一種降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法

專利名稱：一種降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法
技術領域：
本發明涉及一種降低含高砷難處理金礦選冶成本的植物提砷預處理方法。是一種以植物提取為手段，去除和降低金礦砷含量的方法。
背景技術：
我國有豐富的黃金礦藏資源，但很大一部分屬難處理金礦，它是指經過細磨也不能用常規的氰化法有效地浸出大部分金的礦石。含高砷、高硫難浸金礦石是一種具有戰略意義的資源，由于用普通浸金工藝難以回收，至今尚不能大面積開發利用。我國目前已發現的黃金儲量中約有700多噸屬于難浸含砷硫化物金礦，按照一般的方法每提煉1噸黃金，同時要開采4300噸砷和20萬噸黃鐵礦。而處理成本大大提高，砷在這類金礦石中平均含量都在1％～3％左右。這樣將會大大降低氰化浸金的難度和效率。同時也將大大增加金礦的選冶成本。
氰化法提金是目前工業上應用最廣泛的提金方法，目前世界上新建的金礦中有80％都采用氰化法提金。但是其提金效率受伴生礦物影響較大。如砷、銻等礦物對金的氰化極為有害，在金礦石中含砷較高時，其氰化浸提效率會大大下降，影響金的回收。因此這類難處理金礦必須進行預處理。
近年來人類對賴以生存的空間環境的保護越來越重視，各國政府對工業廢水、廢氣的控制也越來越嚴格。金礦石中所含的砷無疑是金礦選冶、加工的一個重要污染源，對砷礦物處理得當與否將決定該工藝的實際應用價值。因此在眾多影響金礦提取的因素中，砷礦物的干擾是關鍵，是主要矛盾有待認真解決。在眾多的共生礦物中金與砷關系最密切的是砷黃鐵礦，金砷分離的效果決定了含砷黃鐵礦金礦的利用價值。
近年來，一些能夠在地上部大量富集污染物的特殊植物——超富集植物已成為學術界研究的熱點。通過種植收割這種植物可有效地清除環境中的砷污染。國內外目前已發現能夠大量富集砷的植物多為鳳尾蕨屬植物。蜈蚣草(Pteris vittata L.)和大葉井口邊草(Pteris cretica L.)均符合砷超富集植物的標準。且這兩種植物在滇黔桂地區比較常見，生物量也相對較大，在含砷難處理金礦區種植該類植物，不會造成外來種入侵，還可以通過收割地上部分以及定期進行根的去除，去除金礦砂中的砷，為浸出提金做好準備。
CN200610048663.6涉及一種治理鉛污染土壤的植物修復方法，該方法通過將密蒙花以直接移栽或播種方式種植到受鉛污染的土壤中，使其成活生長，并向上運輸及轉運到地上部，當植株生長到100～120cm或密蒙花地上部分Pb含量達到1400mg/kg時收割地上部并將其移走，則可從土壤中帶走大量的鉛，從而達到快速治理鉛污染土壤的目的。該方法要調控土壤酸堿度為中性或偏酸性，并且按照2～4m的株距種植密蒙花。
CN01120519.9涉及一種治理砷污染土壤的方法，本方法涉及以蜈蚣草修復和治理砷污染土壤(包括濕地)的方法，該方法通過蜈蚣草的根系大量吸收環境中的砷，并向上輸送和轉運到地上部。當植物生長到50～80cm高度時或生長5～6個月后收割地上部(留茬5～10cm高)并將其移走，則可從土壤中帶走大量砷，從而達到快速清除砷污染的目的。對于酸性土壤，則通過施用石灰或堿性肥料等方法提高污染土壤的酸堿度pH。

發明內容
本發明的目的在于提供一種降低含砷難處理金礦選冶成本的植物提砷預處理方法。該方法是將大葉井口邊草或蜈蚣草通過分苗方式直接移栽或通過孢子繁育手段長成幼苗后移栽到含砷的金礦基質中，通過大葉井口邊草的根系大量吸收基質中的砷并輸送到地上部；當植物生長到30～50cm高度時，進行首次收割，留茬3-5cm，繼續生長、收割，則可從含砷金礦石中帶走大量砷，當含砷金礦石中含砷量降至120mg/kg以下時，達到脫除金礦基質中砷的目的。為后續金的氰化浸出奠定基礎。
本發明通過以下步驟完成。
把金礦石破碎成＜2mm的顆粒，平鋪成20～40cm厚度的金礦基質層，在該金礦基質層上按照每隔10～20cm種植一株大葉井口邊草或蜈蚣草。可直接移栽或用孢子培育等方式種植，過程中輔以澆灌、施肥及管理，并對地上部分進行2～4次收割，每次收割后留茬3-5cm，最后一次收割后金礦基質層含砷量降至120mg/kg以下對于大葉井口邊草，當其地上部份生長至4～5個月時進行首次收割，以后每生長3～4個月收割一次；或當大葉井口邊草地上部中砷含量超過1200mg/kg時進行首次收割。以后每當大葉井口邊草或蜈蚣草地上部中砷含量超過1200mg/kg時收割一次；或當大葉井口邊草生長到40～60cm時首次收割。以后每當大葉井口邊草生長到40～50cm時收割一次。收割大葉井口邊草地上部分時，應留茬3～5cm，促進其根部發新枝，從而能夠維持繼續生長的能力。
