专利名称：含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用中等嗜热嗜酸浸矿菌搅拌浸出含钴硫精矿中钴的新 工艺，高效回收硫化矿中的有价钴金属，提高矿山综合利用水平，属于微生物 冶金技术领域。
背景技术：
钴是一种战略金属，它具有熔点高、耐磨性好、强度高、磁性好等优点， 是制造各种高温合金、磁性材料、防腐合金的重要原料。广泛应用于航空、航 天、电器、机械制造、化学、陶瓷等工业。我国是一个钴资源缺乏的国家，有
开采意义的储量仅为3.9万吨，基础储量也只有5.98万吨。目前我国从进口钴 原料和废料中提取的钴约占总产量的65%。
我国钴矿床贫矿多、富矿少，而且缺少单独的钴矿床，大部分共生或伴生， 目前主要从镍火法冶炼系统的钴渣或进口钴原料中提取钴，如金川公司钴的回 收。但是，也有一部分的含钴硫精矿由于钴品位低、产地在偏远、工业基础不 发达地区，采用传统的硫精矿焙烧制酸一渣浸出提钴工艺，硫酸无用途，很难 实现商业化应用。例如，青海德尔尼铜钴矿是一座已探明属含钴大型铜矿床， 处于偏僻高原地区，其中的有益伴生元素钴主要与黄铁矿等硫化矿共存。其中 的硫化铜矿采用浮选工艺回收，铜浮选尾矿中含钴0.02% 0. 1%，再经过浮 选获得含钴0.1% 1%的硫精矿，该精矿若采用传统的硫精矿焙烧制酸一渣浸 出提钴工艺处理，无法解决硫酸的用途问题，将无利可图，目前尚无良策利用。 因此，为了高效利用硫精矿中的钴资源，有必要提供一种新工艺回收硫精矿中 的钴，进一步提高矿山的矿产资源综合利用水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种从含钴硫精矿中生物搅拌浸出提取钴的新工艺， 新工艺流程短、设备省、操作简单，能耗较低，不需要经过高温熔炼，不排放 污染性烟尘和二氧化硫气体，可实现钴的快速浸出和高效回收。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案这种含钴硫精矿生物搅拌 浸钴新工艺包括以下步骤.-
(1) 、含钴硫精矿进行再磨；
(2) 、将(1)中细磨后的精矿粉进行洗涤脱药浓縮处理；
(3) 、将(2)中浓縮处理后的矿浆加硫酸调节pH值，提高矿浆温度， 接种细菌和添加细菌生长营养液后泵入生物搅拌浸出系统，进行细菌氧化浸 出；
(4) 、浸出液不断循环，当浸出液钴浓度达到分离要求后，含钴浸出液 通过碳酸钙预除铁，硫化钠或硫氢化钠或硫化氢沉钴后得到硫化钴产品。
新工艺采用的中等嗜热嗜酸浸矿菌命名为57W/'oto"7力/s
Retech-MTC-1，现已寄存并保藏在中国国家典型培养物 保藏中心(武汉大学校内)，保藏登记号CCTCCNo:M206029。保藏日期2006 年3月28日。本培养物保藏受理通知书的原件在申请号为"200610078976.6" 名称为"中等嗜热菌及低品位原生硫化铜矿的化学与生物联合堆浸工艺"的申 请案巻中。
生物搅拌浸出的矿浆浓度为15% 35%，浸出过程中矿浆pH值为1.2 1.8，浸出温度控制在40 55。C之间，浸出过程中需要向反应罐内充入富含(X, 和二氧化碳的空气。
所述的含钴硫精矿可为含钴黄铁矿精矿；
所述的生物搅拌浸出矿浆经固液分离后，分离液可返回贫液池。 贫液池中的浸出液在浸出循环过程中，需要根据其pH值、铁离子浓度进 行碳酸钙预沉铁。
细菌生长温度为40 5(TC。
在浸出过程中为了保持细菌的高活性，需要维持系统中的温度40 55'C、 pH值1.2 1.8和一定的Fe浓度(1 15g/L)。
本发明中所述的电位mv(SCE)是测量氧化还原反应溶液电位的一个参比 方式，即所测量的电位值是相对于饱和甘汞电极的测量值。
图1为本发明的工艺流程图
图2为本发明的实施例流程图
为综合利用含钴硫精矿中的钴，本发明采用以下设计方案(见图l): 图1中，将含钴硫精矿进行细磨1处理，使得矿物解离度达到后续处理工 艺的要求；
细磨后的含钴硫精矿经浓密机浓縮2，浓缩后溢流进入污水处理系统，底 流进入调浆3工序。
由浓密机来的高浓度矿浆通过添加稀硫酸溶液进行pH值预调节，预调节
后的pH值范围在1.6 1.8之间，调节后矿浆浓度20% 40%。预调节后的矿 桨中添加10% 30% (v/v)的高浓度细菌溶液，高浓度细菌溶液的菌浓度为 107 109个/^11;另外，需要添加供细菌生长的氮源(例如，硫酸铵l 3g/L) 和磷源(例如，磷酸二氢钾0.1 0.5g/L)。调浆接菌后的入料矿浆浓度为15 % 35% (w/w)。
