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浅谈湿法冶金新技术在矿产资源开发中的应用
新闻作者:网站管理员 来自:郑州天一萃取科技广西11选5官网 发布时间:2016-08-04 17:14:13 浏览:1277

 

广西11选5官网    湿法冶金技术问世以来,在黄金、有色、贵金属等矿产资源的保护性开发、资源的充分利用和环境保护等方面,发挥了巨大的作用,随着该技术的不断发展完善,其前景十分广阔。

广西11选5官网    湿法冶金就是利用化学方法,使矿石在水浸溶液里分离、提纯、富集,主要应用于稀有金属及金、银、铜、锌、锗、艳等金属的提炼上,是黄金及有色、贵金属的主要冶炼工艺之一。湿法冶金包括加压湿法冶金和生物冶金2种。较早采用湿法冶金的是加拿大、美国等国家,开始时应用于金、银、铅、锌、铜、铝及各种贵金属的选矿方法上,后来随着研究技术的不断突破,其应用领域不断拓展,在国际上应用范围越来越广。

    澳大利亚是一个矿产资源较为丰富的国家,铁、金、银、铜、铂、铅、锌等矿产在世界上都占据一定的地位。但随着全球经济的发展,澳大利亚矿产大量出口,加之国家对环境保护工作越来越重视,因此,一直把新技术、新工艺的研究放在突出地位,尤其是在大中型金、银、铜、铂、铅、锌矿的选矿方面,湿法冶金工艺的效果,越来越被人们看中。采用湿法冶金技术后,澳大利亚的不少过去较难开发的矿产资源,现在几乎都得到了开发;不少过去认为品位低、成本高、伴生矿多的矿产资源,也都相继得到了充分利用。更重要的是,采用湿法冶金工艺技术后,不少含有大量伴生矿的尾矿中的贵重金属资源被回收。因此,澳大利亚对湿法冶金技术的研究,越来越重视,开发力度也日益增大。

    中国是一个资源大国,金、银、铜、铅、锌、铂、铝等贵金属和有色金属资源十分丰富,像甘肃金川的镍,云南、贵州的银,新疆地区的艳、锗、铀、锅等,在全世界都非常有名。早在20世纪60年代,我国就开始重视湿法冶金。最早应用的是株州冶炼厂。此后,由于效果较好,其技术开始广泛应用于冶金、有色、化工等领域。但令人担忧的是,多年来,在我国众多的矿业企业中,由于一些单位环保意识薄弱,有些企业急功近利,有些企业片面追求效益,因此,有的企业不愿投资于湿法冶金工艺技术,仍沿用原始或落后的方式进行选矿。结果有些低品位的矿石资源,被白白弃置;一些含有珍贵价值的伴生矿,被当作废物弃掉;有的因为选矿方式落后,导致金属未能全部得到回收;有的采用有毒化学物品选矿,对环境造成严重污染。近年来,随着我国经济的飞速发展,我国的矿产资源在逐步减少,一些矿山品位不断下降,但人类对环境的要求越来越高,社会对资源的充分利用也越来越迫切,因此,大力推广和应用湿法冶金工艺技术,提高我国选矿产业的现代化水平就显得十分重要。近年来,像矿浆电解、细菌分解等湿法冶金新技术,都在我国得到推广。云南有关研究部���的科研工作者,针对云南、贵州的银、铅、锌矿产开发的实际,研制出具有中国特色的湿法冶金新技术,很快被不少企业采用,收到了显著成效。西安建筑科技大学冶金工程学院、国家黄金重点研究室的专家,多年来研究的无毒提金等湿法冶金新技术,经有关矿山采用,效果十分显著。

    湿法冶金工艺技术,在我国选矿产业中的影响越来越大,使用范围越来越广。因此,我国一些从事这方面研究的科技工作者认为,加大湿法冶金研究力度,不断实现湿法冶金技术的创新、突破,不断拓展湿法冶金技术的应用范围,是我国科技工作者下一步的重要职责。而湿法冶金科技的研究重点,主要是向环境保护、资源完全利用、处理不同类型的矿石方向发展,通过强化生产,使回收单一金属变为回收多品种金属,低回收率变为高回收率。

