硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法

摘要

本发明涉及硫化矿生物浸出矿堆技术，具体公开了硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法，通过对矿石添加细菌氧化放热物质，改善生物浸出液的细菌浓度，实现人为控制矿堆中的放热量；在矿堆表面铺设保温材料和透气吸热材料，减少矿堆热散失，吸收太阳热能；最后通过辅助加热管道和矿堆浸出液流量控制，减少浸出液对矿堆的温度影响；经各环节控制后，能根据外表环境温度人为控制矿堆中的温度变化，降低或避免外部环境温度对生物浸出过程的影响。该技术的应用将使得生物堆浸技术可在高寒地区应用，提高冬季或低温条件下生物堆浸效率。

权利要求

1.硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法，其特征在于以下工艺步骤：A、根据矿石性质在入堆前添加生物氧化放热物质进行混合；

B、将步骤A处理后的矿石筑一个或多个矿堆；

C、在矿堆表面铺设保温材料和吸热材料；

D、对经过步骤C处理的矿堆喷淋生物浸出液进行接种细菌得到浸出液；所述生物浸出液是经过细菌放大培养后再被输送喷淋，输送时生物浸出液还被加热保温；

E、浸出液经矿堆排除后经过萃取分离，得到金属和萃余液，金属进行回收，萃余液加入细菌营养液用于步骤D的细菌放大培养循环利用；

F、调整矿堆滴淋或喷淋制度；

所述步骤A中所述生物氧化放热物质是黄铁矿粉或者硫粉，添加的黄铁矿粉或硫粉为矿石总质量的1-2%；所述吸热材料为透气吸热的高聚合塑料膜；所述保温材料采用稻草、麦秆经切割编扎而成，厚度为：50-150mm。

2.根据权利要求1所述的防冻方法，其特征在于：步骤A中的矿石首先是经过粉碎处理的，矿石的粉碎粒度为0-50mm以内，但不等于0mm。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的防冻方法，其特征在于：步骤C中，所述在矿堆表面铺设是指在矿堆的堆顶和侧边覆盖一层保温材料，然后在保温材料外层再覆盖一层吸热材料。

4.根据权利要求1所述的防冻方法，其特征在于：步骤D中所述的加热保温是通过在输送生物浸出液输送至矿堆进行喷淋的输送管道外壁设置保温材料层，保温材料层的外壁设置辅助加热层，保温材料层和辅助加热层均用于防止浸出液过冷。

5.根据权利要求4所述的防冻方法，其特征在于：所述保温材料层为保温泡沫板，辅助加热层为低温加热带，低温加热带缠绕在输送管道外壁上，保温泡沫板将输送管道与低温加热带包裹；所述低温加热带为自控温伴热电缆。

6.根据权利要求1或5所述的防冻方法，其特征在于：步骤E中所述细菌营养液包括：(NH4)2SO4 1.5g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.2g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，

10g/L黄铁矿粉末。

7.根据权利要求1所述的防冻方法，其特征在于：步骤F所述调整滴淋或喷淋制度是指根据矿堆温度调整滴淋或喷淋量，当温度偏低时则降低喷流量，当温度偏高时则增加喷流量。

说明书

硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法

技术领域

[0001] 本发明涉及硫化矿生物浸出矿堆技术领域，更具体的说，是针对低温季节、高寒地区的硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法。

背景技术

[0002] 生物堆浸是堆置浸矿法的一种，它是指将含微生物的溶液喷淋在矿石堆上，使溶液在矿石堆内的渗滤过程中利用微生物的选择性氧化溶解作用或化学浸出作用将矿石中的有价成分转入溶液，以便进一步提取或回收的一种方法。生物堆浸法由于具有工艺流程短、环境良好、设备简单、灵活机动等特点，对于复杂、多金属、低品位矿、废石的综合利用具有优势，现已在铜、金、镍、钴等金属提取方面取得广泛应用，尤其是次生硫化铜矿物的处理上。

[0003] 生物堆浸技术的核心内容是微生物的生长繁殖以及微生物对矿石中硫化矿物的选择性氧化溶解。现有国内外生物堆浸技术应用的微生物主要为：1）嗜温嗜酸菌（以Acidthiobacillus ferrooxidans 和Acidthiobacillus thiooxidans 两类浸矿细菌为代表），2）中等嗜热嗜酸菌（以Sulfobacillum thermosulfidooxidan 和Leptospirillums thermoferrooxidans 为代表），3）极少数堆场采用极端嗜热嗜酸菌（以Acidianus brierleyi 和Sulfolobus metallicus为代表）。这三类细菌均存在最适生长温度范围，嗜温嗜酸菌的最适生长温度范围为25-35℃，中等嗜热嗜酸菌的为45-55℃，极端嗜热嗜酸菌则为60-80℃。

