一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺.pdf

本发明涉及一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺。本工艺利用含专属浸矿微生物衍生的有机酸溶液浸出氧化镍钴矿，含镍钴浸出液进行酸性解离，过分离树脂，洗脱液经树脂分离镍钴，得到硫酸镍和硫酸钴产品。本工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、无污染、回收率高，生产规模可大可小，能够处理传统选冶工艺不能处理的低品位氧化(红土)镍钴矿产资源，扩大资源利用范围，提高镍钴金属的综合回收水平。

1、  一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)、多种生物有机酸混合物的制备
真菌在液体培养基中培养5～6天，培养温度33～37℃，搅拌转数100～120转/分钟，得到多种生物有机酸混合物；
(2)、矿石中的镍钴浸出
采用(1)中的多种生物有机酸混合物浸矿，浸矿温度为常温；
(3)、含镍钴浸出液的净化
将(2)中的浸出液加入稀硫酸调节溶液pH值，pH值在0.5-1.7，使有机酸的金属络合物解离，过强酸性阳离子树脂，洗脱后得到含镍和钴的硫酸溶液；
(4)、镍钴回收
将(3)中的洗脱溶液使用镍钴分离树脂分别得到镍和钴溶液，继而得到硫酸镍和硫酸钴产品；
(5)有机酸回用
将解离下来的有机酸浓缩后，返回矿石的浸出。

2、  根据权利要求1所述的一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于所述的浸矿使用的多种生物有机酸混合物经过微孔过滤器过滤后，将得到的含多种有机酸成分的清液送至浸出工序。

3、  根据权利要求1或2所述的一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于：所述的对多种生物有机酸混合物的制备是在马铃薯或木薯或甘薯或玉米的蔗糖制成的固体培养基中接入含黑曲霉菌的真菌进行的，扩大培养的液体培养基是改进的察贝克氏真菌培养基，其中加入的营养物质为：NaNO₃3g/L，KCl 0.5g/L，K₂HPO₄ 1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，玉米淀粉20g/L；菌液含黑曲霉菌菌丝体，接种的孢子浓度为10⁴个/ml-10⁷个/ml；所述微生物最佳生长温度33～37℃。

4、  根据权利要求1或2所述的一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于：所述的矿石中镍和钴浸出包括搅拌浸出，搅拌浸出是将矿石破碎研磨粒度小于74微米，浸出矿浆浓度为5％-35％重量百分比，pH值在3.0-3.5之间。

5、  根据权利要求3所述的一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于：所述的矿石中镍和钴浸出包括搅拌浸出，搅拌浸出是将矿石破碎研磨粒度小于74微米，浸出矿浆浓度为5％-35％重量百分比，pH值在3.0-3.5之间。

6、  根据权利要求1或2所述的一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征堆浸是将矿石破碎到粒度小于10mm；然后筑堆，筑堆过程中为了保持矿石尽可能形成多孔洞、通风良好的自然堆，筑堆高度1～3m，喷淋速度为5～10L/(m²·h)。

7、  根据权利要求3所述的一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征堆浸是将矿石破碎到粒度小于10mm；然后筑堆，筑堆过程中为了保持矿石尽可能形成多孔洞、通风良好的自然堆，筑堆高度1～3m，喷淋速度为5～10L/(m²·h)。

8、  根据权利要求1或2所述的一种含氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于：所述的含镍矿物包括硅镁镍矿又称镍绿泥石(Ni，Mg)₃Si₂O₅(OH)₄、含镍褐铁矿(Fe，Ni)O(OH).nH₂O、康镍蛇纹石(Ni，Mg)₈(OH)₄[Si₄O₁₀]6H₂O、镍纤维蛇纹石Ni₆Si₄O₁₀(OH)₈、雷镍蛇纹石(Mg，Ni，Fe²⁺)₃Si₂O₅(OH)₄等。

