專利名稱：含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用中等嗜熱嗜酸浸礦菌攪拌浸出含鈷硫精礦中鈷的新 工藝，高效回收硫化礦中的有價鈷金屬，提高礦山綜合利用水平，屬于微生物 冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈷是一種戰(zhàn)略金屬，它具有熔點高、耐磨性好、強(qiáng)度高、磁性好等優(yōu)點， 是制造各種高溫合金、磁性材料、防腐合金的重要原料。廣泛應(yīng)用于航空、航 天、電器、機(jī)械制造、化學(xué)、陶瓷等工業(yè)。我國是一個鈷資源缺乏的國家，有
開采意義的儲量僅為3.9萬噸，基礎(chǔ)儲量也只有5.98萬噸。目前我國從進(jìn)口鈷 原料和廢料中提取的鈷約占總產(chǎn)量的65%。
我國鈷礦床貧礦多、富礦少，而且缺少單獨的鈷礦床，大部分共生或伴生， 目前主要從鎳火法冶煉系統(tǒng)的鈷渣或進(jìn)口鈷原料中提取鈷，如金川公司鈷的回 收。但是，也有一部分的含鈷硫精礦由于鈷品位低、產(chǎn)地在偏遠(yuǎn)、工業(yè)基礎(chǔ)不 發(fā)達(dá)地區(qū)，采用傳統(tǒng)的硫精礦焙燒制酸一渣浸出提鈷工藝，硫酸無用途，很難 實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。例如，青海德爾尼銅鈷礦是一座已探明屬含鈷大型銅礦床， 處于偏僻高原地區(qū)，其中的有益伴生元素鈷主要與黃鐵礦等硫化礦共存。其中 的硫化銅礦采用浮選工藝回收，銅浮選尾礦中含鈷0.02% 0. 1%，再經(jīng)過浮 選獲得含鈷0.1% 1%的硫精礦，該精礦若采用傳統(tǒng)的硫精礦焙燒制酸一渣浸 出提鈷工藝處理，無法解決硫酸的用途問題，將無利可圖，目前尚無良策利用。 因此，為了高效利用硫精礦中的鈷資源，有必要提供一種新工藝回收硫精礦中 的鈷，進(jìn)一步提高礦山的礦產(chǎn)資源綜合利用水平。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從含鈷硫精礦中生物攪拌浸出提取鈷的新工藝， 新工藝流程短、設(shè)備省、操作簡單，能耗較低，不需要經(jīng)過高溫熔煉，不排放 污染性煙塵和二氧化硫氣體，可實現(xiàn)鈷的快速浸出和高效回收。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案這種含鈷硫精礦生物攪拌 浸鈷新工藝包括以下步驟.-
(1) 、含鈷硫精礦進(jìn)行再磨；
(2) 、將(1)中細(xì)磨后的精礦粉進(jìn)行洗滌脫藥濃縮處理；
(3) 、將(2)中濃縮處理后的礦漿加硫酸調(diào)節(jié)pH值，提高礦漿溫度， 接種細(xì)菌和添加細(xì)菌生長營養(yǎng)液后泵入生物攪拌浸出系統(tǒng)，進(jìn)行細(xì)菌氧化浸 出；
(4) 、浸出液不斷循環(huán)，當(dāng)浸出液鈷濃度達(dá)到分離要求后，含鈷浸出液 通過碳酸鈣預(yù)除鐵，硫化鈉或硫氫化鈉或硫化氫沉鈷后得到硫化鈷產(chǎn)品。
新工藝采用的中等嗜熱嗜酸浸礦菌命名為57W/'oto"7力/s
Retech-MTC-1，現(xiàn)已寄存并保藏在中國國家典型培養(yǎng)物 保藏中心(武漢大學(xué)校內(nèi))，保藏登記號CCTCCNo:M206029。保藏日期2006 年3月28日。本培養(yǎng)物保藏受理通知書的原件在申請?zhí)枮?200610078976.6" 名稱為"中等嗜熱菌及低品位原生硫化銅礦的化學(xué)與生物聯(lián)合堆浸工藝"的申 請案巻中。
生物攪拌浸出的礦漿濃度為15% 35%，浸出過程中礦漿pH值為1.2 1.8，浸出溫度控制在40 55。C之間，浸出過程中需要向反應(yīng)罐內(nèi)充入富含(X, 和二氧化碳的空氣。
所述的含鈷硫精礦可為含鈷黃鐵礦精礦；
所述的生物攪拌浸出礦漿經(jīng)固液分離后，分離液可返回貧液池。 貧液池中的浸出液在浸出循環(huán)過程中，需要根據(jù)其pH值、鐵離子濃度進(jìn) 行碳酸鈣預(yù)沉鐵。
細(xì)菌生長溫度為40 5(TC。
