專利名稱：硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法
技術領域：
本發明涉及硫化礦生物浸出礦堆技術領域，更具體的說，是針對低溫季節、高寒地區的硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法。
背景技術：
生物堆浸是堆置浸礦法的一種，它是指將含微生物的溶液噴淋在礦石堆上，使溶液在礦石堆內的滲濾過程中利用微生物的選擇性氧化溶解作用或化學浸出作用將礦石中的有價成分轉入溶液，以便進一步提取或回收的一種方法。生物堆浸法由于具有工藝流程短、環境良好、設備簡單、靈活機動等特點，對于復雜、多金屬、低品位礦、廢石的綜合利用具有優勢，現已在銅、金、鎳、鈷等金屬提取方面取得廣泛應用，尤其是次生硫化銅礦物的處理上。生物堆浸技術的核心內容是微生物的生長繁殖以及微生物對礦石中硫化礦物的選擇性氧化溶解。現有國內外生物堆浸技術應用的微生物主要為1)嗜溫嗜酸菌(以 Acidthiobacillus ferrooxidans 勒 AcidtkiobaciIlus thiooxidans 兩類浸礦細菌為代表)，2)中等嗜熱嗜酸菌(以 Sulfobacillum thermosulfidooxidan 和 Leptospirillums thermoferrooxidans為代表)，3)極少數堆場采用極端嗜熱嗜酸菌(以Jcii/ia/ws brierleyiMSulfolobus metal 1 icus這三類細菌均存在最適生長溫度范圍，嗜溫嗜酸菌的最適生長溫度范圍為25-35°C，中等嗜熱嗜酸菌的為45-55°C，極端嗜熱嗜酸菌則為 60-80 0C ο現有技術中，當環境溫度低于上述細菌的最適生長溫度范圍時其生長繁殖和對硫化物的氧化行為迅速消弱，甚至停止生長乃至大量細菌死亡。由此可見，在低溫季節尤其是高寒地區做好生物浸礦礦堆的防凍保溫工作，將礦堆內溫度調節到合適的溫度范圍，對保障堆內細菌生長與氧化活性具有重要意義。
發明內容
本發明提出了一種硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法，以解決低溫季節尤其是高寒地區硫化礦生物堆浸過程中存在的礦堆溫度低及因溫度引發的相關問題，保障礦堆生物浸出過程的持續進行。硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法，其特征在于以下工藝步驟
A、根據礦石性質在入堆前添加生物氧化放熱物質進行混合；
B、將步驟A處理后的礦石筑一個或多個礦堆；
C、在礦堆表面鋪設保溫材料和吸熱材料；
D、對經過步驟C處理的礦堆噴淋生物浸出液進行接種細菌得到浸出液；所述生物浸出液是經過細菌放大培養后再被輸送噴淋，輸送時生物浸出液還被加熱保溫；
E、浸出液經礦堆排除后經過萃取分離，得到金屬和萃余液，金屬進行回收，萃余液加入細菌營養液用于步驟D的細菌放大培養循環利用；F、調整礦堆滴淋或噴淋制度。步驟A中的礦石首先是經過粉碎處理的，礦石粉碎的粒度通常為0-50mm以內。粉碎后的礦石傳送至混礦步驟以便添加生物氧化放熱物質混合，然后將混礦處理后的礦石傳送到傳送機或汽車上用于堆筑一個或多個礦堆。步驟A中所述生物氧化放熱物質是黃鐵礦粉或者硫粉，添加的黃鐵礦粉或硫粉為礦石總質量的1力％。在步驟B進行筑堆前，需預先做好堆場底墊，底墊可以采用粘土和高聚合材料做防水膜，防水膜下面鋪設有積液管和充氣管，積液管連接于積液池，這樣可以將通過礦堆的浸出溶液收集入積液池，避免浸出溶液損失，收集得到的浸出溶液還可用于后續生物堆浸使用。在積液管和充氣管外部還采用較粗礦石鋪設成易滲濾層，積液管和充氣管被掩埋保護。礦堆筑好后，在堆外表(包括堆頂和側邊)均勻鋪設滴淋或噴淋設備，以供后續加酸或接種細菌使用。步驟C中，所述在礦堆表面鋪設是指在礦堆的堆頂和側邊覆蓋一層保溫材料，然后在保溫材料外層再覆蓋一層吸熱材料。