专利名称：生物冶金过程中加硫的酸平衡方法
技术领域：
本发明涉及一种生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，特别是一种为了解决由于矿石含硫化矿物量少，细菌氧化硫化矿物产生的酸不足于中和矿石中耗酸脉石，溶液pH值不断上升，当浸出体系的pH值上升到2.5时影响了浸矿细菌的活性，影响金属提取速率和回收率，生产成本高，金属回收率低等问题所采用的一种加硫的酸平衡方法。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种生物冶金过程中加硫的酸平衡方法它是在生物冶金的生物浸出过程中，为维持浸出体系PH在1.0-2.5之间，在矿石或精矿或尾矿的生物浸出的准备工序中，配加能被浸矿微生物氧化成酸的黄铁矿的矿石或黄铁矿精矿或硫磺。
生物浸出过程为生物堆浸过程，其加硫的酸平衡工序位于筑堆之前或造粒工序之前；生物浸出过程为生物槽浸过程，其加硫的酸平衡工序位于槽浸之前；生物浸出过程为生物搅拌浸出过程，其加硫的酸平衡工序位于生物搅拌工序之前。
图1一种生物堆浸工艺中的加硫的酸平衡处理流程框2一种生物槽浸工艺中的加硫的酸平衡处理流程框3一种生物搅拌浸出工艺中的加硫的酸平衡处理流程框1.图2.图3中，1为矿石，2为黄铁矿精矿或含黄铁矿的矿石或元素硫，3为精矿或尾矿，4为造粒或球团，5为筑堆，6为生物堆浸，7为生物槽浸，8为生物搅拌浸出。
主要产酸矿物为黄铁矿，其浸出反应式如下从反应式(5)、(6)可见每吨铜矿石产生硫酸0.0003吨。因此，从理论上计算每吨矿石耗酸量为0.18167吨硫酸。在实际的生物浸出中维持浸出体系的PH为1.7-2.0之间，所耗酸量测定的结果为每吨矿石耗酸量0.178吨硫酸和每吨矿石产酸量0.006吨硫酸。
根据耗酸量和产酸量两者的差值0.172吨硫酸/吨矿石，计算需要添加能够被浸矿微生物氧化并产生硫酸的含硫35％的黄铁矿精矿添加量为矿石量的20％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量为矿石重量的5％，之后将破碎至-15mm的硫化铜矿石与粒度为＜200目95％、硫品位35％的黄铁矿精矿粉或含硫99.5％的硫磺粉分别按比例100∶20、100∶5混合均匀后进行细菌堆浸，生物冶金过程PH值保持稳定在1.5-2.5之间，进行生物堆浸的酸平衡处理的工艺流程见图1所示。
按照本加硫的酸平衡方法中的计算值，并以原堆浸工艺条件进行细菌浸出对比，pH维持在1.5-2.5之间，其浸出速度加快。当硫化铜矿石破碎粒度为小于15mm，添加的黄铁矿精矿粉含硫35％、粒度＜200目90％、占矿石重量的20％，采用的浸矿微生物为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等的混合菌，浸出温度25～38℃，堆浸周期为200天时，铜浸出率达到90％，比在浸出过程中直接采用加硫酸调节喷淋液pH值的方法铜浸出率高出15％、浸出时间缩短60天。
实施例2(低品位镍铜矿生物槽浸的酸平衡)某硫化镍铜钴矿含镍矿物主要为镍黄铁矿，含铜矿物以黄铜矿为主，含硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿。脉石矿物主要为橄榄石、辉石、蛇纹石、透闪石、绿泥石。含镍0.66％、铜0.51％、硫2.51％、Co0.02％、MgO27.8％、CaO2.57％，在进行生物槽浸时，酸耗量大，为了使浸出过程顺利进行，保持体系的PH值稳定在1.5-2.5之间，采用在浸出前加硫的酸平衡工艺，其实施过程如下首先进行矿石耗酸量的计算该矿石主要的耗酸物质为含MgO和CaO的脉石，与酸反应的化学方程式如下(1)(2)其中CaO耗酸量为每吨矿石耗酸为0.045吨的硫酸，MgO的耗酸量为每吨矿石耗酸为0.681吨的硫酸。
镍黄铁矿、磁黄铁矿的细菌浸出也消耗酸，其细菌浸出反应如下根据反应式(3)～(4)及镍黄铁矿、磁黄铁矿的矿物含量计算得到镍黄铁矿、磁黄铁矿的细菌浸出消耗的酸量分别为0.01654吨酸/吨矿、0.00919吨酸/吨矿。
黄铁矿、黄铜矿的细菌浸出反应和化学反应如下(10)(11)从反应式(7)～(12)可见，黄铁矿、黄铜矿的细菌浸出过程是个产酸的过程，根据反应式和它们的矿物量，计算得到黄铁矿、黄铜矿的产酸量分别为每吨矿石产生0.00919吨硫酸和0.02734吨硫酸。