在浸出過程中為了保持細(xì)菌的高活性，需要維持系統(tǒng)中的溫度40 55'C、 pH值1.2 1.8和一定的Fe濃度(1 15g/L)。
本發(fā)明中所述的電位mv(SCE)是測量氧化還原反應(yīng)溶液電位的一個參比 方式，即所測量的電位值是相對于飽和甘汞電極的測量值。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖
圖2為本發(fā)明的實施例流程圖
為綜合利用含鈷硫精礦中的鈷，本發(fā)明采用以下設(shè)計方案(見圖l): 圖1中，將含鈷硫精礦進(jìn)行細(xì)磨1處理，使得礦物解離度達(dá)到后續(xù)處理工 藝的要求；
細(xì)磨后的含鈷硫精礦經(jīng)濃密機(jī)濃縮2，濃縮后溢流進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，底 流進(jìn)入調(diào)漿3工序。
由濃密機(jī)來的高濃度礦漿通過添加稀硫酸溶液進(jìn)行pH值預(yù)調(diào)節(jié)，預(yù)調(diào)節(jié)
后的pH值范圍在1.6 1.8之間，調(diào)節(jié)后礦漿濃度20% 40%。預(yù)調(diào)節(jié)后的礦 槳中添加10% 30% (v/v)的高濃度細(xì)菌溶液，高濃度細(xì)菌溶液的菌濃度為 107 109個/^11;另外，需要添加供細(xì)菌生長的氮源(例如，硫酸銨l 3g/L) 和磷源(例如，磷酸二氫鉀0.1 0.5g/L)。調(diào)漿接菌后的入料礦漿濃度為15 % 35% (w/w)。
調(diào)漿后的含鈷硫精礦進(jìn)入生物攪拌浸出系統(tǒng)4，進(jìn)行細(xì)菌氧化浸鈷處理。 浸出過程中各浸出槽的pH控制在1.2 1.8之間，礦漿電位控制在450nw 600mv (SCE)，礦漿溫度通過冷卻或加熱方式保持在40°C 5(TC ，礦漿中的 溶氧濃度保持〉4mg/L,二氧化碳溶解量保持〉15mg/L。另外，還需定期監(jiān)測礦漿 中的細(xì)菌濃度，通過調(diào)整pH值、溫度或通氣量使細(xì)菌濃度〉10"個/ml。
細(xì)菌氧化浸鈷后的礦漿經(jīng)濃縮5后的底流再經(jīng)過濾7工序，實現(xiàn)固液分離， 濾渣進(jìn)入尾礦場；濃縮溢流與濾液都進(jìn)入貧液池8。
貧液池中的液體為含菌液體，部分液體返回調(diào)漿、接種系統(tǒng)，進(jìn)行細(xì)菌攪 拌氧化浸鈷循環(huán)。當(dāng)貧液池中的鈷濃度達(dá)到處理要求后，抽取其中液體進(jìn)入富 液池9;富液池中的含鈷溶液進(jìn)行除鐵10、沉鈷ll處理；含鈷沉淀物經(jīng)固液 分離后得到可售的鈷產(chǎn)品，分離液返回貧液池8。
以上所述的含鈷硫精礦中鈷含量>0.1%，含鈷硫精礦的磨礦細(xì)度為小于76 微米，濃縮底流固體濃度大于50% (w/w)，調(diào)漿部分細(xì)菌接種量為10% 30 % (v/v)，生物攪拌浸出的礦漿濃度為15% 35% (w /w)，生物攪拌浸出 時間為3 10天，鈷浸出率280%,生產(chǎn)鈷產(chǎn)品的浸出液含鈷22g/L。采用碳酸 鈣預(yù)先除鐵，硫化鈉沉淀鈷，得到市場可售的硫化鈷產(chǎn)品。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
例如，我國西部某銅礦為含大量黃鐵礦、伴生少量鈷的硫化礦床，主要銅 礦物為黃銅礦，次生硫化銅礦和氧化銅礦含量較少；工藝礦物學(xué)分析表明，礦 石中沒有獨立的鈷礦物，元素鈷以類質(zhì)同象形式混入硫化鐵礦中。該礦銅平均 含量為1.6%,硫平均含量為36%，鈷平均含量為0.1%，主要脈石礦物為石英、 長石、綠泥石、絹云母和碳酸鹽礦物。
(1) 如圖2所示，礦山開采的原礦經(jīng)破碎磨礦浮選等工序，回收礦石中 的銅后，得到高硫含鈷的尾礦A。將高硫含鈷的尾礦用浮選機(jī)進(jìn)行硫浮選13， 得到含鈷1X的硫精礦C;浮選尾礦B送入尾礦庫。
(2) 根據(jù)含鈷硫精礦的粒度分布情況與磨礦試驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行球磨機(jī)磨礦2