调浆后的含钴硫精矿进入生物搅拌浸出系统4，进行细菌氧化浸钴处理。 浸出过程中各浸出槽的pH控制在1.2 1.8之间，矿浆电位控制在450nw 600mv (SCE)，矿浆温度通过冷却或加热方式保持在40°C 5(TC ，矿浆中的 溶氧浓度保持〉4mg/L,二氧化碳溶解量保持〉15mg/L。另外，还需定期监测矿浆 中的细菌浓度，通过调整pH值、温度或通气量使细菌浓度〉10"个/ml。
细菌氧化浸钴后的矿浆经浓縮5后的底流再经过滤7工序，实现固液分离， 滤渣进入尾矿场；浓縮溢流与滤液都进入贫液池8。
贫液池中的液体为含菌液体，部分液体返回调浆、接种系统，进行细菌搅 拌氧化浸钴循环。当贫液池中的钴浓度达到处理要求后，抽取其中液体进入富 液池9;富液池中的含钴溶液进行除铁10、沉钴ll处理；含钴沉淀物经固液 分离后得到可售的钴产品，分离液返回贫液池8。
以上所述的含钴硫精矿中钴含量>0.1%，含钴硫精矿的磨矿细度为小于76 微米，浓縮底流固体浓度大于50% (w/w)，调浆部分细菌接种量为10% 30 % (v/v)，生物搅拌浸出的矿浆浓度为15% 35% (w /w)，生物搅拌浸出 时间为3 10天，钴浸出率280%,生产钴产品的浸出液含钴22g/L。采用碳酸 钙预先除铁，硫化钠沉淀钴，得到市场可售的硫化钴产品。
具体实施例方式
以下结合实施实例对本发明作进一步说明。
例如，我国西部某铜矿为含大量黄铁矿、伴生少量钴的硫化矿床，主要铜 矿物为黄铜矿，次生硫化铜矿和氧化铜矿含量较少；工艺矿物学分析表明，矿 石中没有独立的钴矿物，元素钴以类质同象形式混入硫化铁矿中。该矿铜平均 含量为1.6%,硫平均含量为36%，钴平均含量为0.1%，主要脉石矿物为石英、 长石、绿泥石、绢云母和碳酸盐矿物。
(1) 如图2所示，矿山开采的原矿经破碎磨矿浮选等工序，回收矿石中 的铜后，得到高硫含钴的尾矿A。将高硫含钴的尾矿用浮选机进行硫浮选13， 得到含钴1X的硫精矿C;浮选尾矿B送入尾矿库。
(2) 根据含钴硫精矿的粒度分布情况与磨矿试验数据，进行球磨机磨矿2
处理，使得含钴硫精矿的粒度小于38微米。
(3) 磨矿后含钴硫精矿经三层浓密机逆流洗涤脱药浓縮2后，浓缩溢流E 进入污水处理系统，浓缩底流D的矿浆浓度达到65%进入调浆池调浆3。
(4) 浓縮底流D在调浆池3中与稀硫酸、细菌营养液、细菌培育车间12 培养的菌液F、贫液池8返回的含菌浸出液进行搅拌混合，得到pH1.2 1.8， 固体浓度约为20%的含菌矿浆。
(5) 含菌矿浆进入生物搅拌浸出罐中浸出4，经多级串联生物充气搅拌浸 出5天，钴的浸出率达到了 95%。细菌浸出结束后的矿浆送入三层浓密机浓缩 5。生物搅拌浸出过程中，需要监测矿浆pH值、矿浆电位、矿浆溶氧量、矿浆 二氧化碳溶解量、矿浆温度以及矿浆中细菌含量等参数。矿浆的pH值控制在 1.2 1.8之间，矿浆电位控制在450mv 600mv (SCE)，矿浆温度通过冷却 或加热方式保持在4(TC 5(TC，矿浆中的溶氧浓度保持〉4mg/L， 二氧化碳溶解 量保持〉15mg/L，使得搅拌浸出罐内细菌保持较高的氧化活性和生长活性，最 终获得高的钴浸出率。
(6) 浸出矿浆经浓密机浓縮5后，溢流H进入贫液池8，底流G进入压 滤机过滤7。
(7) 压滤机过滤7生产的滤饼I送入尾矿场，滤液J返回贫液池8，贫液 池8中的含菌浸矿液返回调浆池。
(8) 当贫液池8中的钴浓度达到2g/L后，抽取其液体进入富液池9。富 液池中的溶液经碳酸钙沉淀除铁工序10，再经Na2S沉淀工序11得到硫化钴产 品。硫化钴产品含钴达到10%以上。
(9) 本含钴硫精矿生物搅拌浸出新工艺所采用的浸矿菌种，是从某高硫 矿区矿坑水中培养分离出来，经实验室驯化改良后的菌种。经生物鉴定确认其 为中等嗜热嗜酸菌，系属5Y/7/btec/"w类。该菌的培养基的无机盐成分为 (NH丄SO, 0. 5g/L， KC1 0. lg/L， lUiPO, 0. 2g/L， MgSO,, 7貼 0. 5g/L， Ca(NO.,):' 0.01g/L， yeast extract 0.02%;能源基质为单质S。细菌的驯化是在含上 述营养物质的自来水中加入粒度小于76微米的含钴硫精矿矿粉，加入矿石粉 后形成的矿浆浓度为1 20%重量百分比，pH值在1.5 2.5之间；驯化菌液 的氧化还原电位为550 650mV (SCE)，细菌浓度为1(^ 1(f个/ml;所述细菌 生长温度为4 55'C，最佳生长温度45 50'C。本实施例中所采用的中等嗜热 嗜酸浸矿菌命名为5W/b&"77〃s f/7er7/70w7/7&o;nVa/7S Retech-MTC-1 ，现已 寄存并保藏在中国国家典型培养物保藏中心(武汉大学校内)，保藏登记号
