一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，属于难处理金矿预处理领域，在生物氧化过程中，向一定浓度的生物氧化矿浆中投入适量的催化剂和氧化剂，能够提高矿浆溶液的氧化还原电位，促使矿浆中的金属硫化物氧化溶解。随着矿物的溶解，溶液中会生成大量的Fe2+、As3+离子，添加适量的催化剂和氧化剂并与细菌氧化形成复合催化氧化Fe2+离子，Fe2+离子被氧化生成Fe3+离子，Fe3+离子进一步氧化As3+离子,从而降低了矿浆溶液中As3+离子的浓度，降低了砷离子对细菌活性的抑制作用，提高了含砷金精矿的氧化效果，经过添加催化剂和氧化剂后，能够使生物氧化过程中砷、铁、硫的氧化脱除率有明显提高。
【专利说明】
一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法
技术领域
[0001]本发明属于难处理金矿预处理领域，具体涉及一种氧化剂与催化剂协同强化金精矿生物氧化预处理工艺，适用于含砷难处理金精矿的处理。
【背景技术】
[0002]近年来，随着黄金工业的快速发展，易提取的金矿资源日渐枯竭，难处理的金矿资源已成为目前及今后黄金工业的主要原料。在难处理金矿中金以微细粒及包裹的形式存在于黄铁矿或砷黄铁矿中，并含有的不利于浸出的有机碳等。其中金因物理包裹、化学结合、化学覆盖膜包裹而必须通过预处理的方法才能被有效地提取出来。
[0003]目前，高砷难处理金矿石的预处理方法主要有氧化焙烧、生物氧化、热压氧化。其中焙烧和生物氧化预处理工艺，在工业上已得到了广泛应用，热压氧化预处理工艺也在应用研究中。但是，随着各国对环境保护要求的日益重视，采用传统的焙烧工艺技术处理这部分金矿资源，不可避免地产生二氧化硫、氧化砷等有害烟气，烟气的处理及收尘系统复杂，投资高；同时由于需要较高的焙烧温度，物料中含有的一些低熔点氧化物，会在焙烧过程中对金产生二次包裹，使金的回收率降低，因此其应用范围受到限制;热压氧化法是在温度和压力较高的条件下进行的，技术条件严格，对所使用的设备要求苛刻，工艺流程较长，基建投入大;生物氧化法目前在国内推广应用较快，是一种非常环保的工艺，但其局限性在于不能处理砷含量超过8 %的高砷金精矿。
[0004]相关研究表明，生物氧化过程中金精矿中砷首先以As3+离子进入溶液，然后氧化为As5+。当金精矿中砷含量较高时，氧化液中砷基本上为As3+离子，这是因为当金精矿中毒砂含量高时，由于大量的Fe3+消耗于毒砂的氧化过程，生成As3+和Fe2+，细菌的作用下氧化生成Fe3+离子的速度低于Fe3+离子的消耗速度，因此氧化液中As3+离子、Fe2+离子浓度高。而砷离子有毒，能够抑制细菌的活性，且As3+离子对细菌的毒性远高于As5+离子，因此当金精矿中砷含量较高时生物氧化矿浆溶液中As3+离子浓度较高，其会抑制细菌的活性，从而使生物氧化速率降低甚至停止。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题而提供一种利用氧化剂与催化剂协同强化高砷金精矿的预处理方法，充分发挥Fe3+离子氧化As3+离子为As5+离子功能的同时，再进一步利用氧化剂和催化剂对Fe2+离子的催化氧化性能，投入少量的氧化剂和催化剂催化氧化Fe2+离子，促使溶液中Fe3+离子的浓度升高，进一步提高溶液中毒性较强的As3+离子氧化为AS5+离子的速率，耦合生物氧化工艺，实现含砷难处理金精矿的氧化预处理。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]本发明提供的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于，在生物氧化过程中，向一定浓度的生物氧化矿浆中投入适量的催化剂和氧化剂，能够提高矿浆溶液的氧化还原电位，促使矿浆中的金属硫化物氧化溶解。随着矿物的溶解，溶液中会生成大量的Fe2+、As3+离子，添加适量的催化剂和氧化剂并与细菌氧化形成复合催化氧化Fe2+离子，Fe2+离子被氧化生成Fe3+离子，Fe3+离子进一步氧化As3+离子，从而降低了矿浆溶液中As3+离子的浓度，降低了砷离子对细菌活性的抑制作用，提高了含砷金精矿的氧化效果。
[0008]本发明的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，具体步骤如下:
[0009](I)、磨矿分级作业:将含砷金精矿进行磨碎，矿石粒度控制在一定范围内，经水对金精矿2-3次洗涤，洗涤后的金精矿进行调浆，矿浆浓度调整至35?45% ;
