氰化渣浮选产出含砷钴镍精矿细菌浸出研究.pdf

l 氰化渣浮选产出含砷钴镍精矿 细菌浸出研究 秘鼠芽李蹲 北京矿冶研究总院，1 0 0 0 4 4 臻摹誊丈楗瘟了由浮造攥他涟所产静古辞钴镶糖矿鲤燕翟出工兹滤氍，就藏露无环蟪 拜箍。霹其棱岳技零一言辞铬镰耩矽鬃蘸茬壅避嚣7 礴究。舞叠1 『垂于魏藤辩麓耗毫无癌应攒 细菌浸出舳问磁；确定了综合条件蛹精侵出参数，此时链镍磴出率分别为7 7 ．1 7 ％．8 92 6 ％；强他瓣 苗浸出将钻幔出卑提高至8 8 ％，镍麟出率造9 5 ％，强他撤粜显著；搅拌细菌提出试验验证丁摇瓶小 型试验结果，韧捞说明了其试骁的可敞太性。 关键词馘化渣，舍砷蛄肆精矿；细菌程出 在近十多年中，由于资源的桔竭及入们 对矿物豫料需求量的不断增加，迫使人们不 得不开发利用品位低、分教、难处理矿石，同 对还要爨护珏境，这燕姆境冶金工蘸艨苓毙 为懿，黼细菌冶金刚燕滔应以上要浓的宥效 方法。 国西班牙里奥廷托地区的硫化铜矿中发 理钢螅篷物浸取现蒙鬣令3 0 0 多年张，缨蓥 冶金褥秘了迅速发最。嚣蘸帮缨蕊澄赛法提 取铺、铜，金已有工业嫩产，取得了较好的经 济效撤o ’，用细菌浸出其他金属韵研巍，尤其 对钴，镲翡研究更为澡人8 ”。钴镍矿物较黄 铜矿器澄窭，露显霹蜜壤羝藏奉、囊鼗盏，无 污染擞产。 一些氰化提金厂的含镍、钻氰化渣是重 要的镰钴资源，采用氰化渣浮选钴 镶蘩矿藏簸耗培烧培砂酸浸要慧，霹班 从中掇取钴镰，僵辩颁附建耀气回收系统。 而且谶 烟气中的砷必须加以治理。这些都 限制了此流程的广泛成用。 袋瘸翊毽浸出工笔处理氰诧渣浮选链镍 精矿的研究路栗表明此工艺瀛程瓣捷、无 环境污染、钻镍浸融率高、经济效靛好，具有 报强的实用性和摊广应用价值．原则流程 见围1 。 牯镰赣妒 橙出1 蠖 提叠后墩彝 二王 l 孛彝攘镀| 一石藏 了气 _ i 过滤{ 戎最渣 ● 生产秣托 广1 1 塑燕照壁卜互壅 过滤藏l { 运茬高、 串褥嚣铁} 氟踺秘 麓l纲藿浸崮旗镶鞲矿攥取链镶簇鲻藏程 作者简舟孙鼠芹 1 9 6 3 - ，女 汉族 ，北京审人，北京矿冶研究想院高级工程师 兔 羁 万方数据 2 1试验 1 ．1 原料氰化渣经浮选产出的钴镍精 矿的化学成分见表1 ，粒度一0 ．0 7 4 m m 占 8 7 ％。 表1 钴镍精矿化学成分 ％ 该精矿主要金属矿物为磁黄铁矿、磁铁 矿、褐铁矿，其次为黄铁矿、少量的毒砂、微 量的钴毒砂、辉砷钴矿、镍黄铁矿、硫砷镍 钴矿等。脉石矿物主要为铁闪石、石榴子 石、石英，其次为碳酸盐矿物、云母等。镍钴 精矿中含硫较低，台砷0 ，9 ％～I ％，粒度较 细，从环保角度考虑，宜采用湿法提取工 艺。 1 ．2 原理目前细菌浸出含砷钴镍精矿的 反应机理有两种观点，一种观点认为细菌浸 出钻镍矿主要是细菌的直接氧化作用，但不 否认浸出中F e ”所起的作用；另一种认为细 菌只将F e 2 氧化成F e “，钴镍精矿浸出依赖 于F e ， S O J 、，从而产生了两步优化工艺流 程，在上述钴镍精矿浸出试验中发现细菌的 直接氧化作用是主要的，但F e ”的氧化作用 也是非常重要的，缺一不可，其主要反应式 如下 1 镍黄铁矿的氧化 N i ，F e 芦。 1 7 要o 3 1 H _ , S O 。要 I11 4 N i S O 。 