CN102337401A - 闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺 - Google Patents

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温建康
武彪
刘美林
武名麟
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Abstract

一种闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，它包括：(1)将浸矿菌(其名称为Leptospirillum ferrooxidans Retech-SPL-1，该菌保藏号CCTCC No：M208162)经驯化及放大培养，获得适应性的浸矿菌；(2)将含镉锌精矿石送至搅拌浸出工序；(3)将(1)中放大培养的浸矿菌液加至含有矿浆的连续搅拌罐中；(4)浸出工序出来的浸出液送至石灰石沉淀除铁；(5)除铁后溶液送至镉萃取电积回收工序。本发明优点除了有利于环保外，还可以用来开发传统选冶技术不易综合利用的低品位镉资源，扩大镉的矿产资源利用范围，提高镉的综合利用率。

Description

闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺
技术领域
本发明涉及锌精矿中生物提镉工艺，特别是铁闪锌矿精矿中生物提镉工艺。
背景技术
镉作为我国的一种优势稀散金属资源，常与多金属锌精矿伴生，经过选矿后，镉主要富集于锌精矿中。因此，浮选后的锌精矿是提取镉的一大重要原料来源。传统提炼工艺不但流程长、工序多、设备庞杂、投资大、而且渣处理量大、镉的回收率大多在70％以下。长期以来，对镉的富集综合回收是一个十分棘手的问题，现在还没有很理想的冶炼处理方法。为了高效综合回收锌精矿中的镉资源，加强湿法提镉清洁及无害化生产、技术的研究与开发，意义非常重大。生物冶金工艺由于具有流程短、设备简单、投资少、成本低、对环境友好、能处理复杂多金属矿物等优点而提供了一条回收锌精矿中稀散金属的新途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，该工艺不同于传统的选冶工艺，即不需要经过高能耗的高温熔炼，新工艺不排放污染性大的烟尘和二氧化硫等有毒气体，本工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、无污染，提高了锌和镉的回收率，综合利用了低品位镉矿产资源，可获得更大的效益。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：这种锌精矿中生物提镉工艺，它包括以下步骤：
(1)将浸矿菌，该菌保藏号CCTCC No：M 208162，经驯化及放大培养，获得适应性的浸矿菌；
(2)将含镉锌精矿石送至搅拌浸出工序；
(3)将(1)中放大培养的浸矿菌液加至含有矿浆的连续搅拌罐中；
(4)浸出工序出来的浸出液送至石灰石沉淀除铁；
(5)除铁后溶液送至镉萃取电积回收工序。
(1)浸矿菌的获得
本发明中所用的浸矿菌已保藏在中国典型培养物保藏中心武汉大学内，名称为Leptospirillum ferrooxidans Retech-SPL-1，保藏登记号CCTCC No：M208162，保藏时间为2008年10月17日，取得该菌种之后，在pH值为1.5～2.5的普通自来水中加入所需浸出的锌精矿矿石、氮源和磷源进行浸矿细菌适应性驯化培养2～5次，然后逐级放大培养6～10次。其中细菌接种量为培养物总体积的10～30％，加入的矿粉量为培养物总重量的2～15％；加入的氮源物质为碳酸铵或氨水或硝酸钙、磷源物质为磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，加入量为培养物总重量的0.01～0.05‰。获得菌浓度为107～109个/ml的适应性驯化浸矿菌，其生长温度在范围在15～45℃，pH在1.0～5.0之间，最佳生长温度在28～35℃、pH1.7～2.2，该菌对铁闪锌矿的浸出有很强的专属性，随后用于进行锌精矿的生物搅拌浸出。
(2)锌精矿中镉的连续搅拌生物浸出
锌精矿是经过浮选之后的矿石，无需细磨，粒度即可达到搅拌浸出所要求的粒度，小于0.075mm。然后与稀硫酸溶液混合，形成浓度为10％～25％的矿浆，调节pH值为1.5～2.0，泵入连续的搅拌罐内，再接入专属的浸矿菌液，其与矿浆的体积百分比为5％-15％，最终形成的矿浆pH值保持在1.5～2.0。该浸矿菌液中含菌为(Leptospirillum ferrooxidans Retech-SPL-1，保藏登记号CCTCC No：M208162，保藏时间为2008年10月17日)107个/ml以上，其氧化还原电位在450mv(vs.SCE)以上(所测量的电位值是相对于饱和甘汞电极的测量值)。搅拌过程中搅拌器转速为180～250rpm。无需加温。一段浸出后，进入下一段搅拌浸出，经过3～4段的连续浸出使得镉的浓度达到0.5g/L以上。