[0010](2)、生物氧化:向步骤(I)的矿浆中加入培养基，培养基用量为每吨金精矿添加2?5kg培养基，并加水调整矿浆浓度至10?25%，调整矿浆pH值至I?2;给入生物氧化系统，进行生物氧化，在生物氧化开始时向矿浆中添加氧化剂和化剂，搅拌氧化5?10天，溶液中溶解氧保持在3?5mg/l，反应温度控制在35?45°C，即完成对含砷金精矿的氧化预处理；[0011 ] (3)、固液分离:生物氧化完成以后，经过滤分离氧化渣和菌液，氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量，菌液进行中和处理，使排放液体符合国家标准，菌液中含有培养基、水、以及氧化溶解的金属离子。
[0012]步骤(I)中所述的磨矿细度为小于320目的含量为80%?95 %，金精矿中金的品位为20?150g/t。
[0013]步骤(I)中所述的金精矿中砷的质量百分含量为8%?20%。
[0014]步骤(I)中用浓硫酸溶液调整金精矿pH值，浓硫酸的浓度范围为95%_98%。
[0015]步骤(2)中所述的氧化剂为双氧水、硫酸铁、过氧化钠或过硫酸钱。
[0016]步骤(2)中所述的催化剂为溶于水后含有Cu2+、Ag+、Pb2+、Hg2+离子的物质。
[0017]步骤(2)中所述的氧化剂添加量为每IL的矿浆中加入2?1g的氧化剂。
[0018]步骤(2)中所述的催化剂添加量为每IL的矿浆中加入0.01?0.1Og的催化剂。
[0019]步骤(2)中所述的培养基是由每IL水中添加单质硫6.0?12g、硫酸铵2.5?4.5g、磷酸氢二钾0.05?0.50g、七水合硫酸镁1.5?4.5g、氯化钾0.1?0.15g、硝酸钙0.008?
0.015g、七水合硫酸亚铁15?30g配制而成。
[0020]与现有技术相比，本发明的优点如下:
[0021]本发明通过添加氧化剂和催化剂协同强化韩砷金精矿生物氧化作用，能够提高生物氧化含砷金精矿原料中砷的含量，利用氧化剂提高矿浆溶液的氧化还原电位，促使金精矿中硫化物氧化溶解;利用催化剂催化氧化溶液中Fe2+离子生成Fe3+离子，Fe3+离子氧化As3+离子为毒性较低的As5+离子，降低了砷离子对细菌活性的抑制作用，利于含砷金精矿氧化反应的进行。该方法氧化含砷金精矿反应速率快，能够缩短生物氧化的时间，工艺简单易操作，投入和运行的成本低。
[0022]在不采用该工艺时生物氧化后砷、铁、硫脱除率分别约为20%、30%、15%，经过添加催化剂和氧化剂后，能够使生物氧化过程中神、铁、硫的氧化脱除率有明显提尚。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法的工艺流程图。【具体实施方式】:
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:
[0025]实施例用金精矿来自中国黄金集团的某些矿山，砷品位的高低是通过不同砷含量的金精矿配制而成。
[0026]实施例1:
[0027](I)磨矿分级作业
[0028]含砷量为13.52%、金品位为80g/t的金精矿经磨矿分级，使矿石粒度为小于320目为90%，经过对磨矿分级后的金精矿用水洗涤2次后进行调浆，使金精矿矿浆浓度为45% ;
[0029](2)生物氧化作业:
[0030 ]向步骤(I)制得的含I kg金精矿的矿浆中添加培养基，培养基用量为每吨金精矿添加3kg，并加水调整矿浆浓度至16 % ;用浓度为98 %的浓硫酸调节金精矿的pH值至2.0，给入生物氧化系统进行生物氧化，搅拌氧化6天，溶液中溶解氧保持在4mg/l，反应温度控制在400C，在生物氧化开始时向矿浆溶液中添加氧化剂双氧水8g，催化剂HgCl2 0.07go[0031 ]其中，培养基由IL水，单质硫6.0g，硫酸铵2.5g，磷酸氢二钾0.05g，七水合硫酸镁
1.5g，氯化钾0.1Og，硝酸妈0.008g，七水合硫酸亚铁15g配制而成。
[0032](3)固液分离作业
[0033]生物氧化完成以后，过滤分离氧化渣和菌液;氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量。计算含砷金精矿中砷、铁、硫的脱除率分别为94.36%,95.19%,93.12%。
[0034]实施例2:
[0035](I)磨矿分级作业
[0036]含砷量为17.34%、金品位为93g/t的高砷金精矿经磨矿分级，使矿石粒度为小于320目为85%，经过对磨矿分级后的金精矿用水洗涤2次后进行调浆，使金精矿矿浆浓度为35%。
[0037](2)生物氧化作业:
[0038]向步骤(I)制得的含Ikg金精矿的矿浆中添加培养基，培养基用量为每吨金精矿添加5kg，并加水调整矿浆浓度至12 % ;用浓度为98 %的浓硫酸调节金精矿的pH值至1.8，给入生物氧化系统进行生物氧化，充空气条件下搅拌氧化4天，溶液中溶解氧保持在4.8mg/l，反应温度控制在45°C，在生物氧化开始时向矿浆溶液中添加氧化剂硫酸铁1g，催化剂Pb(N〇3)2 0.05go
[0039]其中，培养基培养基由1L水，单质硫8.0g，硫酸铵3.0g，磷酸氢二钾0.15g，七水合硫酸镁2.5g，氯化钾0.128，硝酸妈0.0lOg，七水合硫酸亚铁20g配制而成。
[0040](3)固液分离作业
[0041 ]生物氧化完成以后，过滤分离氧化渣和菌液。氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量。计算含砷金精矿中砷、铁、硫的脱除率分别为92.01%,93.12%,91.86%。
[0042]实施例3:
[0043](I)磨矿分级作业
[0044]含砷量为8.11%、金品位为20g/t的高砷金精矿经磨矿分级，使矿石粒度为小于320目为95%，经过对磨矿分级后的金精矿用水洗涤2次后进行调浆，使金精矿矿浆浓度为40%。
[0045](2)生物氧化作业:
[0046]向步骤(I)制得的含Ikg金精矿的矿浆中添加培养基，培养基用量为每吨金精矿添加2kg，并加水调整矿浆浓度至25 % ;用浓度为98 %的浓硫酸调节矿浆pH值至1.2，给入生物氧化系统进行生物氧化，充空气条件下搅拌氧化8天，溶液中溶解氧保持在4.5mg/l，反应温度控制在400C，在生物氧化开始时向矿浆溶液中添加氧化剂过氧化钠6g/L，催化剂CuS04
0.25g/L0
[0047]其中，培养基由IL水，单质硫10.0g，硫酸铵4.0g，磷酸氢二钾0.30g，七水合硫酸镁
3.5g，氯化钾0.13g，硝酸钙0.013g，七水合硫酸亚铁25g配制而成。
[0048](3)固液分离作业
[0049]生物氧化完成以后，过滤分离氧化渣和菌液。氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量。计算含砷金精矿中砷、铁、硫的脱除率分别为98.90%,98.77,96.01%。
[0050]实施例4:
[0051 ] (I)磨矿分级作业
[0052]含砷含量为9.08%、金品位为42g/t的高砷金精矿经磨矿分级，使矿石粒度为小于320目为90%，经过对磨矿分级后的金精矿用水洗涤2次后进行调浆，使金精矿矿浆浓度为42%。
[0053](2)生物氧化作业:
[0054]向步骤(I)制得的含Ikg金精矿的矿浆中添加培养基，培养基用量为每吨金精矿添加4kg，并加水调整矿浆浓度至20 % ;用浓度为98 %的浓硫酸调节矿浆pH值至1.6，给入生物氧化系统进行生物氧化，充空气条件下搅拌氧化7天，溶液中溶解氧保持在4mg/l，反应温度控制在3 5 °C，在生物氧化开始时向矿浆溶液中添加氧化剂过硫酸铵7 g，催化剂A g N O 30.02go
[0055]其中，培养基由IL水，单质硫12.0g，硫酸铵4.5g，磷酸氢二钾0.50g，七水合硫酸镁
4.5g，氯化钾0.15g，硝酸钙0.015g，七水合硫酸亚铁35g配制而成。
[0056](3)固液分离作业
[0057]生物氧化完成以后，过滤分离氧化渣和菌液。氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量。计算含砷金精矿中砷、铁、硫的脱除率分别为98.34%,97.61%,95.74%。
[0058]实施例5:
[0059](I)磨矿分级作业
[0060]含砷量为20%、金品位为120g/t的高砷金精矿经磨矿分级，使矿石粒度为小于320目为92%，经过对磨矿分级后的金精矿用水洗涤2次后进行调浆，使金精矿矿浆浓度为38%。
[0061 ] (2)生物氧化作业:
[0062 ]向步骤(I)制得的含I kg金精矿的矿浆中添加培养基，培养基用量为每吨金精矿添加3kg，并加水调整矿浆浓度至10 % ;用浓度为98 %的浓硫酸调节矿浆pH值至1.0，给入生物氧化系统进行生物氧化，充空气条件下搅拌氧化5天，溶液中溶解氧保持在3mg/l，反应温度控制在38°C，在生物氧化开始时向矿浆溶液中添加氧化剂过氧化钠2g/L，催化剂Pb(NO3)2
0.03g/Lo
[0063]其中，培养基由IL水，单质硫9.0g，硫酸铵2.5g，磷酸氢二钾0.35g，七水合硫酸镁3.0g，氯化钾0.1lg，硝酸|丐0.0llg，七水合硫酸亚铁30g配制而成。
[0064](3)固液分离作业