處理，使得含鈷硫精礦的粒度小于38微米。
(3) 磨礦后含鈷硫精礦經(jīng)三層濃密機(jī)逆流洗滌脫藥濃縮2后，濃縮溢流E 進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，濃縮底流D的礦漿濃度達(dá)到65%進(jìn)入調(diào)漿池調(diào)漿3。
(4) 濃縮底流D在調(diào)漿池3中與稀硫酸、細(xì)菌營養(yǎng)液、細(xì)菌培育車間12 培養(yǎng)的菌液F、貧液池8返回的含菌浸出液進(jìn)行攪拌混合，得到pH1.2 1.8， 固體濃度約為20%的含菌礦漿。
(5) 含菌礦漿進(jìn)入生物攪拌浸出罐中浸出4，經(jīng)多級串聯(lián)生物充氣攪拌浸 出5天，鈷的浸出率達(dá)到了 95%。細(xì)菌浸出結(jié)束后的礦漿送入三層濃密機(jī)濃縮 5。生物攪拌浸出過程中，需要監(jiān)測礦漿pH值、礦漿電位、礦漿溶氧量、礦漿 二氧化碳溶解量、礦漿溫度以及礦漿中細(xì)菌含量等參數(shù)。礦漿的pH值控制在 1.2 1.8之間，礦漿電位控制在450mv 600mv (SCE)，礦漿溫度通過冷卻 或加熱方式保持在4(TC 5(TC，礦漿中的溶氧濃度保持〉4mg/L， 二氧化碳溶解 量保持〉15mg/L，使得攪拌浸出罐內(nèi)細(xì)菌保持較高的氧化活性和生長活性，最 終獲得高的鈷浸出率。
(6) 浸出礦漿經(jīng)濃密機(jī)濃縮5后，溢流H進(jìn)入貧液池8，底流G進(jìn)入壓 濾機(jī)過濾7。
(7) 壓濾機(jī)過濾7生產(chǎn)的濾餅I送入尾礦場，濾液J返回貧液池8，貧液 池8中的含菌浸礦液返回調(diào)漿池。
(8) 當(dāng)貧液池8中的鈷濃度達(dá)到2g/L后，抽取其液體進(jìn)入富液池9。富 液池中的溶液經(jīng)碳酸鈣沉淀除鐵工序10，再經(jīng)Na2S沉淀工序11得到硫化鈷產(chǎn) 品。硫化鈷產(chǎn)品含鈷達(dá)到10%以上。
(9) 本含鈷硫精礦生物攪拌浸出新工藝所采用的浸礦菌種，是從某高硫 礦區(qū)礦坑水中培養(yǎng)分離出來，經(jīng)實驗室馴化改良后的菌種。經(jīng)生物鑒定確認(rèn)其 為中等嗜熱嗜酸菌，系屬5Y/7/btec/"w類。該菌的培養(yǎng)基的無機(jī)鹽成分為 (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%;能源基質(zhì)為單質(zhì)S。細(xì)菌的馴化是在含上 述營養(yǎng)物質(zhì)的自來水中加入粒度小于76微米的含鈷硫精礦礦粉，加入礦石粉 后形成的礦漿濃度為1 20%重量百分比，pH值在1.5 2.5之間；馴化菌液 的氧化還原電位為550 650mV (SCE)，細(xì)菌濃度為1(^ 1(f個/ml;所述細(xì)菌 生長溫度為4 55'C，最佳生長溫度45 50'C。本實施例中所采用的中等嗜熱 嗜酸浸礦菌命名為5W/b&"77〃s f/7er7/70w7/7&o;nVa/7S Retech-MTC-1 ，現(xiàn)已 寄存并保藏在中國國家典型培養(yǎng)物保藏中心(武漢大學(xué)校內(nèi))，保藏登記號
CCTCC No: M206029。保藏日期2006年3月28日。
本發(fā)明的效果是開辟含鈷硫精礦的處理新工藝，充分利用偏遠(yuǎn)地區(qū)的鈷 資源，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，降低環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明特 別適合應(yīng)用于我國西部高原偏遠(yuǎn)地區(qū)的含鈷的硫化礦資源的開發(fā)。
權(quán)利要求