[0004] 现有技术中，当环境温度低于上述细菌的最适生长温度范围时其生长繁殖和对硫化物的氧化行为迅速消弱，甚至停止生长乃至大量细菌死亡。由此可见，在低温季节尤其是高寒地区做好生物浸矿矿堆的防冻保温工作，将矿堆内温度调节到合适的温度范围，对保障堆内细菌生长与氧化活性具有重要意义。

发明内容

[0005] 本发明提出了一种硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法，以解决低温季节尤其是高寒地区硫化矿生物堆浸过程中存在的矿堆温度低及因温度引发的相关问题，保障矿堆生物浸出过程的持续进行。

[0006] 硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法，其特征在于以下工艺步骤：

[0007] A、根据矿石性质在入堆前添加生物氧化放热物质进行混合；

[0008] B、将步骤A处理后的矿石筑一个或多个矿堆；

[0009] C、在矿堆表面铺设保温材料和吸热材料；

[0010] D、对经过步骤C处理的矿堆喷淋生物浸出液进行接种细菌得到浸出液；所述生物浸出液是经过细菌放大培养后再被输送喷淋，输送时生物浸出液还被加热保温；

[0011] E、浸出液经矿堆排除后经过萃取分离，得到金属和萃余液，金属进行回收，萃余液加入细菌营养液用于步骤D的细菌放大培养循环利用；

[0012] F、调整矿堆滴淋或喷淋制度。

[0013] 步骤A中的矿石首先是经过粉碎处理的，矿石粉碎的粒度通常为0--50mm（不等于0mm）以内。粉碎后的矿石传送至混矿步骤以便添加生物氧化放热物质混合，然后将混矿处理后的矿石传送到传送机或汽车上用于堆筑一个或多个矿堆。

[0014] 步骤A中所述生物氧化放热物质是黄铁矿粉或者硫粉，添加的黄铁矿粉或硫粉为矿石总质量的1-2%。

[0015] 在步骤B进行筑堆前，需预先做好堆场底垫，底垫可以采用粘土和高聚合材料做防水膜，防水膜下面铺设有积液管和充气管，积液管连接于积液池，这样可以将通过矿堆的浸出溶液收集入积液池，避免浸出溶液损失，收集得到的浸出溶液还可用于后续生物堆浸使用。

[0016] 在积液管和充气管外部还采用较粗矿石铺设成易渗滤层，积液管和充气管被掩埋保护。

[0017] 矿堆筑好后，在堆外表（包括堆顶和侧边）均匀铺设滴淋或喷淋设备，以供后续加酸或接种细菌使用。

[0018] 步骤C中，所述在矿堆表面铺设是指在矿堆的堆顶和侧边覆盖一层保温材料，然后在保温材料外层再覆盖一层吸热材料。

[0019] 所述保温材料可以采用稻草、麦秆等经切割编扎而成，厚度为：50-150mm；所述吸热材料为透气吸热的高聚合塑料膜，如PVC、PE塑料膜等。

[0020] 所以，矿堆不仅可减少热量散失，而且可充分利用阳光为矿堆加热。

[0021] 步骤D中所述的加热保温是通过在输送生物浸出液输送至矿堆进行喷淋的输送管道外壁设置保温材料层，保温材料层的外壁设置辅助加热层，保温材料层和辅助加热层均用于防止浸出液过冷。

[0022] 所述保温材料层为保温泡沫板，辅助加热层为低温加热带，低温加热带缠绕在输送管道外壁上，保温泡沫板将输送管道与低温加热带包裹；所述低温加热带为自控温伴热电缆。

[0023] 生物浸出液被喷淋于矿堆前，需进行细菌放大培养（即通过添加细菌营养液创造条件让细菌快速繁殖）以提高生物浸出液中细菌浓度，强化细菌对矿堆内硫化矿的氧化放热效果。

[0024] 步骤E中所述细菌营养液包括：(NH4)2SO4 1.5g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.2g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，10g/L黄铁矿粉末。