對于蜈蚣草首次收割在其生長至5～6個月時，或當蜈蚣草地上部中砷含量超過1700mg/kg時進行首次收割。以后每當蜈蚣草地上部中砷含量超過1700mg/kg時收割一次；或當大葉井口邊草生長到50～60cm時首次收割。以后每當蜈蚣草生長到50～60cm時收割一次。收割蜈蚣草地上部時，應留茬3～5cm，促進其根部發新枝，從而能夠維持繼續生長的能力。
利用大葉井口邊草或蜈蚣草對砷的超積累特性，通過根系大量吸收富集金礦砂中的砷，并將其向上輸送和轉移到地上部，再通過收割地上部而除去金礦中的砷，從而完成對含砷金礦的提砷預處理。種植的大葉井口邊草或蜈蚣草可以通過加入堿性肥料、生物促進劑或接種部分菌根生物，以加快大葉井口邊草或蜈蚣草根系對土壤中砷的吸收富集速率和植物自身的生長速度。
控制金礦基質層的pH為7.0～8.0(中性或弱堿性)。一般含砷難處理金礦多為硫化物，因此其pH值都為中性或堿性，所以可以直接種植，若pH值＞8需要施加稀鹽酸、稀硫酸等調節至近中性。對于少數pH＜7.0的偏酸性金礦，可通過施用堿性物質(如生石灰、碳酸氫鈉、氰化鈉等)加以調節。
通過翻耕、整平和灌水曬田等措施提高基質氧化還原電位，使硫化物變得不穩定而氧化，使重金屬釋放出來，最終增加了基質溶液中砷的含量，提高植物砷的富集轉運效率。另外對于富含鐵、錳氧化物的金礦基質來說，當增加基質有機質含量，可以適當降低氧化還原電位，增加鐵、錳氧化物的溶解，與鐵、錳氧化物吸附或共沉淀的重金屬離子便被釋放出來，有利于植物的吸收提取。
另外，可以引入部分微生物制劑提高真菌浸染的成功率，促進菌根真菌與植物根系的共生，從而增強植物修復的效率。施加植物生長調節劑促進植物生長和砷積累量。
金礦和大葉井口邊草或蜈蚣草地上部砷含量測定方法可分別參照如下方法。金礦基質總砷的測定采用土壤總砷的國標測定方法(國家標準GB/T17134-1997)，即用硝酸-硫酸-高氯酸消解后，二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法，。植物也采用硝酸-硫酸-高氯酸消解，二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法測定砷含量。
除對砷的吸收富集量和生物富集系數及轉移系數外，生物量和砷遷移總量是評價含砷金礦植物提砷預處理潛在能力的另外兩個重要指標。生物量越大，說明在相同生長期內和相同富集系數條件下，該植物從含砷金礦中吸收去除的砷的量越多；砷遷移總量越大，表明在相同種植條件下，該植物使砷降低到不影響含砷金礦直接氰化浸出效率或者影響較小時所用的時間越短。本方法所選用的兩種植物的生物量和鉛遷移總量均較大。這對于提高含砷金礦的除砷預處理速率和降低浸金成本具有重要意義，為含砷難處理金礦的脫砷過程提供了一種經濟適用的植物預處理方法。
與公知技術相比本發明具有的優點及積極效果與公知技術相比，本發明提供的在含砷金礦中種植大葉井口邊草或蜈蚣草，利用其生物量較大、生長期較短和對砷的超積累特性大量吸收富集金礦中的砷，通過收割地上部而去除金礦中伴生的砷。該方法的投資和維護成本低，具有砷的吸收富集量高、生物富集系數大和砷遷移總量高，以及工程投資少、運行成本低、生長期短、維護簡單、還可防治水土流失、美化景觀環境、是一種環境友好型方法，可以廣泛用于含砷較高的難浸提金礦的預處理，不影響后續金礦砂的氰化浸出等特點。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明的方案和效果。