因此，从理论上计算每吨矿石耗酸总量为0.7152吨硫酸。在实际的生物浸出中维持浸出体系的PH为1.5-2.0之间，所耗酸量测定的结果为每吨矿石耗酸量0.4吨硫酸。
根据理论耗酸量和实测耗酸量，计算需要添加能够被浸矿微生物氧化并产生硫酸的含硫35％的黄铁矿精矿添加量为矿石量的100％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量为矿石重量的35.17％，之后将破碎至-15mm的硫化镍铜钴矿矿石与粒度为-200目95％、硫品位35％的黄铁矿精矿粉或含硫99.5％的硫磺粉分别按比例1∶1、100∶35.17混合均匀后进行细菌槽浸，生物冶金过程PH值保持稳定在1.5-2.5之间。
进行生物槽浸的酸平衡处理的工艺流程如图2所示。
按照本加硫的酸平衡方法中的计算值，并以原槽浸工艺条件进行细菌浸出对比，pH维持在1.5-2.5之间，其浸出速度加快。当硫化镍铜钴矿矿石破碎粒度为小于15mm，添加的黄硫磺粉含硫99.5％，添加量占矿石重量的35.17％，采用的浸矿微生物为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等的混合菌，浸出温度25～38℃，当浸出周期为150天时，镍浸出率为85.64％、铜浸出率达到60.21％、钴浸出率为80.00％，比在浸出过程中直接采用加硫酸调节槽浸液PH值的方法镍浸出率高出20.45％、铜浸出率高出12.56％、钴浸出率高出13.52％。
实施例3(铜镍精矿生物搅拌浸出的酸平衡)某铜镍精矿含镍矿物主要为镍黄铁矿，含铜矿物以黄铜矿为主，含硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿。精矿中含有以钙、镁为主的橄榄石、辉石、蛇纹石、透闪石、绿泥石等脉石。含Ni7.53％、Cu4.92％、Co0.20％、S26.10％、Fe38.45％、MgO 3.75％、CaO 0.17％，在进行生物搅拌浸出时，自产酸酸量小于耗酸量，为了使浸出过程顺利进行，保持体系的PH值稳定在1.5-2.5之间，采用在浸出前加硫的酸平衡工艺，其实施过程如下首先进行矿石耗酸量的计算该矿石主要的耗酸脉石为含MgO和CaO的脉石，与酸反应的化学方程式如下(1)(2)其中CaO耗酸量为每吨矿石耗酸为0.00298吨的硫酸，MgO的耗酸量为每吨矿石耗酸为0.09188吨的硫酸。
镍黄铁矿、磁黄铁矿的细菌浸出也消耗酸，其细菌浸出反应如下根据反应式(3)～(4)及镍黄铁矿、磁黄铁矿的矿物含量计算得到镍黄铁矿、磁黄铁矿的细菌浸消耗的酸量分别为0.08873吨酸/吨矿、0.07656吨酸/吨矿。
黄铁矿、黄铜矿的细菌浸出反应和化学反应如下(10)(11)从反应式(7)～(12)可见，黄铁矿、黄铜矿的细菌浸出过程是个产酸的过程，根据反应式和它们的矿物量，计算得到黄铁矿、黄铜矿的产酸量分别为每吨矿石产生0.07595吨硫酸和0.14691吨硫酸。
因此，从理论上计算每吨矿石耗酸总量为0.03729吨硫酸。在实际的生物浸出中维持浸出体系的PH为1.5-2.0之间，所耗酸量测定的结果为每吨矿石耗酸量0.025吨硫酸。
根据理论耗酸量和实测耗酸量，计算需要添加能够被浸矿微生物氧化并产生硫酸的含硫35％的黄铁矿精矿添加量为矿石量的13.92％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量为矿石重量的3.78％，之后将某铜镍精矿与粒度为-200目95％、硫品位35％的黄铁矿精矿粉或含硫99.5％的硫磺粉分别按比例100∶13.92、100∶3.78混合均匀后进行细菌搅拌浸出，生物冶金过程PH值保持稳定在1.5-2.0之间。
进行生物搅拌浸出的酸平衡处理的工艺流程见图3所示。
本发明加硫的酸平衡方法及计算值后，并以原精矿搅拌浸出工艺条件进行细菌浸出对比，pH维持在1.5-2.5之间，其浸出速度加快。当某铜镍精矿粒度为-320目95％，添加的硫磺粉含硫99.5％，添加量占铜镍精矿重量的3.78％，采用的浸矿微生物为中等耐热菌，浸出矿浆温度55～65℃，当浸出时间为5天时，镍浸出率达到90.28％、铜浸出率达到85.39％、钴浸出率达到92.75％，比在浸出过程中直接采用加硫酸调节液PH值的方法镍浸出率高出5.50％、铜浸出率高出6.76％、钴浸出率高出6.86％。