CCTCC No: M206029。保藏日期2006年3月28日。
本发明的效果是开辟含钴硫精矿的处理新工艺，充分利用偏远地区的钴 资源，提高矿产资源综合利用水平，降低环境污染，提高经济效益。本发明特 别适合应用于我国西部高原偏远地区的含钴的硫化矿资源的开发。
权利要求
1、一种含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征在于它包括以下步骤(1)、含钴硫精矿进行再磨；(2)、将(1)中细磨后的精矿粉进行洗涤脱药浓缩处理；(3)、将(2)中浓缩处理后的矿浆加硫酸调节pH值，提高矿浆温度，接种细菌和添加细菌生长营养液后泵入生物搅拌浸出系统，进行细菌氧化浸出；(4)、浸出液不断循环，当浸出液钴浓度达到分离要求后，含钴浸出液通过碳酸钙预除铁，硫化钠或硫氢化钠或硫化氢沉钴后得到硫化钴产品。
2、 根据权利要求1所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征在于 所用的细菌为中等嗜热嗜酸浸矿菌，其命名为Sulfobacillus thermosulfidooxidans Retech-MTC-1 ，现已寄存并保藏在中国国家典型培养物 保藏中心(武汉大学校内)，保藏登记号CCTCCNo:M206029。保藏日期2006 年3月28日，该中等嗜热嗜酸浸矿菌是从高硫矿区矿坑水中培养分离出来， 并经实验室驯化改良后的菌种，该菌的培养基的无机盐成分为(NH.ihSO, 0. 5g/L， KC1 0. lg/L， K2HPa, 0. 2g/L， MgS04 7H2 0. 5g/L， Ca(NOL0. 01g/L， yeast extract 0.02%;能源基质为单质S;细菌的驯化是在含上述营养物 质的自来水中加入粒度小于76微米的含钴硫精矿矿粉，加入含钴硫精矿矿粉 后的矿浆浓度为1 20%重量百分比，pH值在1.5 2. 5之间；驯化菌液的氧 化还原电位为550 650mV (SCE)，细菌浓度为107 l0 9个/ml;所述细菌生长 温度为4 55°C。
3、 根据权利要求1或2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征 在于其生物搅拌浸出的矿浆浓度为15% 35%，浸出过程中矿浆pH值为 1.2 1.8，浸出温度控制在40 55'C之间，浸出过程中需要向反应罐内充入富 含(X'和二氧化碳的空气。
4、 根据权利要求1或2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征 在于所述的含钴硫精矿为含钴黄铁矿精矿；
5、 根据权利要求1或2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征 在于所述的含钴硫精矿中钴含量大于0.1%以上；
6、 根据权利要求1或2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征 在于所述的含钴硫精矿经细磨后，其磨矿的粒度小于76微米；
7、 根据权利要求1或2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征 在于所述的生物搅拌浸出矿浆经固液分离后，分离液返回贫液池。
8、 根据权利要求1或2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征 在于贫液池中的浸出液在浸出循环过程中，需要根据其pH值、铁离子浓度 进行碳酸钙预沉铁。
9、 根据权利要求2所述的含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺，其特征在于 所述细菌生长温度为40 50°C。
全文摘要
本发明涉及含钴硫精矿生物搅拌浸钴新工艺。含钴硫精矿经细磨、洗涤脱药、调浆、生物搅拌浸出、固液分离、除铁、沉钴等工序，获得市场可售的硫化钴。在浸出过程中为了保持细菌的高活性，需要维持系统中的温度40～55℃、pH值1.2～1.8和一定的Fe浓度(1～15g/L)。本工艺能够充分利用矿物资源，提高矿山综合利用水平，节约成本，提高利润。特别适合应用于偏远地区的含钴的硫化矿资源的开发。
文档编号C22B3/00GK101191152SQ200610144128
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者温建康, 舒荣波, 阮仁满 申请人:北京有色金属研究总院