专利名称：尾矿残留铜镍金属的处理回收方法
技术领域：
本发明涉及尾矿综合处理领域，尤其涉及一种铜镍尾矿残留金属的处理回收工艺。
背景技术：
我国现有尾矿库12718座，其中在建尾矿库为1526座，占总数的12%，已经闭库的尾矿库1024座，占总数的8%，截止2007年，全国尾矿堆积总量为80. 46亿吨。仅2007年，全国尾矿排量近10亿吨。尾矿的大量堆存带来资源、环 境、安全和土地等诸多问题。目前，我国尾矿一般采取尾矿再选、尾矿生产建筑材料、尾矿用于制作肥料、充填矿山空采区、尾矿库复垦的方法来对其进行综合利用。然而在上述传统的尾矿处理方法存在尾矿有价金属没有回收和利用、尾矿对土地和水资源存在污染隐患等现实问题。
发明内容
本发明实施例第一目的在于提供一种尾矿综合处理方法，应用其技术方案有利于提高尾矿有价金属回收利用率，且消除尾矿对土壤和地下水的污染隐患。本发明实施例提供的一种尾矿的综合处理方法，包括对所述尾矿采用浸出工艺处理；采用板压框压制所述浸出处理的尾矿，滤出所述尾矿的浸出液，得到分离的所述浸出液以及浸渣；通过吸附交换的方式提取所述浸出液中的有价金属。可选地，对所述尾矿采用浸出工艺处理，具体是在常压下，采用稀硫酸喷淋浸泡所述尾矿，并且在所述硫酸与所述尾矿的浸出液中加入氧化剂。可选地，在采用稀硫酸喷淋浸泡所述尾矿后，还包括加热所述硫酸与所述尾矿的浸出液。可选地,所述氧化剂为空气、氧气、或者氯气。可选地，对所述尾矿采用浸出工艺处理，具体是将所述尾矿置入浸出柱中；在所述浸出柱的顶部上方设置有高位槽，所述高位槽的底部设置有流出管，所述流出管的流出口位于所述浸出柱的上方，所述高位槽中的酸性浸液从所述浸出柱的上部流入所述浸出柱，流过所述尾矿，从所述浸出柱的底部流出到浸液收集槽，所述浸液收集槽与一泵体通过阀门连通，所述泵体与所述高位槽连通，所述泵体可将所述浸液收集槽中的浸泡酸液循环泵至所述高位槽。可选地，所述浸出柱为搪玻璃或塑料渗滤柱。可选地，所述尾矿的粒度直径小于5% cm。可选地，所述浸出柱的高度为I. 5 6. O米，其中高度与直径的比例为3 40。
可选地，所述高位槽中的酸性浸液为包含有细菌的酸性浸液。可选地，在将所述尾矿置入浸出柱中之前，还包括在所述浸出柱的多孔底板上垫铺耐酸滤布，采用PH = I. 8的稀硫酸湿润所述尾矿矿石的表面；将所述尾矿置入浸出柱中，具体是在所述耐酸滤布上铺设厚度为5毫米，粒度大于2毫米的块状尾矿样品，然后在所述块状尾矿样品的上方往所述浸出柱内均匀装填尾矿石，形成尾矿柱体，
再然后在所述尾矿柱体的顶部装填厚度为5毫米，粒度大于2毫米的块状尾矿样品;所述高位槽中的酸性浸液从所述浸出柱的上部流入所述浸出柱之前，还包括采用PH = I. 8的稀硫酸预从所述浸出柱的上方喷淋所述尾矿柱体，从所述浸出柱的底部流入所述浸液收集槽，直到所述尾矿柱体中的各尾矿矿石表面的pH值均稳定在I. 8为止；在所述浸液收集槽中加入20%的稀硫酸溶液调节，使所述浸液收集槽中的酸性浸液的PH值稳定在2. 0，然后将所述浸液收集槽中的酸性浸液抽至所述高位槽，使所述酸性浸液从所述浸出柱的上部流入所述浸出柱，流过所述尾矿，从所述浸出柱的底部流出到浸液收集槽。可选地，对所述尾矿采用浸出工艺处理，具体是在尾矿堆上喷淋含有细菌的液体，使所述尾矿浸泡在所述含有细菌的液体中，在所述尾矿堆的底部设置有通风管，所述通风管与风机连接，所述通风管用于在所述风机的驱动下网所述尾矿堆底部输入空气。可选地，以5 25L/h · m2的喷淋强度，在尾矿堆上喷淋含有细菌的液体。由上可见，应用本发明实施例的技术方案，可以通过浸出、吸附交换技术提出尾矿中的有用金属元素，相对于现有技术中传统的尾矿处理方式，一方面可以提高有价金属的有效回收利用率，另一方面可以大大降低尾矿对土地资源的环境破坏隐患。将本实施例应用到甘肃金川的镍、铜选矿尾矿，从1990年到现在，金川公司尾矿坝中约有8000万 I亿吨的尾矿。如果按8000万吨的尾矿量，平均含铜O. 25%、镍O. 2%计算，尾矿中铜的金属量为20万吨，镍金属量为16万吨。现在1#电解铜价格在57000 58000元/吨，电解镍在172000元/吨左右，金川尾矿三个尾矿库中仅镍以及铜的价值就约有350亿元。可见应用本实施例技术方案可以带来巨大的经济效益。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中图I为本发明实施例I提供的一种尾矿矿石的处理方法流程示意图；图2为本实施例I提供的一种摇瓶试验实施原理示意图；图3为本实施例I提供的一种浸出实施方式的具体实施原理示意图；图4为本实施例I中细菌放大培养槽的应用原理示意图5为本实施例I中提供的一种生物柱浸扩大试验工艺流程示意图。