本发明优点是采用添加能够被浸矿细菌所氧化，而且氧化产物之一是硫酸的含硫物质，该方法可以使含碱性矿物质丰富而金属硫化物少的矿石或精矿或尾矿，在细菌浸出时酸量得到平衡，生物浸出与产酸同时进行，产酸与耗酸同时进行，不需补加硫酸，药剂成本低，能够使细菌浸出过程系统的PH值保持在细菌生长.繁殖的最佳状态，从而提高金属浸出率，缩短浸出周期，生产成本低。
权利要求
1.一种生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于在生物冶金的生物浸出过程，为维持浸出体系PH在1.0-2.5之间，在矿石或精矿或尾矿的生物浸出的准备工序中，配加能与浸矿微生物氧化成酸的黄铁矿的矿石或黄铁矿精矿或硫磺。
2.根据权利要求1所述的生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于生物浸出过程为生物堆浸过程，其加硫的酸平衡工序位于筑堆之前或造粒工序之前。
3.根据权利要求1所述的生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的生物浸出过程为生物槽浸过程，其加硫的酸平衡工序位于槽浸之前。
4.根据权利要求1所述的生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的生物浸出过程为生物搅拌浸出过程，其加硫的酸平衡工序位于生物搅拌工序之前。
5.根据权利要求1或2所述的生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的矿石为硫化铜矿作生物堆浸，其含方解石为矿物总量的18.30％，赤铁矿占矿物总量的1.95％，辉铜矿含量占矿物总量的0.65％，斑铜矿含量占矿物总量的0.10％，需要添加能够被浸矿微生物氧化并产生硫酸的含硫35％的黄铁矿精矿添加量为矿石量的20％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量为矿石重量的5％。
6.根据权利要求1或3所述的生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的矿为硫化镍铜钴矿作生物槽浸，含镍矿物主要为镍黄铁矿，含铜矿物以黄铜矿为主，含硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿，脉石矿物主要为橄榄石、辉石、蛇纹石、透闪石、绿泥石，含镍0.66％、铜0.51％、硫2.51％、Co0.02％、MgO27.8％、CaO2.57％，需要添加能够被浸矿微生物氧化并产生硫酸的含硫35％的黄铁矿精矿添加量为矿石量的100％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量为矿石重量的35.17％。
7.根据权利要求1或4所述的生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，其特征在于所述的矿为铜镍精矿作生物搅拌浸出，铜镍精矿含镍矿物主要为镍黄铁矿，含铜矿物以黄铜矿为主，含硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿，精矿中含有以钙、镁为主的橄榄石、辉石、蛇纹石、透闪石、绿泥石等脉石，含Ni7.53％、Cu4.92％、CoO.20％、S26.10％、Fe38.45％、MgO3.75％、CaO0.17％，需要添加能够被浸矿微生物氧化并产生硫酸的含硫35％的黄铁矿精矿添加量为矿石量的13.92％或含硫99.5％的硫磺(S°)的添加量为矿石重量的3.78％。
全文摘要
本发明公开了一种生物冶金过程中加硫的酸平衡方法，它是在生物冶金的生物浸出过程中，为维持浸出体系pH在1.0－2.5之间，在矿石或精矿或尾矿的生物浸出的准备工序中，配加能被浸矿微生物氧化成酸的黄铁矿的矿石或黄铁矿精矿或硫磺。本发明中采用添加能够被浸矿细菌所氧化，而且氧化产物之一是硫酸的含硫物质，该方法可以使含碱性矿物质丰富而金属硫化物少的矿石或精矿或尾矿，在细菌浸出时酸量得到平衡，生物浸出与产酸同时进行，产酸与耗酸同时进行，不需补加硫酸，药剂成本低，能够使细菌浸出程系统的pH值保持在细菌生长，繁殖的最佳状态，提高金属浸出率，缩短浸出周期，生产成本低。
文档编号C22B3/18GK1475585SQ02128830
公开日2004年2月18日 申请日期2002年8月15日 优先权日2002年8月15日
发明者温建康, 阮仁满, 宋永胜 申请人:北京有色金属研究总院