2 F e 邸0 03 3 H 2 0 1 2 N i ，F e q S s 1 8 F e 2 s O J ] 4 5 F e S O 。 1 6 s 9 N i S O 。 2 2 含砷矿物氧化 F e A sz 2 0 ， H j I S O 。 2 H ’o 』里堕 F e S O 。 3 H A s O ， 3 C o A s ， 。羔生_,20H-50 2 H , O C o S O 。 2 H 4 s O ， 4 1 2 F e A s 2 6 0 2I - F e 2 S O d 3 2 H 2 0 一 4 F e A s 0 4 3 H 墨0 4 5 C o A s 2 3 0 2 F 色2 s 0 J 3 2 H p C o S 0 4 2 F e A s 0 4 Z H t S O ． 6 F e “和元素s 进一步氧化，不断产生 F e s O 也和H _ S 0 4 ，有助于缦出过程。 F e S O 。 2 H r S O 。 o 塑堕 F e 2 【s 0 4 3 2 H 2 0 7 S H 2 0 l { o 苎堕 H S O 。 8 由以上反应可知，细菌浸出能够不断产 生硫酸高铁和硫酸，对环境有污染的砷以臭 葱石 F e A s O 。 形式沉淀。该钴镍精矿由于 含脉石较高，而且又来源于氰化渣，故酸浸 时酸耗大，浸出l t 钴需要6 0 ～1 0 0 t 酸， 众所周知，程出环境的p H 为2 ～2 ．5 时，氧化铁硫杆菌活性最大，侵蚀分解矿物 的能力最强，因此对该钴镍精矿或其它碱性 脉石高的物料的细菌浸出的关键在于解决酸 耗的问题。从反应 3 、 4 可见，在空气和 细菌的参与下，l m o lF e A s 2 和l m o lC o A s 2 被氧化各需要l m o lH S O 。，而反应 5 、 6 表明用F e S 0 4 ，氧化l m o lF e A s2 可产生 1 ．5 m o l ～H 5 0 。氧化l m o l 0 地，产生2 m o l H , S O 。即反应 5 、 6 可产3 ．5 m o lH 0 4 ， 而反应 3 、 4 需要2 m o lH 参O 。，余酸为 1 ．5 m o l ，因此控制各反应速度可达到降低酸 耗的目的。本研究通过增加F e “的初始添 加量及调整矿浆浓度，使浸出I t 钴的酸耗降 至1 0 t 左右，效果明显。 1 ．3 试验方法本研究使用的氧化铁硫杆 万方数据 3 菌来源于中国某铜矿中的酸性的坑道水， 经堵弊、分离后作为谈试验的菌种。其培养基 粥磁 朗 N H , r S 侥囊1 5 ，K 嚣P O , 0 ．0 5 ， M 礴0 4 7 H 2 00 ．0 5 ，K 2 10 ．0 5 ，F e S O 。5 0 。 耋咐菌浸出摇瓶{ 斌验在2 5 0 r n l 三角瓶内进 行，装人一定量的锚镍精矿、菌种及酸性 隶，藏时测定溶液的p H ，在疆赉过程中，用 稀琉敬调整溶液p H 为2 ～2 ．5 ，漫出～定 时间脯过滤，分析渣样中的C o 、N i 。 细菌培养及摇瓶试验均在H Z Q ～C 空 气辫震荡器中进行，震荡频率分别为1 6 0 袭／r a i n 、1 2 0 次／r a i n 筵声渡法强诧麴萤浸 出试验是用频率为4 3 K H Z ，强度为1 ．5 w ／c 超声波发生器处理矿浆，一定时问爝过滤， 其渣避行摇瓶细菌漫如试验。 