具体实施例方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例I :参见图I所示，本实施例提供了一种尾矿的综合处理方法，其中主要流程如下步骤101 :对尾矿采用浸出工艺处理。本项目湿法冶金一般包括矿石处理、浸出、固液分离、浸出液中金属分离与纯化和富集、提取目标金属、对废液的循环回用处理等单元操作。
根据湿法冶金的各单元操作步骤，我们制定了详细的项目方案，具体如下I、测定重金属吸附材料的特性参数。主要是总交换容量(胺基总含量)以及对铜的吸附容量，为后面材料在尾矿综合利用中的应用提供理论参数和依据。2、对铜镍尾矿样(在本实施例中以甘肃金川的铜镍尾矿作为实施项目)进行分析。主要是确定尾矿中各有价金属组分、伴生组分的含量，为后续的矿样处理和浸出分离方法的选择提供参考。 3、对甘肃金川的铜镍尾矿进行预处理。由于尾矿粒度较细，在进行堆浸或细菌浸出时需要预先进行球团造粒。4、对甘肃金川的铜镍尾矿进行浸出。浸出是此项目中的一个重要技术难点。因为尾矿中有价金属的含量都比较低，要使其浸出率提高，所选用的浸出方法尤为重要。根据湿法冶金浸出的常用方法以及金川铜镍尾矿特点和组成，我们初步选择以下几种浸出方案比如，常压酸浸法、堆浸法、生物浸出或又称细菌浸出法等等。在以下实施例中将就本实施例优选的集中浸出法进行详细的描述。步骤102 :采用板压框压制浸出经处理的尾矿，滤出尾矿的浸出液，得到液固分离的浸出液以及浸渣。在进行浸出工艺处理后，本实施例采用板压框压制过滤的方式进行固、液分离，从而得到分离的浸出液以及浸渣。步骤103 :通过连续吸附交换的方式提取浸出液中的有价金属。对于浸出液中金属的提取方法化学沉淀、溶剂萃取、吸附交换。本项目主要采用连续吸附交换一直接电沉积工艺对有价金属进行逐级分离提取。本研究通过穿漏实验，用本公司研发的重金属吸附材料(GX-1，GXA-Cu)对浸出液进行吸附和解吸。整个实验采用“逆向旋转广谱定靶金属吸附交换分离提纯法新技术”。由上可见，应用本实施例方法，可以通过浸出、吸附交换工艺提出尾矿中的残留有价金属元素，相对于现有技术中传统的尾矿处理方式，一方面可以有效提高有价金属的回收利用率，另一方面可以大大消除尾矿对土地和地下水资源的环境破坏隐患。将本实施例应用到甘肃金川的镍、铜选矿尾矿，从1990年到现在，金川公司尾矿坝中约有8000万 I亿吨的尾矿。如果按8000万吨的尾矿量，平均含铜O. 25%、镍O. 2%计算，尾矿中铜的金属量为20万吨，镍金属量为16万吨。现在1#电解铜价格在57000 58000元/吨，电解镍在172000元/吨左右，金川尾矿中仅镍以及铜的价值就约有350亿元。可见应用本实施例技术方案可以带来巨大的经济效益。在本实施例中，可以但不限于采用以下的常压酸浸方式进行浸出工艺处理浸出剂常选用硫酸(H2S04)、盐酸(HCl)，在实际中经常选用硫酸。选用常压酸浸方式中影响浸出率的因素有矿石粒度、酸的加入量或酸矿比、浸出剂的PH值、浸出温度、搅拌强度、浸出时间、加入盐类的种类以及用量(加入盐类可提高浸出的速度)。在浸出工艺中采用浸出率来表征尾矿浸出的程度=f χ100% 其中，Q1表不原尾矿中各有价金属的含量，单位为ω2表不浸出液中或洛中各有价金属的含量，单位为％。注酸浸时，对于硫化矿的尾矿，如果直接进行简单的酸浸会产生H2S，对金属设备有强烈的腐蚀作用，其工业上实施难度大，因此优选加入氧化剂(常用的氧化剂空气、氧气、氯气)。