    细菌冶金又称微生物浸矿,是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和冶炼炉渣等,以回收某些贵重有色金属和稀有金属,达到防止矿产资源流失,最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。细菌冶金始于1974年,当时美国科学家Coliner和Hinkle从酸性矿水中分离出了1株氧化亚铁杆菌(Thiobacillusferrooxidans。此后,美国的布利诺等,又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中,分离得到了氧化硫硫杆菌(CT.   thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌,用这2种菌浸泡硫化铜矿石,结果发现能把金属从矿石中溶解出来。至此,细菌冶金技术开始发展起来。在美国,约有10%的铜系应用此法生产所得,仅宾厄姆峡谷采用细菌冶钢法,每年就可回收铜72000t。更引人注目的是,铀也可采用细菌冶金法采冶回收。据报道,在加拿大安大略州伊利澳特湖地区,至少有3个铀矿公司在进行这项工作。如斯坦洛克公司,从附近湖水中引入含有氧化亚铁硫杆菌的湖水,处理大量贫矿,每月可回收铀的氧化物7 000kg。

近年来,我国细菌冶金的研究和应用,也得到了相当的发展,利用细菌冶金法炼铜和回收铀,具有一定的规模。目前,细菌冶金已发展成了一种重要的冶炼手段,此法可以用于铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、铂、钻、秘、钒、硒、砷、馆、b稼、铀等几十种贵重和稀有金属的回收。

1细菌冶金的原理

    关于细菌从矿石中把金属溶浸出来的原理,至今仍在探讨之中。有人发现,细菌能把金属从矿石中溶浸出来,是细菌生命活动中生成的代谢物的间接作用,或称其为纯化学反应浸出说。是指通过细菌作用,产生硫酸和硫酸铁,然后通过硫酸或硫酸铁作为溶剂,浸提出矿石中的有用金属。硫酸和硫酸铁溶液,是一般硫化物矿和其它矿物化学浸提法(湿法冶金)中普通使用的有效溶剂。例如,氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌,能把矿石中的硫氧化成硫酸,氧化亚铁硫杆菌能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁。其反应式如下:

 

 

    通过上述反应,细菌得到了所需要的能量,而硫酸铁可将矿石中的铁或铜等,转变为可溶性化合物而从矿石中溶解出来,其化学过程是:

 

 

 

 

    有关的金属硫化物经细菌溶浸后,收集含酸溶液,通过置换、萃取、电解或离子交换等方法,将各种金属加以浓缩和沉淀。

有的研究者认为,细菌冶金的原理是细菌对矿石具有直接浸提作用。他们发现,一些不含铁的铜矿如辉铜矿、黝铜矿等,不需要加铁,氧化亚铁硫杆菌同样可以明显地将铜浸出;也就是说,细菌对矿石存在着直接氧化的能力,细菌与矿石之间,通过物理化学接触把金属溶解出来。有的研究者还发现,某些靠有机物生活的细菌,可以产生一种有机物,与矿石中的金属成分嵌合,从而使金属从矿石中溶解出来。电子显微镜照片也证实:氧化硫硫杆菌在硫结晶的表面集结后,对矿石浸蚀有痕迹。此外,微生物菌体在矿石表面能产生各种酶,也支持了细菌直接作用浸矿的学说。

2细菌冶金中的微生物及培养条件

    参与细菌冶金的微生物有很多种,主要有以下几种:氧化硫硫杆菌、排硫杆菌(T.  thiopanzs )、脱氨硫杆菌和一些异养菌、氧化亚铁硫杆菌(如芽抱杆菌属、土壤杆菌属)等。