巍搏鲤藿浸窭试羧在垣显瘩漆巾进行。 将装入一定量矿浆的5 0 0 r a l 的三畔瓶置于 L B 8 1 1 型恒温水潞器中，用J J l 电动无级 搅拌器进行搅拌，鼓A 空气，维持提出过程 孛p H 为2 - 2 ．5 ，浸磁捧止后过滤，分辑其 渣审薛C o 、N i 含羹。公斤级搅捧继菌浸 出试验是在15 L 塑料槽中，于室瀛下进行 的。 ￡i 上各试验的p H 值均盘P H S 一3 型酸 褒孳辛测定。 2 结果与讨论 2 ．1 酸浸与细菌浸出的对比试验本试验 主要楚考察缓蓉在漫窭中瓣箨用及锸绦浸窭 率随浸出时间的变化。试验条件2 4 精矿 1 0 9 ，矿搿泞皱1 0 ％，接种量1 0 ％，p H ％b 2 ，3 0 ℃， 初始F e ”堙／l 。其髂果见圈2 、图3 。 强孛强线表明缎萤攫健氧他捧鹚是疆 瞬显的。经2 0 天酸漤，链镰浸出攀佼分剐 为7 ．8 2 ％和1 73 6 ％，继续浸出，锸镍溶解量 基本上不再增加，按试验加酸量计，浸出l t 钴诗嚣簧硫酸l ∞l 以上，说明该糖矿不宜用 常撬魏酸疆的方法麓壤。丽在缨萤豹参女．下， 浸出8 天，钴浸出率就达到6 0 ；7 1 ％，镍浸出 一 甜 * 魁 耀 _ - ∥●卜d ， ／ 厂 ， ， 一 ／ ，▲。1 - ∥1 ’1 048】21 62 02 4 浸出时闻f d 闰2浸出时间与钴浸出率的关系 ●娥潦；■蜘穗疆出 S v 瓣 茁 窦 嚣 厂 ， ≠ ， ， ， ， |≯卜’ 0481 21 62 02 4 浸童对赫挺} 豳3浸出时间与镍浸出攀的关系 ●艘浸；●细菌浸出 攀7 8 ．2 1 ％浸出1 6 天，钴浸出率提高至 8 1 8 3 ％，镰浸＆率离达9 l8 6 ％；瑷终，链镰 浸出率分别达到8 7 ．5 1 ％，9 3 ．9 3 ％。这是直接 浸出低品位钻镍精矿的较好结果。同时酸耗 降低至4 0 ～6 0 t ／tC o 。在搅拌缃藩浸出工业 雯产孛，浸蠢时精纛接影嫡蓑设备粒授资及 生产成本，在保诫较高金属漫豳率的前挺 下，笔者认为选撵8 ～1 0 天，在烃济上较为 台理，有实现工业化的可能。 2 。2 绍蓥浸i 珏条I | 孛试验主要考察糖矿粒 度，韧始F e “浓发，矿莱浓度及p H 变证霹 铺镍浸出率的影响，结果见液2 、表3 、表 4 和表5 。 自表2 的试融数据可见，谚稽矿粒度由 - 00 7 4 r a m 鑫聪％提高至粥％，链浸盘辜 增加6 ％，镍浸出帛也有所增加，蒋磨细，钻 ∞∞鼯臀舒∞∞加柏糟0 瓣吣蛐协曲辩婚辩∞加0 万方数据 表2精矿粒度对钴镍浸出率的影响 试驻条件2 4 钻镰精矿l 雌，矿浆浓度1 0 ％，接种量1 0 ％．p H 2 ，3 0 ℃，智J 始F e ”2 豇 表3初始F e 3 浓度对钴镍浸出率的影响 - 4 7 1 0 2 0 q 5 2n 0 6 7m 啷7 70 39 07 4 q 5 3嘎0 7 4旺0 3 27 56 98 94 9 n 2 6n 0 4 0n 0 1 98 62 99 34 9 咀2 5n 0 4 7嘎0 2 , I8 25 49 2 如 嘎2 1n 0 5 20O ”8 00 49 04 0 试验条件扩钻锦精矿I 吧，矿浆浓度1 0 ％．接种量 1 0 。V o ，p H 2 ．3 0 ℃．提出时间1 2 d ． 