實施例1某難處理金礦的砷含量平均值為2％，含金品位7.6g/t。把金礦石初步破碎成＜2mm的顆粒狀態，平鋪40cm的厚度金礦基質，在該金礦基質上以每隔10cm種植一株大葉井口邊草。輔助澆灌，施葉面微肥，肥料為尿素或磷酸二氫鉀兌水成為重量百分比為15％的液體肥料，首次施肥在其成活后，以后每月施肥一次(向葉面噴灑液體肥料)，、施肥量為100-200ml/m2金礦基質，按常規方法澆水灌溉，通過延長葉片壽命，來增加植物生物量。5個月后，首次收割其地上部，收割后留茬3～5cm。經分析測定，金礦中砷含量由原來的19923mg/kg，降低到13274mg/kg，相當于使金礦中的砷含量減少了33.37％。以后每生長4個月收割一次，金礦石中的砷含量則不斷減少，通過3次收割后金礦基質的砷含量降至90mg/kg，收割物送廢物填埋場安全填埋，或進行砷的回收處理。
實施例2某含砷金礦的金品位為3.5g/t，平均含砷1.1％，把金礦石初步破碎成＜1mm的顆粒狀態，平鋪20～30cm厚度的金礦基質層，在該礦基質層以15cm的間距種植大葉井口邊草，在種植期間每隔半個月進行一次基質的松動和翻耕，并且適當引入蚯蚓等動物進行基質的疏松。增加基質的通氣透水性，提高基質的氧化還原電位，以促進砷向溶液中移動，加速植物對砷的吸收累積，同時在高的氧化還原電位情況下難溶的硫化物會變得不穩定而易于氧化，使金屬釋放出來，既有利于砷被植物吸收，也有利于金的釋放和后續浸出回收。在種植9個月后，收割地上部，收割應留茬3～5cm。經分析測定，種植大葉井口邊草前后，金礦石中的砷含量從11035mg/kg降低到2660mg/kg，大葉井口邊草對金礦砷的浸提效率達到75.9％。收割物送廢物填埋場安全填埋。
實施例3某難處理金礦的砷含量平均值為1.6％，金品位為16.3g/t。把金礦石初步破碎成小于1mm、3mm和6mm的粒徑，并且三種粒徑以1∶2∶1的比例組合后平鋪30cm厚度金礦基質層，在該金礦砂上以每隔20cm左右種植一株蜈蚣草。每隔一個月進行施肥(與例1相同)，按常規方法澆水灌溉，并且引入微生物制劑，提高蜈蚣草的根部共生真菌的量，有利于其根際環境的改善和對砷等元素的吸收累積。并且5個月后，首次收割其地上部。留茬3～5cm，收割后在間隙之中移栽預先培育好的初步生長的蜈蚣草到金礦基質上，繼續生長浸提除砷。生長4個月再收割，通過2次收割后金礦石中的砷含量不斷減少。經分析測定，金礦基質含砷量下降到120mg/kg，收割物送廢物填埋場安全填埋，或進行砷的回收處理。
實施例4含砷難處理金礦的砷含量平均值為1.8％，金品位約為6.2g/t。把金礦石初步破碎成小于0.5mm、2mm和4mm的粒徑，并且把三種粒徑等比例組合后平鋪20cm厚度金礦基質，在該金礦基質上以70株/m2的密度進行大葉井口邊草和蜈蚣草的間隔種植。并且在發芽后向金礦基質中每隔一個月均勻噴灑0.1mmol/L的乙二銨四乙酸二鈉鹽，150ml/m2，在種植8個月后，收割地上部。經分析測定，金礦基質中的砷由初始的18148mg/kg下降到7860mg/kg，砷去除效率達到56.7％，再經5個月生長，收割地上部，金礦基質中的砷含量降至105mg/kg。
實施例5含砷難處理金礦的砷含量平均值為2.2％，金品位約為9.3g/t。把金礦石初步破碎成小于＜2mm的粒徑，平鋪成30cm厚度的金礦基質，在該金礦基質上以80株/m2的密度進行大葉井口邊草和蜈蚣草的間隔種植。并且在發芽后向金礦基質中施加重量百分比為10％的二乙胺二琥珀酸稀溶液100ml/m2，在種植5個月后，收割地上部；待萌出新芽后繼續噴施葉面微肥100-200ml/m2(其主要成分是硝酸銨或磷酸二氫鉀兌水成為15％的液體肥料)，加強光合作用，并且可以通過延長葉片壽命，來增加植物生物量；之后每隔4個月收割一次，每次收割應留茬3～5cm，每次收割萌出新芽后施葉面微肥100-200ml/m2，在第3次收割后金礦基質中的砷由22032mg/kg下降到110mg/kg。地上部收割物送廢物填埋場安全填埋。
權利要求
1.一種降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，其特征在于其通過以下步驟完成，把金礦石破碎成＜2mm的顆粒，平鋪成20～40cm厚度的金礦基質層，在該金礦基質層上按照每隔10～20cm種植一株大葉井口邊草或蜈蚣草，用直接移栽或用孢子培育方式種植，過程中輔以澆灌、施肥及管理，并對地上部分進行2～4次收割，每次收割后留茬3-5cm，最后一次收割后金礦基質層含砷量降至120mg/kg以下。