另外，对于氧化矿，常温酸浸可能出现钝化现象，因此优选地还可以对尾矿进行活化处理。常用的活化方法有(I)热活化，通过升高温度改变矿物结构、组成来实现；(2)湿法活化，通过湿法化学反应来改变矿物组成；(3)机械活化，通过细化矿物，增加比表面来实现。在具体实施时，需根据尾矿的组成采取相应的措施避免上述情况的发生。因此，弓丨申的方案有硫酸氧压浸出、氯气浸出。在本实施例中，可以但不限于采用以下的堆浸方式进行浸出工艺处理其中，堆浸是处理低品位氧化铜矿的重要浸取方法。其一般选用硫酸在常温常压下进行堆浸，实施堆浸工程需进行充分的浸取化学和工程试验，通常包括矿石的矿物组成、成分、化学和物理性质测定，如总铜和酸溶铜的品位、可浸取性、渗透性、浸出速度、耗酸
且雄里寺。在进行堆浸的工艺处理中，需要确定的堆浸主要参数有矿石的粒度、喷淋浸取液速度及堆高。堆浸试验的方法主要有柱浸和试验堆浸出。由于实验室的条件有限，直接堆浸难以实现，主要利用柱浸来进行。因此必须根据要求设计柱浸实验。柱浸实验的设计包括(I)浸柱、集液容器、浸液循环泵、PH测量、调节系统等，有时还有通风系统。(2)浸柱的材料PVC塑料、有机玻璃、或其它耐酸材料。(3)矿石的粒度直径应小于5% cm，一般单柱高I. 5 6. 0，高径比3 40。考察的参数有矿的耗酸量、浸出率变化、最终浸出率、浸出与矿石粒度关系、浸出的周期、合理的浸出制度(固液比、渗滤速度、喷淋强度、间歇周期等)。在堆浸处理中，采用浸出率来表征尾矿浸出的程度=
O其中，Q1表不原尾矿中各有色金属的含量，单位为ω2表不浸出液中或洛中各有色金属的含量，单位为％。
在本实施例中，可以但不限于采用以下的生物浸出(又称细菌浸出)方式进行浸出工艺处理细菌浸出主要是处理低品位硫化铜矿的方法。采用生物浸出方法时，优选在浸堆中增加通风系统，以利于加快浸出速率。通风管安放在浸堆底部，配以低压风机形成浸堆的通风系统。细菌浸出时喷淋强度一般为5 25L/ (h · m2) ο细菌浸出需要在浸堆中接种菌种，由此需要解决菌种的优选、驯化、培养等一系列问题。细菌浸出过程中，细菌的生长和繁殖是关键因素。细菌的生长需要适宜的温度、PH和氧化还原电位、空气和营养成分的充分供应，以及尽量减少有害物质和因素的侵害。浸矿细囷的驯化。一般在实验中通过摇瓶试验完成。细菌堆浸的实验室研究为工业堆浸生产提供依据。通过实验研究确定矿石性质、 矿石的细菌氧化可浸性(摇瓶试验)、细菌浸出的优化工艺条件(浸柱试验)、浸出液的处理工艺及优化。I、摇瓶试验本试验中的矿样的磨矿细度一般为-40 (-300目)，培养基量一般为90mL(250mL锥形瓶)或180mL(500mL锥形瓶)，接种液10 20mL，矿量5% 10%。其工艺参见图2所
/Jn ο首先，将矿石加入到基础培养基以及摩尔浓度为10%浓度的硫酸中，碱性矿物中和，在细菌以及空气的作用下发生细菌进出化学反映，采用通过恒温摇床振荡使，初步进行固、液分离，然后进行过滤、洗涤进一步进行固、液分离得到浸出液以及浸渣，可进一步对浸出液进行吸附交换试验分析，还可以进一步对浸渣进行烘干以便进一步进行试验分析。图3所示为本实施例提供的一种浸出实施方式的具体实施原理示意图，参见图3所示，柱浸实验的设计包括(I)浸出柱301、浸液收纳槽302、浸液循环泵303、pH测量、调节系统等，有时还有通风系统。(2)浸出柱301的材料PVC塑料、有机玻璃、或其它耐酸材料。(3)矿石的粒度直径应小于5% cm ; (4) —般单柱高I. 5 6. 0，高径比3 40。具体包括以下几个主要步骤矿石装填在浸出柱301的多孔底板先垫上一层耐酸滤布，然后在耐酸滤布上装填厚度约为5cm、粒度大于2_的块状试验矿样304,接着尽可能大小均一地均勻装填试验矿样304,最后在矿柱的顶部装填约有2cm厚度、粒度大于2mm的块状试验矿样304,使浸液尽可能均匀地流经矿柱304的每一部位，达到最佳浸矿效果。在将尾矿矿石304装入浸柱的过程中，采用PH = I. 8的稀硫酸对矿石304表面进行湿润，然后尽可能均匀装柱。矿石预浸矿石304装填好后，即开始用pH = I. 8左右的稀硫酸溶液反复滴淋矿石，中和矿石304中的耗酸脉石，直到pH值基本稳定为止。