细菌冶金中的微生物,多为化能自养型细菌,它们一般多耐酸,甚至在pHl以下仍能生存。有的菌能氧化硫及硫化物,从中获取能量以供生存。在培养冶金的细菌时,首先,应根据矿石种类及其各种组分与杂质情况的不同,选出适宜的菌种。必要时,可通过育种的方法,使菌株增强对金属的耐受性及溶浸效率。其次,配制适宜的培养基以扩大培养所需细菌。由于冶金菌多为自养型细菌,培养基中一般不需加入磷源,但需加入硫酸胺或硝酸钾、磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁、硫等,作为N及矿物质的来源。培养基的pH以3一4为宜。培养温度为28一32℃。培养过程中,必须通气以利繁殖。一般在培养过程中,应避免阳光照射。有人曾设计了一种新的“9K”培养基,每mI.培养基可获细菌细胞2~4 X 100000000个,为培养大量细菌应用于冶金工业提供了有利条件。

3细菌冶金的方法

根据矿石的配置状态,其生产形式主要有以下3种

3。 1堆浸法

广西11选5官网通常在矿山附近的山坡、盘地、斜坡等地上,铺上混凝土、沥清等防渗材料,将矿石堆集其上,然后将事先准备好的含菌溶浸液,用泵自矿堆顶面上浇注或喷淋矿石的表面(在此过程中随之带入细菌生长所必须的空气),使之在矿堆上自上而下浸润,经过一段时间后,浸提出有用金属。含金属的侵提液积聚在矿堆底部,集中送入收集池中,而后根据不同金属性质采取适当方法回收有用金属。回收金属之后的含菌溶浸液,经用硫酸调节pH后,可再次循环使用。这种方法常占用大面积地面,所需劳动力亦较大,但可处理较大数量的矿石,一次可处理几千到几十万吨。

3。 2池浸法

在耐酸池中,堆集几十至几百吨矿石粉,池中充满含菌浸提液,再加以机械搅拌,以增大冶炼速度。这种方法虽然只能处理少量的矿石,但却易于控制。

3。 3地下浸提法

这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。这种方法大多用于难以开采的矿石、富矿开采后的尾矿、露天开采后的废矿坑、矿床相当集中的矿石等。其方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上,浇淋细菌溶浸液,或者在矿区钻孔至矿层,将细菌溶浸液由钻孔注入,通气,其溶浸��段时间后,抽出溶浸液进行回收金属处理。这种方法的优点是,矿石不需运输,不需开采选矿,可节约大量人力和物力,矿工不用在矿坑内工作,增加了人身安全度,还可减轻环境污染。

4细菌冶金的优点及限制

    细菌冶金与其它冶炼方法相比,具有许多独特的优点:

    1)普通方法冶炼金属,要采矿、选矿、高温冶炼。而细菌冶金可以在常温、常压下,将采、选、冶合一,因此设备简单、操作方便,工艺条件易控制、投资少、成本低。例如,加拿大、印度、前苏联等国家,利用细菌法溶浸铀矿,其成本仅为其它方法的一半,而且还可综合回收铁、忆及其它稀土金属。

    2)适宜处理贫矿、尾矿、炉渣,小而分散的富矿和某些难以开采的矿及老矿山废弃的矿石等,可达到综合利用的目的。

    3)细菌可以完成人工采矿无法完成的采矿任务。因为细菌个体非常小,可随水钻进岩石和矿渣的微小缝隙里,把分散的金属元素集中成为可用的金属。

广西11选5官网    4)传统的开采及冶炼技术,常常产生巨大的露天矿坑和大堆废矿石与尾矿,导致地表的破坏;冶炼硫化矿和燃烧高硫煤产生尘埃和SO2均危害环境,而细菌冶金对地表的破坏,降低到最低限度,亦无需熔炼硫化矿,减少了公害。

    细菌冶金技术虽已取得了很大的发展,但也存在着一些需要解决的问题。如工艺放大、金属回收周期、回收率、经济核算问题等。这就需要水文地质学、水文地理学、采矿工艺学、微生物学等工作者共同协作,以便把细菌冶金技术,推向新的发展阶段。

 

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