表4p H 对钴镍浸出率的影响 试驰条件I 。钻镍精矿1 0 9 , 矿浆浓度1 0 ％，接种量 0 ％，3 0 ℃，韧始F e ”奄／1 ，浸出时闽3 6 1 。 表5矿浆浓度对钻镍浸出率的影响 试验条件I 。钴镍精矿，接种量t 0 ％．p H 2 ，3 0 ℃，韧始 F e 埘l ，浸出时间3 0 d ， 镍浸出率无明显提高趋势，因此物料粒度控 制在一O ．0 7 4 n u n 占9 5 ％为宜。但在工艺参 数选择时，矿石粒度的确定不仅要考虑有价 金属的浸出率，还要考虑磨矿成本及物料的 沉降性能。 表3 数据反映了钴镍浸出率、补酸量与 初始F e ”浓度的关系。初始F e “的浓度对 镍溶解量的影响不大．而对钴的影响十分明 显，F e ”的浓度过高或过低都导致钻浸出率 下降，当初始F e ”的浓度为7 9 ／L 时，钴镍浸 出率撮高，分别为8 6 ．2 9 ％、9 3 ．4 9 ％。此时提 高了反应 5 、 6 的反应速度，酸耗降低。 表4 、表5 表明，控制浸出过程p H 为 2 ～25 时，钴镍浸出率高且酸耗低。在细 菌浸出中，矿浆浓度是与设备、基建投资密 切相关的工艺参数之一，矿浆浓度过高、过 低都不利于细菌的生长，工业上，搅拌细菌 浸出一般采用矿浆浓度 2 0 ％。为此，钴镍 精矿采用1 0 ％的矿浆浓度进行细菌浸出钴 镍效果较好。 2 ．3 综台条件试验本项试验是在综合考 虑最佳条件及工业生产可行性的基础上确定 的，它不是最优的，而是经济台理的。综合 试验条件为温度3 0 ℃，矿浆浓度l O ％， p H 2 ～2 ．5 ，初始F e “浓度为7 9 ／L ，接种量 1 0 ％，2 0 钴镍精矿1 0 9 ，浸出时间为4 天、8 天、1 0 天，结果见表6 。 表6 综合试验条件结果 万方数据 5 试骧结粜寝明采用以上细菌浸出条件 霹缝短缩莹懿停滞期，妻l l 遴‘f 缨蘩浸塞豹速 度。在浸出时间相同时。钴镍浸比率夫幅度 挺蔫，浸窭4 天，链凝壅率鸯琢采静2 5 ％提 耐至4 0 。s 4 ％；镍浸出率幽4 6 ．4 2 ％提磷至 5 6 ．3 9 ％；漫窭8 天，锸授醴l 章毙蒜寒提薅了 1 2 ％。工业生产上袋髑浸臻时瓤8 ～i O 天 舞宣。程就工藏条卡串下薛缩菌浸盘过程嫠本 不舅I { } 期簸，嬲决了谈链镶精矿羧耗夫瓣同 越，为碱性脉秭商的物料的细菌浸出提供了 经验。2 0 壤犷客蓦串为0 ．擘4 ％，缝过缨毽浸 出有9 5 ％以上的A s 被抑制在满中，避免了 臻境污禁。 2 , 4强化细菌浸出试验 目的谯于进一步 雅短浸穗霹阏，挺璃金瀛鞠牧率，取褥蹙大 经济效簸。从细菌澄出机艘看，强化细菌浸 豳营走斑墙葬分离毽辩鬻瀑菌种，l 三l 剥予捷离 裰出温度，加快反应遵度；其状是对原料进行 精讫处璐，遗戚矿游缮构谈陷，秘快缩蘧与 矿物韵接触遴度，搬犬其接触蕊积，强化细 髓浸出 奉试骚暴弼了勰声波酸坏矿街结 掏，用怒声波强纯F e n 浸盘，进褥液露分离 詹，浸出渣再避行缩馥浸蹴，效果觅匿4 。 j ∞ 。9 0 罡嚣 鐾7 0 霾曲 5 0 匿兰至 0 1 02 , 03 D 4 0 瓣声菠簸疆耩矿静对阕 m i r 0 圈4强化浸出时阚对镄镍浸烈率的影响 F e 橙} l } 条件箩精矿，液筒盹4 lR 扣浓度l q 吖L 。 p H l 缔蕾疆如祭捧鬣瘦∞℃．