浸出液pH值随时用20%的稀硫酸溶液调节，使PH值稳定在2. O左右。布液休闲制度，在浸出柱301的顶部上方设置有高位槽306，高位槽306的底部设置有流出管3061，流出管3061的流出口位于浸出柱301的上方，在流出管3061上设置有流量计3062，通过该流量计3062从而调节高位槽306中流到浸出柱301的酸性浸液307的流量。高位槽306中的酸性浸液307从浸出柱301的上部流入浸出柱301，流过尾矿304，最后从浸出柱301的底部流出到浸液收集槽302，浸液收集槽302与一浸液循环泵303通过阀门3031连通，浸液循环泵303与高位槽306连通，浸液循环泵303可将浸液收集槽302中的浸泡酸液通过浸液循环泵303至高位槽306。在浸液收集槽302中还通过空气流量计3081连接有空气压缩机308，可已通过空气压缩机308往浸液收集槽302中加入氧化气体，其中气体流量通过空气流量计3081调节控制。在本实施例中采用pH值稳定在2. O左右的浸出液，采用滴淋方式进行布液浸出，布液强度为O. 4 O. 7mL/cm2. min,实行轮休浸出制度。采用轮休制度，有利于浸矿剂渗入矿石内部，增加矿柱304内矿石空隙含氧量，提高细菌生长繁殖速度和铜的浸出速率。在本实施例中可以在浸出柱301中设置温度计307，从而可以根据矿石304的温度，控制温度调节系统，以便进行加热活化处理。浸出考察的参数有矿的耗酸量、过程的pH和Eh变化、细菌的生长状况、金属元素浸出率变化、最终浸出率、浸出与矿石粒度关系、浸出的周期、合理的浸出制度(固液比、渗滤速度、喷淋强度、间歇周期等)。
用浸出率来表征尾矿浸出的程度J=
O其中，Q1表不原尾矿中各有色金属的含量，单位为ω2表不浸出液中或洛中各有色金属的含量％。图4为本实施例中细菌放大培养槽的应用原理示意图，参见图示，该培养槽包括支架401，在支架上设置有槽体403，在槽体403内放置有含菌培养液404，在槽体403的上方设置有搅拌电机405，搅拌电机405的搅拌桨伸入槽体403的含菌培养液中，通过搅拌从而加快含菌培养液中的细菌繁殖速度，提高细菌含量，在槽体403的底部呈锥形，在该锥形的底部通过空气流量计408连通有空气压缩机402。以便通过该空气压缩机402而提高槽体403中的空气含量，进一步提高细菌的繁殖速度。图5为本实施例中提供的一种生物柱浸扩大试验工艺流程示意图。参见图示，该方法主要包括对矿石的预处理(如果尾矿粒度较细，在进行堆浸或细菌浸出时需要预先进行尾矿石进行预处理使其呈球团状。)，在处理后将矿石进行破碎、装柱，然后采用浸出工艺进行细菌酸液(在进行浸泡前可以但不限于采用图4所示的方式进行细菌放大培养)浸泡浸出柱中的尾矿石，得到含Ni、Cu的浸出液(在含Ni、Cu的浸出液中的主要参数为PH值、溶液中的点位、细菌数量以及铜镍离子的含量)，对浸出液进行溶液处理对浸出液进行连续吸附交换以及电积处理得到积聚的有价金属固体(主要为Ni、Cu)。以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式
以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是，包括 对所述尾矿采用浸出工艺处理； 采用板压框压制所述浸出处理的尾矿，滤出所述尾矿的浸出液，得到分离的所述浸出液以及浸渣； 通过吸附交换的方式提取所述浸出液中的有价金属。
2.根据权利要求I所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 对所述尾矿采用浸出工艺处理，具体是 在常压下，采用稀硫酸喷淋浸泡所述尾矿，并且在所述硫酸与所述尾矿的混合物中加入氧化剂。
3.根据权利要求2所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 在采用稀硫酸喷淋浸泡所述尾矿后，还包括 加热所述硫酸与所述尾矿的混合物。
4.根据权利要求2所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 所述氧化剂为空气、氧气、或者氯气。
