难处理金矿细菌氧化工艺中和水的成分分析.pdf

收稿日期 2004 - 05 -11 基金项目 国家自然科学基金资助项目 50074015; 50274024 ; 辽宁省自然科学基金资助项目 20022022 作者简介 杨洪英 1960- , 女, 河北张家口人, 东北大学教授;巩恩普 1958- , 男, 辽宁盖州人, 东北大学教授, 博士生导师; 陈 刚 1942- , 女, 广东新会人, 东北大学教授 第25卷第12期 2004 年 12 月 东北大学 学报自然科学版 Journal of Northeastern University Natural Science Vol25, No. 12 Dec.2 0 0 4 文章编号 1005 -3026 200412 -1173 -03 难处理金矿细菌氧化工艺中和水的成分分析 杨洪英1,巩恩普2, 陈 刚1, 訾建威2 1. 东北大学 材料与冶金学院, 辽宁 沈阳 110004; 2. 东北大学 资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110004 摘 要 通过对中和水及结晶物进行的化学分析和 X 射线粉晶分析, 查明中和水中含有大量 的Mg, K, Na, Ca 物质; 其结晶物主要是硫酸盐 MgSO43H2O, MgSO44H2O, MgSO4125H2O 及 CaSO42H2O这些大量的镁和钙来源有 细菌氧化工艺中使用的金矿中矿物成分复杂, 其中含 镁、 含钙的碳酸盐、 硅酸盐矿物较多, 工艺过程中部分进入溶液, 并积累起来 用石灰进行中和 时, 中和后剩余的钙, 停留在溶液中中和水在复用返回细菌氧化流程时, 由于镁、 钙的浓度过高, 会以硫酸盐形式结晶析出, 造成水路堵塞, 同时高浓度的镁会抑制浸矿细菌的生长, 对工艺带来不 利的影响 关 键 词 细菌氧化工艺; 中和水; 结晶; 硫酸镁; 难处理金矿 中图分类号 T F 113311 文献标识码 A 我国黄金工业生产经历了较长时期的高速发 展阶段在 八五末期, 已探明的黄金储量有 1700多 t, 其中易选冶黄金资源几乎已被开采和 利用, 尚有 1 000 多 t 的难选冶金矿资源难以利 用[1,2], 而成为呆矿随着环境问题的日益严重, 环境友好冶金概念的逐步深入, 细菌冶金以其 较高金银回收率、 建设成本低、 环境清洁等优点异 军突起, 成为全球性的研究热点1986 年, 南非 Fairview 建立了世界上第一座细菌氧化 -氰化提 金厂, 首次实现了难处理金矿细菌氧化工艺的工 业化在此之后, 细菌冶金迅速蓬勃地发展起来 我国在这一领域的研究起步较晚, 2000, 2001 年 山东烟台、 莱州分别建立了 50 t/ d, 100 t/ d 规模 的细菌氧化 -氰化提金厂近几年陕西地矿局针对 某些含砷金矿, 进行了细菌氧化堆浸试验研究尽 管如此, 与储量可观的难处理金矿资源相比, 细菌 氧化工艺尚未得到大规模的推广, 具有极大发展 潜力随着我国矿业政策的调整, 国外矿业公司也 已进入我国寻求发展细菌冶金显示出了越来越 强劲的发展势头[3 5], 已经成为 21 世纪最具竞争 力的绿色冶金工艺[ 6 9] 难处理金矿细菌氧化 -氰化提金工艺的流程 主要分为 物料准备; 细菌氧化工艺; 洗涤 和固液分离; 液体中和处理; 氧化渣进入氰化 提金系统在中和阶段产生的中和水返回细菌氧 化流程在细菌氧化流程里, 对水的质量应严格控 制, 否则对工艺会产生大的影响 1 中和水化学分析 1. 1 中和水样的成分分析 试验所用水样为某细菌氧化 -提金厂的实际 生产中和水样, 经过三级中和, pH 值稳定在 69 70 范围内水体为无色, 近于澄清透明, 对中 和水进行Al, Sb, K, Na, Ca, Mg, Cu, Pb 和Ni 化学 分析, 结果见表 1 表 1 中和水样的化学分析 Table 1 Chemical analysis of neutralized water 元 素AlSbKNaCaMgCuPbNi / mgL- 1 0. 010. 0476108. 66332. 45485. 15145870. 03 0. 019. 71 1. 2 中和水结晶物的化学分析 细菌氧化中和水常常会结晶, 结晶物为白色, 砂粒状粒度随结晶的时间而加大对结晶物进行 了Al, Sb, K, Na, Ca, Mg, Cu, Pb 和 Ni 的化学分 析, 其化学分析结果见表 2采用 X 射线粉晶分析 方法, 对中和水的结晶物进行了物相分析, 其分析 结果见图 1 表 2 中和水结晶物的化学分析 Table 2 Chemical analysis of substances of crystallization in neutralized water 元 素AlSbKNaCaMgCuPbNi / mgL- 119. 001. 321 33137753 5681468000. 000. 00111 图 1 中和水结晶物的 X 射线粉晶分析图谱 Fig.1 X -ray diffraction patterns of substances of crystallization 2 数据分析和讨论 2. 