矿浆浓壤{ 搿Ⅺ，p 越2 一王篙静戆 F 一”浓度谢L 接种量{ 刚，浸m 埘阐踮 由圈4 看出，经趣声渡处理后，话锦澄出 率提高”r1 0 ％～1 5 ％，麓声渡热瑾1 0 r a i n 。 钴镍浸出率分别为8 49 7 ％，9 3 ．1 4 ％超声波 处理3 0 m i n 懿，镰镰没出率达到最大，势裂 为8 8 ．7 5 ％，9 5 ．2 5 ％。用超声波法处理含金多 佥羁犁“辏缀麓实掰羚蕊。 2 ．5 搅拌绷荫浸出试验本1 斌骀目的是为 了骢谨摇瓶的_ I 艺参数，劳考察其技夫蛙。 2 0 钴镍精矿2 5 9 ，矿装浓度1 0 ％，初始F e 3 。 浓凌7 ～1 0 S ／1 ，控涮橙爨过程鳇p H 势2 ，鼓 空气，用慑温水灌器维持浸出温度3 0 ℃， 浸密8 天蜃，铡褥链镰澄出率分别为7 8 ．0 8 ％， 9 02 6 ％，趣黢为O ．6 m l ，比摇燕，I 、型试验结撮 略好。 公厅辍拨拌绷莲浸爨试验，其最夫特意 在室温下避行。称取1 4 钴镍精矿l k g ，加 1 0 LP 珏为2 的漱牲零，搬A 越渡，瑗硫酸 调p H 为2 。平均氅温2 6 ℃。由于粒度细， 渗透性差，漶漫1 2 爰蕨，孜为搅拌蘧气缨藏 浸出，加速了细蔚浸出速度，冀经l ，天搅拌 浸凑，话镰浸爨褰努裂遮劐8 5 ．0 4 s ／o ， 9 2 ．3 8 ％。搅拌绷藏浸出试验结果初步说明 了绥薅浸鑫连续i 式骚秘霹幸亏健 以上试验结果表明，细菌漫出该精矿可 经济遣露悛N i 、C o ，巍进一多氪托摄取A u 剖造了条{ 粤，夔绷蘧袋如渣中静金宠分暴 露，尤其是强化缃菌浸踺渣中盒暴露的更为 竞垒。裁麴期分拯，霹进一步提取鞠％～ 7 5 ％的金，实现了该钴镍精矿有价金属的综 舍裂攘。 3结论 1 通过调整初始F e “浓度、矿浆浓赓 爵掇勰产激佬攀获痖遴发，酶低酸耗，鸯缨 菌浸出碱性脉石赢的赋料提供了经骏。 2 } 舞l 鲷蘧授如技术魅壤羲袍渣浮遗产 出的镞镶精矿是掰好豹。工慧参数为温廉 3 0 ℃，裙始F e ”浓度7 耐l ，p H 2 ～2 ．5 ，接种 量{ O ％，妒浆壤壤1 0 ％，时嬲8 ～1 0 d 。可 获梅锚浸出率7 7 ．1 7 ％，镍浸斑率8 9 2 6 ％的 技术揍标。 3 搅拌细菌浸出试验结柴与小型摇瓶 下转繁9 趸j 万方数据 上接第5 页 试验结果吻合，初步说明该细菌浸出试验的 可放大性。 研 超声波强化细菌浸出效果明显，经过 8 天舯浸出，钴浸出率高达8 8 ．0 ％；镍浸出率 也达到9 5 ％。 5 对氰化渣浮选钻镍精矿进行细菌浸 出，使细菌浸出渣中金进一步暴露，可氰化 提取金6 0 ％～7 5 ％，实现了有价金属的综台 利用。 主要参考文献 国外金属矿选矿，1 9 9 2 , 2 4 1 ． B i o h y d r o m e t a l l u r g i e a lT e c h n o l o g i e s ，6 9 5 ～7 0 3 B i o h y d r o m e t a l l u r g i c a lT e c h n o l o g i e s ．6 5 3 ～6 6 3 ． H y d r o m e t a l l u r g y ，3 7 0 9 9 5 ，3 8 7 ～3 9 1 微生物湿法冶金，1 9 9 8 ，1 ． 万方数据