5.根据权利要求I所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 对所述尾矿采用浸出工艺处理，具体是 将所述尾矿置入浸出柱中； 在所述浸出柱的顶部上方设置有高位槽，所述高位槽的底部设置有流出管，所述流出管的流出口位于所述浸出柱的上方，所述高位槽中的酸性浸液从所述浸出柱的上部流入所述浸出柱，流过所述尾矿，从所述浸出柱的底部流出到浸液收集槽，所述浸液收集槽与一泵体通过阀门连通，所述泵体与所述高位槽连通，所述泵体可将所述浸液收集槽中的浸泡酸液循环泵至所述高位槽。
6.根据权利要求5所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 所述浸出柱为搪玻璃或塑料渗滤柱。
7.根据权利要求5或6所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 所述尾矿的粒度直径小于5% cm。
8.根据权利要求5或6所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 所述浸出柱的高度为I. 5 6. O米，其中高度与直径的比例为3 40。
9.根据权利要求I所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 所述高位槽中的酸性浸液为包含有细菌的酸性浸液。
10.根据权利要求I所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 在将所述尾矿置入浸出柱中之前，还包括 在所述浸出柱的多孔底板上垫铺耐酸滤布， 采用PH = I. 8的稀硫酸湿润所述尾矿矿石的表面； 将所述尾矿置入浸出柱中，具体是 在所述耐酸滤布上铺设厚度为5毫米，粒度大于2毫米的块状尾矿样品， 然后在所述块状尾矿样品的上方往所述浸出柱内均匀装填尾矿石，形成尾矿柱体， 再然后在所述尾矿柱体的顶部装填厚度为5毫米，粒度大于2毫米的块状尾矿样品； 所述高位槽中的酸性浸液从所述浸出柱的上部流入所述浸出柱之前，还包括采用PH = I. 8的稀硫酸预从所述浸出柱的上方喷淋所述尾矿柱体，从所述浸出柱的底部流入所述浸液收集槽，直到所述尾矿柱体中的各尾矿矿石表面的PH值均稳定在I. 8为止; 在所述浸液收集槽中加入20 %的稀硫酸溶液调节，使所述浸液收集槽中的酸性浸液的PH值稳定在2. 0，然后将所述浸液收集槽中的酸性浸液抽至所述高位槽，使所述酸性浸液从所述浸出柱的上部流入所述浸出柱，流过所述尾矿，从所述浸出柱的底部流出到浸液收集槽。
11.根据权利要求I所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 对所述尾矿采用浸出工艺处理，具体是 在尾矿堆上喷淋含有细菌的液体，使所述尾矿浸泡在所述含有细菌的液体中， 在所述尾矿堆的底部设置有通风管，所述通风管与风机连接，所述通风管用于在所述风机的驱动下网所述尾矿堆底部输入空气。
12.根据权利要求11所述的尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，其特征是， 以5 25L/h · m2的喷淋强度，在尾矿堆上喷淋含有细菌的液体。
全文摘要
本发明涉及铜镍尾矿综合处理领域，公开了一种尾矿残留铜镍金属的处理回收方法，包括对所述尾矿采用浸出工艺处理；采用板压框压制所述浸出处理的尾矿，滤出所述尾矿的浸出液，得到分离的所述浸出液以及浸渣；通过连续吸附交换的方式提取所述浸出液中的有价重金属。应用其技术方案有利于提高尾矿残留金属回收利用率，且极大降低与消除尾矿对土壤和地下水的污染隐患。
文档编号C22B23/00GK102816928SQ20111015095
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者邱建宁, 赵路, 田春友, 徐娜, 朱超, 杨娟娟, 高洪波 申请人:工信华鑫科技有限公司