所述保溫材料可以采用稻草、麥稈等經切割編扎而成，厚度為50-150mm ；所述吸熱材料為透氣吸熱的高聚合塑料膜，如PVC、PE塑料膜等。所以，礦堆不僅可減少熱量散失，而且可充分利用陽光為礦堆加熱。步驟D中所述的加熱保溫是通過在輸送生物浸出液輸送至礦堆進行噴淋的輸送管道外壁設置保溫材料層，保溫材料層的外壁設置輔助加熱層，保溫材料層和輔助加熱層均用于防止浸出液過冷。所述保溫材料層為保溫泡沫板，輔助加熱層為低溫加熱帶，低溫加熱帶纏繞在輸送管道外壁上，保溫泡沫板將輸送管道與低溫加熱帶包裹；所述低溫加熱帶為自控溫伴熱電纜。生物浸出液被噴淋于礦堆前，需進行細菌放大培養(即通過添加細菌營養液創造條件讓細菌快速繁殖)以提高生物浸出液中細菌濃度，強化細菌對礦堆內硫化礦的氧化放熱效果。步驟E 中所述細菌營養液包括(NH4)2SO4 1. 5g/L，KCl 0. lg/L，K2HPO4 0. 2g/L， MgSO4 · 7H20 0. 5g/L，Ca(NO3)2 0. 01g/L，lOg/L 黃鐵礦粉末。最后步驟F所述調整滴淋或噴淋制度是指根據礦堆溫度調整滴淋或噴淋量，當溫度偏低時則降低噴流量，當溫度偏高時則增加噴流量，進而降低浸出液對礦堆溫度的影響。如此通過多個環節的強化與控制，減少礦堆熱量的散失或流失，增加礦堆發熱量， 可將礦堆的溫度控制在浸礦細菌適宜的生長范圍內，進而保障細菌對礦堆內目的礦物的氧化溶解速率。本發明的有益效果如下
本發明利用硫化礦細菌氧化過程的放熱性能，通過添加適當比例的細菌氧化放熱物質，改善細菌濃度，人為控制礦堆中的放熱量；在礦堆表面鋪設保溫材料和透氣吸熱材料， 減少礦堆熱散失，吸收太陽熱能；最后通過輔助加熱管道和礦堆浸出液流量控制，減少浸出液對礦堆的溫度影響；經上述各環節控制后，能根據外表環境溫度人為控制礦堆中的溫度變化，降低或避免外部環境溫度對生物浸出過程的影響；該技術的應用將使得生物堆浸技術可在高寒地區應用，提高冬季或低溫條件下生物堆浸效率。
圖1為本發明的防凍流程示意圖
圖2為本發明的用于將生物浸出液輸送至礦堆進行噴淋的輸送管道的結構示意圖其中，A為低溫加熱帶，B為保溫泡沫板，C為浸出液輸送管道。
具體實施例方式如圖1所示，硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法
首先按已知的方法開采礦石1，并送到破碎操作流程2，在破碎流程中礦石被破碎到預定粒度，通常為0—50mm以內。破碎好的礦石被輸送到轉筒內，經過濃度為0. 1-1. Omol/L的稀硫酸潤濕3，并混合礦石總質量的生物氧化放熱物質，其具體過程為礦石隨著轉筒滾動，在滾動過程中添加生物氧化放熱物質，且有噴頭不斷地將稀硫酸噴灑至礦石表面，大部分粉礦經稀硫酸潤濕后將附著在粗礦石顆粒表面或自發粘結成團。礦石經過轉筒處理后傳送到堆場按照已知方法堆筑為單個或多個礦堆。眾所周知，在筑堆前需要先平整堆場并保證一定的傾角，底墊按要求制備好后需采用粘土和高聚合材料做防水層處理，以減少或避免浸出液損耗。底墊的制備還包括在防水層上鋪設積液管道和充氣管道，且用較粗的礦石將底墊上的管道掩埋保護。當一個礦堆筑好后，需要在礦堆外表(包括堆頂和側邊)均勻鋪設滴淋或噴淋設備。據上所述，礦堆4完全設置好后，將保溫材料5 (切割編織成的規則稻草、麥稈等) 鋪設在礦堆表面，在在保溫材料5上覆蓋一層透氣吸熱高聚合塑料膜6(PVC、PE塑料膜等)。—切準備就緒后，接種細菌進行滴淋或噴淋操作。生物浸出液在進入礦堆前，首先經細菌放大培養10，而后經過輸送管道12進入堆場，輸送管道結構見圖2所示。所述輸送管道C外壁設置保溫材料層，保溫材料層的外壁設置輔助加熱層，保溫材料層和輔助加熱層均用于防止浸出液過冷。所述保溫材料層為保溫泡沫板，輔助加熱層為低溫加熱帶，低溫加熱帶A纏繞在輸送管道C外壁上，保溫泡沫板B將輸送管道C與低溫加熱帶A包裹；所述低溫加熱帶A為自控溫伴熱電纜。浸出液經礦堆排除后進入積液池7，在由萃取分離裝置8將浸出液中的金屬分離， 進入金屬回收工藝流程9。萃余液進入細菌放大培養裝置10，在添加細菌營養液的環境下放大培養后再次通過輸送管道12進入礦堆。所述細菌營養液包括(NH4)2SO41. 5g/L，KCl 0. lg/L, K2HPO4 0. 2g/L，MgSO4 ·7Η20 0. 5g/L，Ca(NO3)2 0. 01g/L, lOg/L 黃鐵礦粉末。如上說述，在礦堆內設置一個或多個溫度探頭，監測礦堆溫度變化狀況，并根據礦堆溫度變化條件滴淋或噴淋量、調整添加的放熱物質比例，或細菌放大培養中的營養物濃度。毫無疑問，該技術可適用于多個礦堆，且可操作性強。
