专利名称：原生硫化铅锌矿中锌铅的连续浸出方法
1.技术领域本专利涉及原生硫化铅锌矿中锌铅的连续浸出方法。
随着埋藏浅、易开采的矿产资源的日趋减少，原生硫化物铅锌矿资源的合理、高效、环保地开发利用已成为全球面临的重大课题。我国低品位难处理铅锌硫化矿资源量巨大且具广泛分布，这为原生硫化铅锌矿的生物湿法冶金矿业开发带来了前所未有的机遇与挑战。本发明专利与传统矿业氧化工艺相比，成本低、污染小，具有广阔的工业应用前景。
2.背景技术2.1现有技术现状及存在的问题和缺点纵观原生硫化物铅锌矿的传统分解氧化工艺，归纳起来主要有浮选精矿-火法焙烧、加压氧化、化学氧化和生物氧化。
焙烧工艺[1]通常是针对浮选精矿[2]，在600℃-900℃，硫化物转变为氧化物，被包裹的有价元素得以完全暴露。但存在生产成本高，并有SO2、As2O3等有毒气体产生，污染环境严重，对于低品位铅锌矿，其应用范围受到限制。
加压氧化[3-4]是在高温和富氧条件下，硫化物被氧化为硫酸盐。该法具有反应速度快、硫化物分解完全、对环境污染小等优点。但设备材料要求高、投资和操作费用大昂贵，仅适用于高品位的硫化铅锌精矿。
化学氧化[5-7]是在常压化学试剂作用下，硫化物被氧化成硫酸盐或元素硫。该法主要适用于锌铅含量较高的碳质型的原生矿。
近年，国内外虽已有分别针对单矿物，如硫化锌矿[8-10]、方铅矿[11]或浮选精矿[12]的生物湿法冶金的报到，但对于原生铅锌矿尚存在如下关键性技术问题和缺点1)首先需浮选工序，以获得闪锌矿或方铅矿浮选精矿[13]，增大了生产成本；2)矿产资源常呈多金属共生，浮选精矿亦是硫化矿物组合，由于大量重金属元素的存在，浸矿微生物的生物活性受到抑制，生物氧化周期，生产效率低；3)仅开展了有价组份铅或锌的回收[12]，不利于实现铅、锌同时经济有效综合回收利用，易于造成资源浪费。
2.2引证文献(参考文献)[1]Shu，J.，Lakshmanan，V.I.，Convey，J.，Sintering and ferrite formation duringhigh temperature roasting of sulfide concentrates，Canadian Metallurgical Quarterly，1999，38(4)215-225.宣道中，吴玉今，白秀梅，一种铅锌多金属硫化矿的分离方法，国家发明专利，CN 1031197，公告日1989年2月22日.Harvey，T.J.，Yen，W.T.，The influence of chalcopyrite，galena and pyrite onthe selective extraction of zinc from base metal sulfide concentrates.MineralsEngineering，1998，11(1)1-21.Jena，P.K.，Barbosa-Filho，O.，Vasconcelos，I.C.，Studies on the kinetics ofslurry chlorination of a sphalerite concentrate by chlorine gas.Hydrometallurgy，1999，52(1)111-122.Zhao，Y.C.，Stanforth，R.，Productions of Zn powder by alkaline treatment ofsmithsonite Zn-Pb ores.Hydrometallurgy，2000，6(2)237-249.Nagib，S.，Inoue，K.，Recovery of lead and zinc from fly ash generated frommunicipal incineration plants by means of acid and/or alkaline leaching.Hydrometallurgy，2000，56(3)269-292.