1、一種含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征在于它包括以下步驟(1)、含鈷硫精礦進(jìn)行再磨；(2)、將(1)中細(xì)磨后的精礦粉進(jìn)行洗滌脫藥濃縮處理；(3)、將(2)中濃縮處理后的礦漿加硫酸調(diào)節(jié)pH值，提高礦漿溫度，接種細(xì)菌和添加細(xì)菌生長營養(yǎng)液后泵入生物攪拌浸出系統(tǒng)，進(jìn)行細(xì)菌氧化浸出；(4)、浸出液不斷循環(huán)，當(dāng)浸出液鈷濃度達(dá)到分離要求后，含鈷浸出液通過碳酸鈣預(yù)除鐵，硫化鈉或硫氫化鈉或硫化氫沉鈷后得到硫化鈷產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征在于 所用的細(xì)菌為中等嗜熱嗜酸浸礦菌，其命名為Sulfobacillus thermosulfidooxidans Retech-MTC-1 ，現(xiàn)已寄存并保藏在中國國家典型培養(yǎng)物 保藏中心(武漢大學(xué)校內(nèi))，保藏登記號CCTCCNo:M206029。保藏日期2006 年3月28日，該中等嗜熱嗜酸浸礦菌是從高硫礦區(qū)礦坑水中培養(yǎng)分離出來， 并經(jīng)實驗室馴化改良后的菌種，該菌的培養(yǎng)基的無機(jī)鹽成分為(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%;能源基質(zhì)為單質(zhì)S;細(xì)菌的馴化是在含上述營養(yǎng)物 質(zhì)的自來水中加入粒度小于76微米的含鈷硫精礦礦粉，加入含鈷硫精礦礦粉 后的礦漿濃度為1 20%重量百分比，pH值在1.5 2. 5之間；馴化菌液的氧 化還原電位為550 650mV (SCE)，細(xì)菌濃度為107 l0 9個/ml;所述細(xì)菌生長 溫度為4 55°C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征 在于其生物攪拌浸出的礦漿濃度為15% 35%，浸出過程中礦漿pH值為 1.2 1.8，浸出溫度控制在40 55'C之間，浸出過程中需要向反應(yīng)罐內(nèi)充入富 含(X'和二氧化碳的空氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征 在于所述的含鈷硫精礦為含鈷黃鐵礦精礦；
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征 在于所述的含鈷硫精礦中鈷含量大于0.1%以上；
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征 在于所述的含鈷硫精礦經(jīng)細(xì)磨后，其磨礦的粒度小于76微米；
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征 在于所述的生物攪拌浸出礦漿經(jīng)固液分離后，分離液返回貧液池。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征 在于貧液池中的浸出液在浸出循環(huán)過程中，需要根據(jù)其pH值、鐵離子濃度 進(jìn)行碳酸鈣預(yù)沉鐵。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝，其特征在于 所述細(xì)菌生長溫度為40 50°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及含鈷硫精礦生物攪拌浸鈷新工藝。含鈷硫精礦經(jīng)細(xì)磨、洗滌脫藥、調(diào)漿、生物攪拌浸出、固液分離、除鐵、沉鈷等工序，獲得市場可售的硫化鈷。在浸出過程中為了保持細(xì)菌的高活性，需要維持系統(tǒng)中的溫度40～55℃、pH值1.2～1.8和一定的Fe濃度(1～15g/L)。本工藝能夠充分利用礦物資源，提高礦山綜合利用水平，節(jié)約成本，提高利潤。特別適合應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的含鈷的硫化礦資源的開發(fā)。
文檔編號C22B3/00GK101191152SQ200610144128
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者溫建康, 舒榮波, 阮仁滿 申請人:北京有色金屬研究總院