權利要求
1.硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法，其特征在于以下工藝步驟A、根據礦石性質在入堆前添加生物氧化放熱物質進行混合；B、將步驟A處理后的礦石筑一個或多個礦堆；C、在礦堆表面鋪設保溫材料和吸熱材料；D、對經過步驟C處理的礦堆噴淋生物浸出液進行接種細菌得到浸出液；所述生物浸出液是經過細菌放大培養后再被輸送噴淋，輸送時生物浸出液還被加熱保溫；E、浸出液經礦堆排除后經過萃取分離，得到金屬和萃余液，金屬進行回收，萃余液加入細菌營養液用于步驟D的細菌放大培養循環利用；F、調整礦堆滴淋或噴淋制度。
2.根據權利要求1所述的防凍方法，其特征在于步驟A中的礦石首先是經過粉碎處理的，礦石的粉碎粒度為0-50mm以內。
3.根據權利要求1所述的防凍方法，其特征在于步驟A中所述生物氧化放熱物質是黃鐵礦粉或者硫粉，添加的黃鐵礦粉或硫粉為礦石總質量的1-洲。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的防凍方法，其特征在于步驟C中，所述在礦堆表面鋪設是指在礦堆的堆頂和側邊覆蓋一層保溫材料，然后在保溫材料外層再覆蓋一層吸熱材料。
5.根據權利要求4所述的防凍方法，其特征在于所述保溫材料采用稻草、麥稈經切割編扎而成，厚度為50-150mm。
6.根據權利要求4所述的防凍方法，其特征在于所述吸熱材料為透氣吸熱的高聚合塑料膜。
7.根據權利要求1或4或5所述的防凍方法，其特征在于步驟D中所述的加熱保溫是通過在輸送生物浸出液輸送至礦堆進行噴淋的輸送管道外壁設置保溫材料層，保溫材料層的外壁設置輔助加熱層，保溫材料層和輔助加熱層均用于防止浸出液過冷。
8.根據權利要求8所述的防凍方法，其特征在于所述保溫材料層為保溫泡沫板，輔助加熱層為低溫加熱帶，低溫加熱帶纏繞在輸送管道外壁上，保溫泡沫板將輸送管道與低溫加熱帶包裹；所述低溫加熱帶為自控溫伴熱電纜。
9.根據權利要求1或8所述的防凍方法，其特征在于步驟E中所述細菌營養液包括 (NH4)2SO4 1. 5g/L, KCl 0. lg/L, K2HPO4 0. 2g/L, MgSO4 · 7H20 0. 5g/L, Ca(NO3)2 0. Olg/L, 10g/L黃鐵礦粉末。
10.根據權利要求1所述的防凍方法，其特征在于步驟F所述調整滴淋或噴淋制度是指根據礦堆溫度調整滴淋或噴淋量，當溫度偏低時則降低噴流量，當溫度偏高時則增加噴流量。
全文摘要
本發明涉及硫化礦生物浸出礦堆技術，具體公開了硫化礦生物浸出礦堆的防凍方法，通過對礦石添加細菌氧化放熱物質，改善生物浸出液的細菌濃度，實現人為控制礦堆中的放熱量；在礦堆表面鋪設保溫材料和透氣吸熱材料，減少礦堆熱散失，吸收太陽熱能；最后通過輔助加熱管道和礦堆浸出液流量控制，減少浸出液對礦堆的溫度影響；經各環節控制后，能根據外表環境溫度人為控制礦堆中的溫度變化，降低或避免外部環境溫度對生物浸出過程的影響。該技術的應用將使得生物堆浸技術可在高寒地區應用，提高冬季或低溫條件下生物堆浸效率。
文檔編號C22B3/18GK102251109SQ201110189689
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者劉亞川, 劉厚明, 梁友偉, 熊述清, 舒榮波, 陳炳炎 申請人:中國地質科學院礦產綜合利用研究所