一种回收金尾矿金的植物冶金方法 【技术领域】
本发明涉及二次资源的综合回收利用和环境保护，特别是涉及回收金尾矿中金的植物冶金方法。
背景技术
目前，我国品位在0.5g/t以上的含金尾矿资源达10亿t之多，其金金属量为500t。有专家预言随着预处理技术与尾矿堆浸技术的综合应用.我国对黄金尾矿资源的二次开发将进入一个新轨道。
我国许多大、中型黄金矿山均有较长的生产历史，从几十年到上百年不等，尾矿资源十分丰富。20世纪七十年代前，黄金生产由于受产业政策、技术装备、选冶工艺及资金等因素的制约，回收率低，综合利用水平程度普遍低下，资源浪费现象十分严重，导致一些尾矿中金属量较高，非金属矿物资源更由于开发应用研究不够，用途不广，而多作为尾矿排放，因此，一般来说，老尾矿都具有相当高的综合利用价值。资源二次开发是当代世界矿业的一个重要课题，一个新的尾矿开发高潮悄然形成。
氰化法提金是目前工业上应用最广泛的提金方法，目前世界上新建的金矿中有80％都采用氰化法提金。但是对于尾矿中低品位的金利用氰化法已经很难再次选冶回收。随着人类对赖以生存的空间环境的保护越来越重视，各国政府对工业废水、废气的控制也越来越严格。因此选用经济、环保、有效的方法回收金尾矿的金成为研究热点。
近年来，一些能够在地上部大量富集污染物的特殊植物——超富集植物已成为学术界研究的热点。利用这些植物可以进行植物找矿、植物冶金和植物修复等多方面的实践。目前人们已经开始开发利用微生物和植物冶炼金属的“绿色冶金技术”。“植物冶金”就是利用绿色植物对金属的吸收和累积能力，进行收集、提取贵金属和稀有金属的技术。
科学研究表明，植物在千百万年漫长的进化演变过程中，许多植物有累积某些金属元素的能力。如堇菜含锌、香薷含铜比较丰富、烟草含铀特别多，还有紫云英含硒、苜蓿含钽、石松含锰格外丰富。有一种名叫紫甘信的牧草，它具有吸收金属钽的特殊本领，将40公顷的紫甘信烧成灰，就可以提炼到200g的钽；我们常吃的玉米，也能把土壤中的金子吸收到颗粒中贮藏，把玉米种在含金的土壤里就可富集金，从1000kg的玉米里可以得到10g的黄金；当今，国外对植物中吸收累积的贵金属和稀有金属，一般采用灰化法来提取，即将植物送到800℃的专门燃烧炉燃烧，再从炉灰内提取金属元素。
金的生物有效性较低，难以被植物吸收富集，其超积累植物的临界浓度仅1mg/kg。目前所发现的能大量富集金的植物很少。由于需要采用诱导技术提高植物对金的吸收富集能力，所以金的植物冶金技术比较适合在含金的尾矿和低品位矿上运用。
这一系列的发现引起了科学家们的极大兴趣，被人们称为“绿色冶金”技术。专家预言如果这一成果取得突破性的进展，人类将有可能通过种植植物来获得所需的金属，同时还可以改善遭受人类破坏的环境。
CN200610048663.6涉及一种治理铅污染土壤的植物修复方法，该方法通过将密蒙花以直接移栽或播种方式种植到受铅污染的土壤中，使其成活生长，并向上运输及转运到地上部，当植株生长到100～120cm或密蒙花地上部分Pb含量达到1400mg/kg时收割地上部并将其移走，则可从土壤中带走大量的铅，从而达到快速治理铅污染土壤的目的。该方法要调控土壤酸碱度为中性或偏酸性，并且按照2～4m的株距种植密蒙花。
CN200710066021.3发明涉及一种降低含高砷难处理金矿选冶成本的植物提砷预处理方法。即把蜈蚣草或大叶井口边草单独或套种在含砷金矿基质上，通过蜈蚣草或大叶井口边草的根系大量吸收金矿中的砷，并向上输送和转运到地上部。当植物生长到30～50cm高度时收割地上部(留茬3～5cm高)并将其移走，则可从金矿中带走大量砷，从而达到快速清除砷的目的。