常前发，黎小玲，硫化铅精矿的氯化铁浸出，国外选矿快报.1997，(4)14-17[8]Oswado-Garcia，Jr，Bigham，J.M.，Tuovinen，O.H.，Sphalerite oxidation byThiobacillus ferrooxidans and Thiobacillus thiooxidans.Canadian Journal ofMicrobiology，1995，41(6)578-584.邱冠周，覃文庆，周洪波，兰卓越，杨宇，黎维中，刘新星。硫化锌矿浸矿细菌选育方法，国家发明专利，CN 1401763，公告日2003年3月12日[10]邱冠周，覃文庆，胡岳华，黎维中，兰卓越，柳建设，刘新星。锌矿石细菌浸出-萃取-电积提锌工艺，国家发明专利，CN 1360065，公告日2002.7.24.Gudyanga，F.P.，Mahlangu，T，Chifamba，J.，Simbi，D.J.，Reductivedecomposition of galena(PbS)using Cr(II)ionic species in an aqueous chloridemedium for silver(Ag)recovery.Minerals Engineering，1999，12(7)787-797.Hearne，T.M.，Haegele，R.D.，Hydrometallurgy recovery of zinc from sulfideores and concentrates.InDutrizac，J.E.，Gonzalez，J.A.，Bolton，G.L.，Hancock，P.(Eds.)，Zinc and lead processing.The metallurgical Society of CIM，1998，pp.765-780.张兴仁，闪锌矿浮选精矿的电解生物浸出，国外黄金参考.1999，(1)13-17.
3.发明内容3.1解决的技术问题(1)针对我国丰富的低品位(Zn≥15％，Pb≥4％)原生铅锌矿资源，创立一种可行的合理开发利用方法；(2)改变传统的针对原生铅锌矿浮选工艺，实现原生铅锌矿粉的直接微生物氧化浸出锌，开展细菌驯化培养，缩短生物氧化浸出周期；(3)氯化钠溶液浸出铅体系中，引入酸性介质，大大降低氯化钠用量，缩短化学反应时间，提高生产效率。
3.2技术方案本发明涉及原生硫化铅锌矿中锌、铅的浸出方法，技术方案主要是1)氧化亚铁硫细菌的耐砷、铅、铜重金属离子驯化，培育驯化菌；2)驯化细对原生硫化铅锌矿的生物氧化浸出锌；3)生物氧化渣的酸性氯化钠溶液浸出铅。
3.3有益效果本发明工艺技术方法可靠，生产成本低，污染小，有利于我国丰富的原生硫化铅锌矿的有效回收利用，具有广阔的应用前景。
3.3.1细菌驯化技术方法有益于大大缩短生物氧化周期采用耐砷、铅、铜驯化的氧化亚铁硫杆菌生物氧化浸出锌，在30-35℃、200r/min条件下浸出7天，锌浸出率达95％；未驯化菌与驯化菌生物浸出对比当锌浸出率达95％时，驯化菌浸出时间比未驯化菌浸出时间缩短5天，大大缩短了锌浸出周期，提高生产效率；无菌浸出对比在不接种细菌情况时，在上述相同条件下，经15天生物氧化浸出锌，锌浸率≤1.6％。
3.3.2在铅浸出体系中加入盐酸，有利于降低浸出剂氯化钠用量，缩短铅浸出时间，节约能源继后用酸性氯化钠溶液在60℃搅拌提出90分钟，铅浸出率在98％以上；当加入0.5mol/L盐酸，在140g/L氯化钠，5％矿浆浓度，在60℃、500r/min条件下，搅拌反应6小时，在同样条件下，反应时间缩短为90分钟，有利于大大节约能源。