所述的生物搅拌罐中桨叶的搅拌速度为180～250rpm。
(3)含锌镉浸出液的净化
将(2)中浸出液采用石灰石对浸出液中的三价铁进行中和，除铁后溶液pH值为4.0～4.5，三价铁的去除率大于98％，经两段洗涤，镉的损失率降至2％。
(4)镉回收
将(3)中除铁后溶液进行镉的萃取，调节溶液pH值为0.5～1.0，萃取剂D2EHPA(商品名称P204)浓度15％～25％，稀释剂为260#磺化煤油，萃取级数为1～3级，相比O/A为1∶6～1∶10，使用100g/L～150g/L的硫酸溶液进行洗涤，镉的萃取率大于99％。反萃相比O/A为8∶1～12∶1，反萃级数为2～4级，镉的反萃率在97％以上。得到的镉浓缩液直接电积。
本发明的效果是：除了有利于环保外，还可以用来开发传统选冶技术难以综合利用的锌镉伴生资源，尤其适合用于铁闪锌矿精矿中含有的低品位镉资源，对有效扩大镉矿产资源的利用范围，提高锌和镉的综合利用率有着重要意义。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工艺流程框图
具体实施方式
如图1所示，将经保藏的浸矿菌(Leptospirillum ferrooxidans Retech-SPL-1，保藏登记号CCTCC No：M208162，保藏时间为2008年10月17日)，进行驯化及放大培养1得到驯化菌，锌精矿粒度控制在粒径小于0.075mm，锌精矿与稀硫酸混合形成矿浆2，3为连续搅拌浸出，4为去除浸出液中三价铁的沉淀除铁，5为镉萃取，6为镉的反萃电积，得到镉金属。
以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例1
该新工艺应用于我国西北某锌精矿，该矿样以铁闪锌矿为主，另外还有少量黄铁矿、黄铜矿、脉石矿物和极微量的方铅矿。脉石矿物主要是碳酸盐矿物(方解石和白云石)，以及少量的石英、长石等。所有矿物基本上全为单体颗粒状态。矿石中锌含量为47.62％，铁13.07％，镉0.26％，硫30.77％。
(1)浸矿菌的复壮与放大培养
浸矿菌(该菌在中国典型培养物保藏中心武汉大学内寄存，培养物名称为Leptospirillum ferrooxidans Retech-SPL-1，保藏登记号CCTCC No：M208162，保藏时间为2008年10月17日)，在pH值为1.5～2.0的普通自来水中加入粒度为小于0.075mm的我国西北某锌精矿石、碳酸铵和磷酸氢二钾进行浸矿细菌适应性驯化转接培养4次，然后逐级放大培养10次。其中每次细菌接种量为培养物总体积的10％，加入的锌精矿粉量为培养物总重量的5％；加入的碳酸铵、磷酸二氢钾的量分别为培养物总重量的0.04‰；培养温度25～45℃。最终获得驯化菌浓度大于107个/ml的适应性浸矿菌，对锌的耐受能力大于80g/L，菌液电位达到600mv(vs.SCE)。该菌液即可接入矿浆中进行搅拌浸出。
(2)矿石中镉的连续搅拌生物浸出
将粒度为小于0.075mm的我国西北某锌精矿，加入pH1.0～1.5的稀硫酸溶液，矿浆浓度为20％，平衡2h，待矿浆pH稳定后，投入到连续搅拌罐内，接入10％(v/v)的含适应性驯化放大培养好的浸矿菌液，其中含浸矿菌107～108个/ml，菌液的氧化还原电位大于580mv(vs.SCE)，菌液的pH值为1.5～2.0，搅拌转速为230rpm，一段搅拌浸出10天后，进入二段继续搅拌浸出10天，浸出过程经3～4段后，镉的浸出率达到80％以上，所得浸出液可进行下一步作业。
(2)锌镉浸出液中三价铁的去除
浸出液的成分为：Zn2+ 23.5g/L，Fe3+ 4.71g/L，Fe2+ 0.042g/L，Cd2+ 0.529g/LpH值1.75。添加石灰石，调节pH值到4.0～4.5之间，三价铁形成氢氧化铁沉淀，其去除率大于98％。经两段洗涤，镉的损失率由原来的8％降至2％。
(3)镉回收
除铁后的溶液进行镉的萃取，D2EHPA浓度20％，稀释剂为260#磺化煤油，两级萃取，相比O/A为1∶8，使用150g/L硫酸溶液洗涤，镉的萃取率99.4％。反萃相比O/A为10∶1，三级反萃，镉的反萃率在97％以上。得到的镉浓缩液直接电积。
本发明的效果是：除了有利于环保外，还可以用来开发传统选冶技术难以综合利用的锌镉伴生资源，尤其适合用于铁闪锌矿精矿中含有的低品位镉资源，对有效扩大镉矿产资源的利用范围，提高锌和镉的综合利用率有着重要意义。