1 中和水样 从水样分析可以看出, 水样品中含有大量的 Mg, Ca, Na, K 物质, 最高为 Mg, 高达 14 587 mg/ L,比 Ca, Na, K, 高出 100 多倍; 含量较多的是 Na, Ca, K, 它们的含量属于同一数量级; 水中几乎 不含 Cu, Pb, Al 和 Sb; 而元素 Ni 属于微量, 为 971 mg/ L 2. 2 中和水结晶物 从中和水结晶物分析可以看出, 样品中含有 大量的 Mg, Na, Ca, K 物质, 最高为 Mg, 高达 146 800 mg/ L, 比 Na, Ca, K, 高出 100 多倍; 含量较多 的是 Na, Ca, K, 它们的含量属于同一数量级; 结 晶物中不含或几乎不含 Cu, Pb 和 Sb; 而元素 Ni 和 Al 属于少量 或微量, 分别为 111 mg/ L 和 1900mg/ L 2. 3 中和水结晶物的 X射线粉晶分析 通过对中和水结晶物的 X 射线粉晶分析, 可 以看 出样品中含有大量 硫酸盐物质, 主要为 MgSO43H2O, MgSO44H2O, MgSO4125H2O, 其次是 CaSO42H2O其中, MgSO43H2O 占 39 , MgSO44H2O 占 25 , MgSO4125H2O 占 24 , CaSO42H2O 占 9 , 钠盐和钾盐少量, 大约 占 3 2. 4 镁钙的来源和对工艺影响的讨论 中和水化学成分分析表明 水中镁含量最高, 其次含量高的是钠、 钙、 钾元素结晶物化学成分 与水样分析完全一致, 镁含量最高, 其次含量高的 是钠、 钙、 钾元素采用 X 射线粉晶分析方法对中 和水结晶物分析表明镁和钙完全是以硫酸镁和 硫酸钙的结晶态出现, 还有少量的钠盐和钾盐可 见结晶物以硫酸盐物相形式产出为特点 中和水中大量的镁, 钙的来源有二 细菌氧 化提金厂在工艺中使用大量的某金精矿进行配矿 矿物学研究表明, 该金矿的矿物成分复杂, 有金属 矿物、 脉石矿物、 蚀变矿物; 金属矿物有 黄铁矿、 磁 黄铁矿、 白铁矿、 毒砂、 镍的硫化物、 硫砷化物; 含砷 矿物有 毒砂、 雌黄、 雄黄等; 脉石矿物有含镁、 钙的 矿物, 而且形成一套复杂的共生矿物其中有 白云 石 CaMg [ CO3]2 、 菱 镁 矿 MgCO3 、 方 解 石 CaCO3 、 蛇纹石 Mg6[ Si4O10] OH8 、 透闪 石 Ca2Mg5[ Si4O11] OH2 、滑 石 Mg3[ Si4O10] OH2 、 斜 黝 帘石 Ca2AlAl2[ Si4] [ Si2O7] O 1174东北大学学报 自然科学版 第 25 卷 OH 、 绿泥石 MgFe5Al[ AlSi3O10] OH8 、 黑云 母 K{ Mg,Fe3[ AlSi3O10] OH2}这些在细菌氧 化工艺中, 会部分溶解进入溶液, 积累起来 使用 石灰进行中和时, 中和后剩余的钙, 停留在溶液中 在后续中和阶段, 由于溶液的 pH 值的增大, 在浸 矿氧化菌液中氧化溶解的诸如 Fe, As, S, Ni, Cu, Pb, Al 和 Sb 不稳定, 在中和反应中已经通过中和 作用, 优先形成固相, 即固定在中和渣, 反应中和效 果很好Mg, 部分 Ca, K, Na 则未被中和, 而大量地 停留在中和水中 在实际生产中, 中和水并不排放, 而是返回到 前面的细菌氧化流程这些中和水浓度高, 黏度 高, 经常发生结晶, 结晶物堵塞通道另外, 细菌氧 化工艺中, 虽然水溶液中镁可以成为浸矿细菌的 营养物, 但镁浓度不能过高, 高浓度镁能够抑制细 菌的生长[ 10], 对工艺造成不利的影响因此降低 中和水中镁的含量, 保证水路畅通和防止细菌活 性被抑制刻不容缓, 中和水除镁除钙对难处理金 矿细菌氧化工艺具有现实意义 3 结 论 1 中和水中含有大量的 Mg 2 , K, Na, Ca2;中和水结晶物主要是硫酸盐; 其成分为 MgSO43H2O, MgSO44H2O, MgSO4125H2O, 其次 是 CaSO42H2O其 中 MgSO43H2O 占 39 , MgSO44H2O 占 25 , MgSO4125H2O 占 24 , CaSO42H2O 占 9 , 钠盐和钾盐大约占 3 2 水样 Mg2含量最高, 高达 14587mg/ L, 比Ca2, Na, K高出 100 多倍; 水中含量其次 为Na, Ca2, K, 分别达 48515 mg/ L, 33245 mg/ L 和 10866 mg/ L; 它们的含量属于同一数量 级水中不含或几乎不含 Cu2, Pb2和 Sb3; Al3和 Ni2含量少 3 中和水中大量的镁、 钙的来源有二 一是 细菌氧化工艺中使用的金矿中矿物成分复杂, 其 中含镁、 含钙的碳酸盐、 硅酸盐矿物较多, 工艺过 程中部分进入溶液, 并积累起来二是使用氧化钙 进行中和时, 中和后剩余的钙, 残留在溶液中 参考文献 [ 1 ]Yang H Y, Yang L, Zhang A K,et al. 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