[0065]生物氧化完成以后，过滤分离氧化渣和菌液。氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量。计算含砷金精矿中砷、铁、硫的脱除率分别为90.67%,91.20%,92.11%。
[0066]实施例6:
[0067](I)磨矿分级作业
[0068]含砷量为12.18%、金品位为75g/t的高砷金精矿经磨矿分级，使矿石粒度为小于320目为88%，经过对磨矿分级后的金精矿用水洗涤2次后进行调浆，使金精矿矿浆浓度为40%。
[0069](2)生物氧化作业:
[0070 ]向步骤(I)制得的含I kg金精矿的矿浆中添加培养基，培养基用量为每吨金精矿添加4kg，并加水调整矿浆浓度至18 % ;用浓度为98 %的浓硫酸调节矿浆pH值至1.5，给入生物氧化系统进行生物氧化，充空气条件下搅拌氧化9天，溶液中溶解氧保持在5mg/l，反应温度控制在42 °C，在生物氧化开始时向矿浆溶液中添加氧化剂过氧化钠5g，催化剂CuSO40.125g0
[0071 ]其中，培养基由IL水，单质硫7.0g，硫酸铵3.5g，磷酸氢二钾0.25g，七水合硫酸镁2.0g,氯化钾0.14g，硝酸妈0.009g，七水合硫酸亚铁24g配制而成。
[0072](3)固液分离作业
[0073]生物氧化完成以后，过滤分离氧化渣和菌液。氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量。计算含砷金精矿中砷、铁、硫的脱除率分别为94.35%,95.62,92.34%。
【主权项】
1.一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)、磨矿分级作业:将含砷金精矿进行磨碎，矿石粒度控制在一定范围内，经水对金精矿2-3次洗涤，洗涤后的金精矿进行调浆，矿浆浓度调整至35?45% ; (2)、生物氧化:向步骤(I)的矿浆中加入培养基，培养基用量为每吨金精矿添加2?5kg培养基，并加水调整矿浆浓度至10?25%，调整矿浆pH值至I?2;给入生物氧化系统，进行生物氧化，在生物氧化开始时向矿浆中添加氧化剂和化剂，搅拌氧化5?10天，溶液中溶解氧保持在3?5mg/l，反应温度控制在35?45°C，即完成对含砷金精矿的氧化预处理； (3)、固液分离:生物氧化完成以后，经过滤分离氧化渣和菌液，氧化渣经洗涤、烘干、称量后，分析氧化渣中砷、铁、硫的含量，菌液进行中和处理，使排放液体符合国家标准，菌液中含有培养基、水、以及氧化溶解的金属离子。2.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤(I)中所述的磨矿细度为小于320目的含量为80%?95%，金精矿中金的品位为20?150g/t。3.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤(I)中所述的金精矿中砷的质量百分含量为8%?20%。4.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤(I)中用浓硫酸溶液调整金精矿pH值，浓硫酸的浓度范围为95%-98%。5.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤(2)中所述的氧化剂为双氧水、硫酸铁、过氧化钠或过硫酸铵。6.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤⑵中所述的催化剂为溶于水后含有Cu2+、Ag+、Pb2+、Hg2+离子的物质。7.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤(2)中所述的氧化剂添加量为每IL的矿浆中加入2?1g的氧化剂，所述的催化剂添加量为每IL的矿浆中加入0.01?0.1Og的催化剂。8.如权利要求1所述的一种氧化剂与催化剂协同强化含砷金精矿的氧化预处理方法，其特征在于:步骤(2)中所述的培养基是由每IL水中添加单质硫6.0?12g，硫酸铵2.5?.4.5g，磷酸氢二钾0.05?0.50g，七水合硫酸镁1.5?4.5g，氯化钾0.1?0.15g，硝酸钙0.008?0.015g，七水合硫酸亚铁15?30g配制而成。
【文档编号】C22B11/00GK105907961SQ201610289322
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】张世镖, 郑晔, 郝福来, 赵俊蔚, 徐祥彬, 李健, 赵国惠
【申请人】长春黄金研究院