2.根據權利要求1所述的降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，其特征在于對于金礦的砷含量平均值為2％的金礦石，先將其破碎成＜2mm的金礦基質，平鋪40cm的厚度金礦基質，在其上以每隔10cm種植一株大葉井口邊草，按常規方法澆水灌溉，施葉面微肥，葉面微肥為尿素或磷酸二氫鉀兌水成為重量百分含量為15％的液體肥料，首次施肥在其成活后，以后每月施肥一次，向葉面噴灑液體肥料，施肥量為100-200ml/m2金礦基質，按常規方法澆水灌溉，5個月后，首次收割其地上部分，并留茬3～5cm，以后每生長4個月收割一次，通過3次收割后金礦基質的砷含量降至90mg/kg。
3.根據權利要求1所述的降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，其特征在于砷金礦平均含砷1.1％，把金礦石破碎成＜1mm，平鋪20～30cm厚度的金礦基質層，在該基質層上以15cm的間距種植大葉井口邊草，在種植期間每隔半個月進行一次基質的松動和翻耕，并且適當引入蚯蚓等動物進行基質的疏松。
4.根據權利要求1所述的降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，其特征在于金礦的砷含量平均值為1.6％，把金礦石初步破碎成小于1mm、3mm和6mm的粒徑，并且三種粒徑以1∶2∶1的比例組合后平鋪30cm厚度的金礦基質層，在其上以每隔20cm種植一株蜈蚣草，每隔一個月施用磷酸二氫鉀兌成的15％的液體肥料，按常規方法澆水灌溉，并且引入微生物制劑，提高蜈蚣草的根部共生真菌的量，有利于其根際環境的改善和對砷等元素的吸收累積，并且5個月后，首次收割其地上部。留茬3～5cm，收割后在間隙之中移栽預先培育好的初步生長的蜈蚣草到金礦基質上，繼續生長浸提除砷，生長4個月再收割，通過2次收割后金礦石中的砷含量降到120mg/kg。
5.根據權利要求1所述的降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，其特征在于金礦的砷含量平均值為1.8％，把金礦石破碎成小于0.5mm、2mm和4mm的粒徑，并且把三種粒徑等比例組合后平鋪20cm厚度金礦基質，在該金礦基質上以70株/m2的密度進行大葉井口邊草和蜈蚣草的間隔種植，并且在發芽后向金礦基質中每隔一個月均勻噴灑0.1mmol/L的乙二銨四乙酸二鈉鹽150ml/m2，在種植8個月后，收割地上部，再經5個月生長，收割地上部，金礦基質中的砷含量降至105mg/kg。
6.根據權利要求1所述的降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，其特征在于金礦的砷含量平均值為2.2％，把金礦石破碎成小于＜2mm的粒徑，平鋪成30cm厚度的金礦基質，在該金礦基質上以80株/m2的密度進行大葉井口邊草和蜈蚣草的間隔種植，并且在發芽后向金礦基質中施加重量百分比為10％的二乙胺二琥珀酸稀溶液100m1/m2，在種植5個月后，收割地上部分，待萌出新芽后繼續噴施葉面微肥100-200ml/m2，葉面微肥是硝酸銨兌水成為15％的液體肥料，之后每隔4個月收割一次，每次收割應留茬3～5cm，每次收割萌出新芽后施葉面微肥100-200ml/m2，在第3次收割后金礦基質中的砷由22032mg/kg下降到110mg/kg。
全文摘要
本發明涉及一種降低含高砷金礦選冶成本的植物提砷預處理方法，是一種以植物提取為手段，去除和降低金礦砷含量的方法。該方法是將大葉井口邊草或蜈蚣草通過分苗方式直接移栽或通過孢子繁育手段長成幼苗后移栽到含砷的金礦基質中，通過大葉井口邊草或蜈蚣草的根系大量吸收基質中的砷并輸送到地上部分的枝葉中；當生長到40－60cm高度時，進行首次收割，留茬3－5cm，繼續生長、收割，則可從含砷金礦石中帶走大量砷，當含砷金礦石中砷含量降至120mg/kg以下時，達到脫除金礦基質中砷的目的。該方法具有砷的吸收富集量高、生物富集系數大和砷遷移總量高的優點，還可防治水土流失，美化景觀環境。可用于含砷高的難浸提金礦的預處理。
文檔編號C22B30/00GK101082079SQ20071006602
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月10日 優先權日2007年7月10日
發明者寧平, 王海娟, 曾向東, 張澤彪, 彭金輝, 王宏鑌, 戴文嬌, 范麥妮, 趙睿 申請人:昆明理工大學