9、  根据权利要求1或2所述的一种含氧化镍钴矿的生物浸出工艺，其特征在于：所述的洗脱后得到含镍和钴的硫酸溶液所使用的分离树脂为强酸型阳离子树脂。

一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺
技术领域
本发明涉及一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，特别是一种利用真菌衍生的多种有机酸混合物浸出氧化镍钴矿的工艺。
背景技术
世界上的镍资源60％以上为氧化镍矿，而且伴生有价金属钴。传统的氧化镍矿的处理工艺只能处理高品位的氧化镍矿，其原则流程是矿石破碎、磨矿、火法熔炼或是硫酸高压浸出。前者存在能耗高、环境污染重、金属回收率低等缺点；后者虽然在国外完成了工业试验并进行工业规模应用，但始终不能解决其运行成本高，工艺复杂及钙镁硫酸盐堵塞管道等诸多问题，而且采用传统工艺开发低品位的氧化镍矿无经济价值。我国已探明的镍矿产资源中，有一部分为低品位氧化镍矿，采用现有的传统工艺技术开采，无经济效益。因此，有必要提供一种新工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的氧化镍钴矿提取工艺，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有毒气体，本工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、无污染，高回收率，综合利用了低品位氧化镍钴矿产资源，可获得较好的经济效益。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种氧化镍钴矿的生物浸出工艺，它包括以下步骤：
(1)多种生物有机酸混合物的制备
真菌在液体培养基中培养5～6天，培养温度33～37℃，搅拌转数100～120转/分钟，得到多种生物有机酸混合物；
(2)矿石中的镍钴浸出
采用(1)中的多种生物有机酸混合物浸矿，浸矿温度为常温；
(3)含镍钴浸出液的净化
将(2)中的浸出液加入稀硫酸调节溶液pH值，pH值在0.5-1.7使有机酸的金属络合物解离，过强酸型阳离子树脂，洗脱后得到含镍和钴的硫酸溶液。
(4)镍钴回收
将(3)中的洗脱溶液使用镍钴分离树脂分别得到镍和钴溶液，继而得到硫酸镍和硫酸钴产品。
(5)有机酸回用
将解离下来的有机酸浓缩后，返回矿石的浸出。
菌种的来源可以是：含黑曲霉菌的糖类物质的废水如糖厂排放的污水，或是腐败的果品果汁等均可。选育时采用的固体培养基可以是马铃薯蔗糖培养基(马铃薯也可以使用木薯、甘薯、玉米等含淀粉丰富的物质代替)，在固体培养基中接入含黑曲霉菌的真菌进行选育。扩大培养的液体培养基可采用改进的察贝克氏真菌培养基，其中加入的营养物质为：NaNO₃ 3g/L，KCl 0.5g/L，K₂HPO₄ 1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，玉米淀粉20g/L。接种的孢子浓度约为10⁴个/ml-10⁶个/ml；经培养，孢子萌发，产生菌丝体，菌液含黑曲霉菌菌丝体，所述微生物最佳生长温度33～37℃。
矿石中的镍钴浸出步骤中可以是搅拌浸出，也可以是堆浸。搅拌浸出的矿石破碎研磨到粒度小于74微米，浸出矿浆浓度为5％-35％(重量百分比)，堆浸的矿石破碎粒度为-10mm，用含有真菌衍生的多种生物有机酸混合物或多种有机酸成分的清液浸矿。真菌的种类为单一的黑曲霉菌，该菌产酸量大，是优良的产酸菌种。
浸矿10天后，镍钴浸出率分别在63％和51％以上。该工艺对镍和钴的选择浸出效果很好，对铁只有少量浸出，减少了沉铁等后续步骤。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工艺流程框图
图1中，1为菌种采集工序，2为菌种选育，挑取黑色孢子的菌丝体进行转接培养得到生物有机酸即生物制酸工序3，加入氧化镍矿石进行氧化镍矿浸出工序4，5为浸出液中加入硫酸进行硫酸置换解离工序，6为净化除杂工序，可通过阳离子树脂进行离子交换，7为镍钴分离工序，8为镍钴产品，图中，9为有机酸贮槽，10为生物有机酸混合物经过滤后的微生物残体堆存处。
具体实施方式
如图1所示，
以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例1：
该新工艺应用于云南某氧化镍钴矿，矿石中金属矿物主要是硅镁镍矿，其次是含镍褐铁矿。脉石矿物主要是橄榄石、蛇纹石、辉石等。矿石中镍钴含量分别为镍0.93％、钴0.015％，铁7.09％。
(1)多种生物有机酸混合物的制备
原始菌种的获得：含黑曲霉菌的糖废水经过配制真菌固体培养基(固定培养基为马铃薯蔗糖培养基)，划平板得到几种细菌菌落与多种真菌。挑取长出黑色孢子的菌丝体，进行转接培养。
专属菌的获得：使用改进型察贝克氏液体培养基，对真菌进行扩大培养。真菌在液体培养基中培养5～6天，培养温度33～35℃，搅拌转数100～120转/分钟，得到多种生物有机酸混合物，使用微孔过滤器过滤得到含多种有机酸成分的清液。
(2)矿石中的镍钴浸出
采用(1)中的含多种有机酸成分的清液进行搅拌浸矿，矿浆浓度5％，转数100/分钟，浸出温度常温，浸出时间5-7天，浸出率为50～80％，然后进行固液分离，固体残渣废弃稳定堆存，浸出液进入下一步作业。
(3)有机酸金属络合物酸性条件下解离
加入稀硫酸调节溶液PH值到0.5～1.7，使有机酸的金属络合物几乎完全解离，过强酸性阳离子树脂(可采用树脂牌号为732#强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂)，有机酸根与氢离子结合以有机酸的形式先流出，再用稀硫酸洗脱，得到含硫酸镍和硫酸钴的洗脱溶液(其pH值为2～3)。
(4)镍钴回收
将步骤(3)中的洗脱溶液pH值调节到1～1.7，使用镍钴分离树脂(如WP-1、WP-2无机型特种离子交换树脂，市场上可购买)分别得到镍和钴溶液，继而结晶得到硫酸镍和硫酸钴产品。回收率为85～95％
(5)有机酸回用
将解离下来的有机酸浓缩后，返回矿石浸出。
实施例2：
该新工艺应用于云南某氧化镍钴矿进行堆浸，矿石中金属矿物同上。
(1)多种生物有机酸混合物的制备
同实施例1中的(1)。
(2)矿石中的镍钴浸出
将矿石破碎到粒度小于10mm；然后筑堆，筑堆过程中为了保持矿石尽可能形成多孔洞、通风良好的自然堆，筑堆高度1～3m；用(1)中的含多种有机酸成分的清液进行喷淋浸出矿石，喷淋速度为5-10L/m².h。
(3)有机酸金属络合物酸性条件下解离
加入稀硫酸调节溶液PH值到0.5～1.7左右，使有机酸的金属络合物几乎完全解离，过强酸性阳离子树脂，有机酸根与氢离子结合以有机酸的形式先流出，再用稀硫酸洗脱，得到含硫酸镍和硫酸钴的溶液。
(4)镍钴回收
将(3)洗脱溶液PH值调节到0.5～2.0，使用镍钴分离树脂分别得到镍和钴溶液，继而结晶得到固体硫酸镍和硫酸钴产品。
(5)有机酸回用
将解离下来的有机酸浓缩后，返回矿石浸出。
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不可利用的低品位氧化镍钴矿产资源，扩大镍钴矿产资源的利用范围，提高镍钴综合回收率。