[0025] 最后步骤F所述调整滴淋或喷淋制度是指根据矿堆温度调整滴淋或喷淋量，当温度偏低时则降低喷流量，当温度偏高时则增加喷流量，进而降低浸出液对矿堆温度的影响。

[0026] 如此通过多个环节的强化与控制，减少矿堆热量的散失或流失，增加矿堆发热量，可将矿堆的温度控制在浸矿细菌适宜的生长范围内，进而保障细菌对矿堆内目的矿物的氧化溶解速率。

[0027] 本发明的有益效果如下：

[0028] 本发明利用硫化矿细菌氧化过程的放热性能，通过添加适当比例的细菌氧化放热物质，改善细菌浓度，人为控制矿堆中的放热量；在矿堆表面铺设保温材料和透气吸热材料，减少矿堆热散失，吸收太阳热能；最后通过辅助加热管道和矿堆浸出液流量控制，减少浸出液对矿堆的温度影响；经上述各环节控制后，能根据外表环境温度人为控制矿堆中的温度变化，降低或避免外部环境温度对生物浸出过程的影响；该技术的应用将使得生物堆浸技术可在高寒地区应用，提高冬季或低温条件下生物堆浸效率。

附图说明

[0029] 图1为本发明的防冻流程示意图

[0030] 图2为本发明的用于将生物浸出液输送至矿堆进行喷淋的输送管道的结构示意图

[0031] 其中，A为低温加热带，B为保温泡沫板，C为浸出液输送管道。

具体实施方式

[0032] 如图1所示，硫化矿生物浸出矿堆的防冻方法：

[0033] 首先按已知的方法开采矿石1，并送到破碎操作流程2，在破碎流程中矿石被破碎到预定粒度，通常为0--50mm（不等于0mm）以内。

[0034] 破碎好的矿石被输送到转筒内，经过浓度为0.1-1.0mol/L的稀硫酸润湿3，并混合矿石总质量1-2%的生物氧化放热物质，其具体过程为矿石随着转筒滚动，在滚动过程中添加生物氧化放热物质，且有喷头不断地将稀硫酸喷洒至矿石表面，大部分粉矿经稀硫酸润湿后将附着在粗矿石颗粒表面或自发粘结成团。矿石经过转筒处理后传送到堆场按照已知方法堆筑为单个或多个矿堆。

[0035] 众所周知，在筑堆前需要先平整堆场并保证一定的倾角，底垫按要求制备好后需采用粘土和高聚合材料做防水层处理，以减少或避免浸出液损耗。底垫的制备还包括在防水层上铺设积液管道和充气管道，且用较粗的矿石将底垫上的管道掩埋保护。当一个矿堆筑好后，需要在矿堆外表（包括堆顶和侧边）均匀铺设滴淋或喷淋设备。

[0036] 据上所述，矿堆4完全设置好后，将保温材料5（切割编织成的规则稻草、麦秆等）铺设在矿堆表面，在在保温材料5上覆盖一层透气吸热高聚合塑料膜6（PVC、PE塑料膜等）。

[0037] 一切准备就绪后，接种细菌进行滴淋或喷淋操作。生物浸出液在进入矿堆前，首先经细菌放大培养10，而后经过输送管道12进入堆场，输送管道结构见图2所示。

[0038] 所述输送管道C外壁设置保温材料层，保温材料层的外壁设置辅助加热层，保温材料层和辅助加热层均用于防止浸出液过冷。

[0039] 所述保温材料层为保温泡沫板，辅助加热层为低温加热带，低温加热带A缠绕在输送管道C外壁上，保温泡沫板B将输送管道C与低温加热带A包裹；所述低温加热带A为自控温伴热电缆。

[0040] 浸出液经矿堆排除后进入积液池7，在由萃取分离装置8将浸出液中的金属分离，进入金属回收工艺流程9。萃余液进入细菌放大培养装置10，在添加细菌营养液的环境下放大培养后再次通过输送管道12进入矿堆。

[0041] 所述细菌营养液包括：(NH4)2SO4 1.5g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.2g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，10g/L黄铁矿粉末。

[0042] 如上说述，在矿堆内设置一个或多个温度探头，监测矿堆温度变化状况，并根据矿堆温度变化条件滴淋或喷淋量、调整添加的放热物质比例，或细菌放大培养中的营养物浓度。毫无疑问，该技术可适用于多个矿堆，且可操作性强。