与未加入0.5mol/L盐酸相比(1)在140g/L氯化钠，5％矿浆浓度，当铅浸出率≥98％时，需在60℃、500r/min条件下，搅拌反应6小时；(2)若欲达到铅浸出率仅≥90％，需加入350g/L氯化钠，5％矿浆浓度，在60℃、500r/min搅拌浸出3小时。
4.具体实施方法4.1细菌的耐砷铅铜的驯化方法4.1.1菌种和培养基从硫化矿酸性矿坑水中分离纯化的一种可运动、有鞭毛、不产孢子的革兰氏阴性杆状氧化亚铁硫杆菌(Tiobacillus ferrooxidans，T.f)。采用9K液本培养基，其组成为(NH4)2SO43.0g，MgSO4.7H2O 0.5g，KCl 0.1g，K2HPO40.5g，Ca(NO3)20.01g，蒸馏水700mL，14.78％(w/v)FeSO4.7H2O溶液300mL，用稀硫酸调节pH至1.5-2。
4.1.2氧化亚铁硫杆菌耐砷铅铜驯化方法锌离子对氧化亚铁硫杆菌活性无影响，而砷、铅、铜对氧化亚铁硫杆菌生物活性呈现严重的抑制作用。
在9K培养基中，加入少量As(III)、Pb(II)、Cu(II)离子浓度，按10％接种量接种T.f菌，置于生物摇床，30℃，120r/min，控制浸矿液pH＝1.5-2条件下驯化培养4-6天；待T.f适应后，再在9K液体培养基中逐渐增加As(III)、Pb(II)、Cu(II)离子量，按10％接种量接种对低浓度砷、铅、铜适应的T.f，按上述方法驯化培养。经上述方法驯化培养2-3月，即可培育得到耐As(III)17.25g/L、Cu(II)22.0g/L、Pb(II)15.0g/L的驯化T.f菌株。
4.2原生硫化铅锌矿的细菌浸出锌方法加170.0mL无铁9K培养基于500mL的三角瓶中，接种10％含菌2-3×108个/mL T.f驯化菌，按10％矿浆浓度加入粒度为0.074mm原生硫化铅锌矿粉，置于生物摇床上，振荡速度200r/min，30℃，用稀硫酸调节浸矿液pH＝1.5-2。每隔一定的时间补加蒸馏水以补偿蒸发损失，定期分析测定细菌浸出液中锌、铅。当锌浸出率达95％时，用0.45μm膜真空过滤，滤渣用于下一工序铅浸出。当生物浸出滤液中锌离子浓度≥30g/L时，称为含锌富液，供锌的分离提取用；当生物浸出滤液中锌离子浓度＜30g/L时，含锌滤液返回作为原生硫化铅锌矿的细菌浸出液。
4.3生物氧化渣的酸性氯化钠溶液浸出铅方法由于硫化铅锌矿粉生物氧化后，铅以难溶的硫酸铅赋存于浸出锌后的浸出渣中。将该生物浸出渣置于500mL三角瓶中，按5％矿将浓度加入0.5mol/L盐酸溶液，再按氯化钠140g/L加入固体氯化钠，在60℃恒温水浴中，500r/min搅拌浸出90分钟后，趁热真空过滤。滤液为富铅浸出液，供铅的分离提取用。
权利要求
本发明是一种原生铅锌硫化矿中锌、铅的有效浸出方法，包括原生硫化铅锌矿的驯化菌浸出锌和生物氧化渣的酸性氯化钠溶液浸出铅。发明的特征在于氧化亚铁硫杆菌的耐砷、铅、铜驯化，使得大大缩短锌的生物浸出时间；在后续的生物氧化渣氯化钠溶液浸出铅是在0.5mol/L盐酸介质，缩短铅的浸出时间，大大节省能耗。
全文摘要
本发明涉及原生铅锌硫化矿中锌、铅的浸出方法。本发明采用经驯化培育的氧化亚铁硫杆菌氧化浸出锌，生物氧化提出锌后的浸出渣，再酸性氯化钠溶液浸出铅。采用本发明耐砷、铅、铜驯化的氧化亚铁硫杆菌生物预氧化提出锌，锌浸出率可达95％。继后用酸性氯化钠溶液在60℃搅拌提出90分钟，铅浸出率达98％以上。本发明方法具有流程短、成本低，污染小等特点。
文档编号C22B3/18GK1528925SQ20031011074
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月17日 优先权日2003年10月17日
发明者廖梦霞, 邓天龙 申请人:成都理工大学