Claims (8)

1.一种闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：它包括：
(1)将浸矿菌，该菌保藏号CCTCC No：M 208162，经驯化及放大培养，获得适应性的浸矿菌；
(2)将含镉锌精矿石送至搅拌浸出工序；
(3)将(1)中放大培养的浸矿菌液加至含有矿浆的连续搅拌罐中；
(4)浸出工序出来的浸出液送至石灰石沉淀除铁；
(5)除铁后溶液送至镉萃取电积回收工序。
2.根据权利要求1所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：所述的浸矿菌的驯化、放大培养条件为：在普通自来水中加入所需浸出的锌精矿粉、氮源和磷源进行浸矿细菌适应性驯化培养，然后逐级放大培养，其中细菌接种量为培养物总体积的10～30％，加入的矿粉量为培养物总重量的2～15％；加入的氮源物质和磷源物质的量分别为培养物总重量的0.01～0.05‰，获得菌浓度为107～109个/ml的适应性驯化浸矿菌，其生长温度在15～45℃，pH在1.0～5.0之间。
3.根据权利要求2所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：所述的加入的锌精矿粉的粒度是小于0.075mm、氮源物质为碳酸铵或氨水或硝酸钙，磷源物质为磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。
4.根据权利要求2或3所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：所述的浸矿细菌适应性驯化培养的转接次数为2～5次，逐级放大培养的级数是6～10次。
5.根据权利要求1所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：所述的搅拌罐中桨叶的搅拌速度为180～250rpm。
6.根据权利要求1或2所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：所述的生物搅拌浸出过程中，接入驯化放大培养好的浸矿菌液与矿浆的体积比为5％～15％。
7.根据权利要求1或2所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺，其特征在于：该工艺为连续给料，连续浸出的工艺，浸出过程为3～4段。
8.根据权利要求1或2所述的闪锌矿精矿连续搅拌生物提镉工艺其特征在于：所述的还原后的锌镉浸出进行镉萃取，萃取级数为1～3级，相比O/A为1∶6～1∶10，100g/L～150g/L硫酸溶液洗涤后，反萃级数为2～4级，相比O/A为8∶1～12∶1。
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