7 g，催化劑A g N O 30.02go
[0055]其中，培養(yǎng)基由IL水，單質(zhì)硫12.0g，硫酸銨4.5g，磷酸氫二鉀0.50g，七水合硫酸鎂
4.5g，氯化鉀0.15g，硝酸鈣0.015g，七水合硫酸亞鐵35g配制而成。
[0056](3)固液分離作業(yè)
[0057]生物氧化完成以后，過濾分離氧化渣和菌液。氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量。計算含砷金精礦中砷、鐵、硫的脫除率分別為98.34%,97.61%,95.74%。
[0058]實施例5:
[0059](I)磨礦分級作業(yè)
[0060]含砷量為20%、金品位為120g/t的高砷金精礦經(jīng)磨礦分級，使礦石粒度為小于320目為92%，經(jīng)過對磨礦分級后的金精礦用水洗滌2次后進行調(diào)漿，使金精礦礦漿濃度為38%。
[0061 ] (2)生物氧化作業(yè):
[0062 ]向步驟(I)制得的含I kg金精礦的礦漿中添加培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加3kg，并加水調(diào)整礦漿濃度至10 % ;用濃度為98 %的濃硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.0，給入生物氧化系統(tǒng)進行生物氧化，充空氣條件下攪拌氧化5天，溶液中溶解氧保持在3mg/l，反應(yīng)溫度控制在38°C，在生物氧化開始時向礦漿溶液中添加氧化劑過氧化鈉2g/L，催化劑Pb(NO3)2
0.03g/Lo
[0063]其中，培養(yǎng)基由IL水，單質(zhì)硫9.0g，硫酸銨2.5g，磷酸氫二鉀0.35g，七水合硫酸鎂3.0g，氯化鉀0.1lg，硝酸|丐0.0llg，七水合硫酸亞鐵30g配制而成。
[0064](3)固液分離作業(yè)
[0065]生物氧化完成以后，過濾分離氧化渣和菌液。氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量。計算含砷金精礦中砷、鐵、硫的脫除率分別為90.67%,91.20%,92.11%。
[0066]實施例6:
[0067](I)磨礦分級作業(yè)
[0068]含砷量為12.18%、金品位為75g/t的高砷金精礦經(jīng)磨礦分級，使礦石粒度為小于320目為88%，經(jīng)過對磨礦分級后的金精礦用水洗滌2次后進行調(diào)漿，使金精礦礦漿濃度為40%。
[0069](2)生物氧化作業(yè):
[0070 ]向步驟(I)制得的含I kg金精礦的礦漿中添加培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加4kg，并加水調(diào)整礦漿濃度至18 % ;用濃度為98 %的濃硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.5，給入生物氧化系統(tǒng)進行生物氧化，充空氣條件下攪拌氧化9天，溶液中溶解氧保持在5mg/l，反應(yīng)溫度控制在42 °C，在生物氧化開始時向礦漿溶液中添加氧化劑過氧化鈉5g，催化劑CuSO40.125g0
[0071 ]其中，培養(yǎng)基由IL水，單質(zhì)硫7.0g，硫酸銨3.5g，磷酸氫二鉀0.25g，七水合硫酸鎂2.0g,氯化鉀0.14g，硝酸媽0.009g，七水合硫酸亞鐵24g配制而成。
[0072](3)固液分離作業(yè)
[0073]生物氧化完成以后，過濾分離氧化渣和菌液。氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量。計算含砷金精礦中砷、鐵、硫的脫除率分別為94.35%,95.62,92.34%。
【主權(quán)項】
1.一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)、磨礦分級作業(yè):將含砷金精礦進行磨碎，礦石粒度控制在一定范圍內(nèi)，經(jīng)水對金精礦2-3次洗滌，洗滌后的金精礦進行調(diào)漿，礦漿濃度調(diào)整至35?45% ; (2)、生物氧化:向步驟(I)的礦漿中加入培養(yǎng)基，培養(yǎng)基用量為每噸金精礦添加2?5kg培養(yǎng)基，并加水調(diào)整礦漿濃度至10?25%，調(diào)整礦漿pH值至I?2;給入生物氧化系統(tǒng)，進行生物氧化，在生物氧化開始時向礦漿中添加氧化劑和化劑，攪拌氧化5?10天，溶液中溶解氧保持在3?5mg/l，反應(yīng)溫度控制在35?45°C，即完成對含砷金精礦的氧化預處理； (3)、固液分離:生物氧化完成以后，經(jīng)過濾分離氧化渣和菌液，氧化渣經(jīng)洗滌、烘干、稱量后，分析氧化渣中砷、鐵、硫的含量，菌液進行中和處理，使排放液體符合國家標準，菌液中含有培養(yǎng)基、水、以及氧化溶解的金屬離子。2.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟(I)中所述的磨礦細度為小于320目的含量為80%?95%，金精礦中金的品位為20?150g/t。3.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟(I)中所述的金精礦中砷的質(zhì)量百分含量為8%?20%。4.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟(I)中用濃硫酸溶液調(diào)整金精礦pH值，濃硫酸的濃度范圍為95%-98%。5.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟(2)中所述的氧化劑為雙氧水、硫酸鐵、過氧化鈉或過硫酸銨。6.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟⑵中所述的催化劑為溶于水后含有Cu2+、Ag+、Pb2+、Hg2+離子的物質(zhì)。7.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟(2)中所述的氧化劑添加量為每IL的礦漿中加入2?1g的氧化劑，所述的催化劑添加量為每IL的礦漿中加入0.01?0.1Og的催化劑。8.如權(quán)利要求1所述的一種氧化劑與催化劑協(xié)同強化含砷金精礦的氧化預處理方法，其特征在于:步驟(2)中所述的培養(yǎng)基是由每IL水中添加單質(zhì)硫6.0?12g，硫酸銨2.5?.4.5g，磷酸氫二鉀0.05?0.50g，七水合硫酸鎂1.5?4.5g，氯化鉀0.1?0.15g，硝酸鈣0.008?0.015g，七水合硫酸亞鐵15?30g配制而成。
【文檔編號】C22B11/00GK105907961SQ201610289322
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】張世鏢, 鄭曄, 郝福來, 趙俊蔚, 徐祥彬, 李健, 趙國惠
【申請人】長春黃金研究院