青蒿(Artemisia annua L.)，菊科，别名：蒿、草蒿、臭蒿、香蒿、蒿子。为一年生草本，高达1.5m，全株黄绿色，有臭气。经研究表明，在金含量为0.1-1mg/kg的尾矿砂中，均发现有青蒿，其地上部为金积累量为0.5-18mg/kg。即使是在金含量小于0.1mg/kg的金尾矿中，青蒿对金的生物富集系数(植物体内某元素含量与其根区金矿中该元素含量之比)和转移系数(植物地上部某元素含量与其根部中该元素含量之比)仍可达到5和18。因此，青蒿可用于广幅金尾矿的再处理。
除对金的吸收富集量和生物富集系数及转移系数外，生物量和金迁移总量是评价植物提金的潜在能力地另外两个重要指标。青蒿的生物量和金迁移总量均较大。生物量越大，说明在相同生长期内和相同富集系数条件下，该植物提取的金的量越多；金迁移总量越大，表明在相同种植条件下，该植物使金尾矿金再选冶所用的时间越短。本方法所选用的青蒿的生物量和金迁移总量均较大。这对于提高金的回收速率和降低浸金成本具有重要意义，为金尾矿金二次利用提供了一种经济适用的植物冶金方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种利用植物进行尾矿金回收的方法。即通过种植金超积累植物提取金尾矿中的金，该方法是将青蒿通过分苗方式直接移栽或通过种子繁育手段长成幼苗后移栽到的金尾矿基质中，通过植物根系大量吸收基质中的金并输送到地上部；当植物生长到50~80cm高度时，留茬5cm左右，将其移走，则可从金尾矿中带走大量金，之后在高温燃烧状态下冶炼出含金灰分，再利用氰化法浸出提金。
具体是通过种植青蒿，利用其对金的超积累特性，靠其根系大量吸收富集金尾矿中的金，并将其向上输送和转移到地上部，再通过收割地上部而提取尾矿中的金，在进行高温灰化和氰化浸出，不但可以有效减少氰化钠用量，满足环保要求，而且也使普通氰化技术不能利用的低品位金矿、尾矿得以再次利用。
提高植物提金量还可以借助农业生态手段进行调控，其调控措施包括农业生态调控法，如调节其酸碱度pH值、水分、氧化-还原电位(Eh)、选择合适形态的化肥等。一般氰化尾矿为碱性条件，不利于植物生长，因此必须施加酸性螯合剂或者酸性肥料中和尾矿碱性，加大金的移动能力，促进其被植物吸收提取。
本发明通过以下步骤完成：
在金尾矿中，按照每隔5～10cm种植(直接移栽或播种等方式)一株青蒿。利用青蒿对金的超积累特性，通过根系大量吸收富集尾矿中的金，并将其向上输送和转移到地上部，再通过收割地上部而进行金的冶炼回收，从而完成对尾矿金的再提取。种植的青蒿可以通过加入酸性肥料、酸性螯合剂或金的活化剂，以加快青蒿根系对尾矿中金的吸收富集速率和植物自身的生长速度。
控制尾矿的pH为6.5～7.5(中性)。一般氰化金尾矿pH值多为碱性，在10～12左右，因此需要添加酸性物质如稀盐酸、稀硫酸、稀柠檬酸、稀草酸等调节至近中性，再种植青蒿，对于少数非氰化pH＜7.0的偏酸性尾矿，可通过施用碱性物质(如生石灰、碳酸氢钠、氰化钾等)加以调节。
通过翻耕、整平和灌水晒田等措施提高基质氧化还原电位，使尾矿中金的包裹物如毒砂、硫化物或碳等变得不稳定而氧化，使金微粒释放出来，最终增加了基质溶液中金的含量，提高植物金的富集转运效率。另外对于富含铁、钙等氧化物的尾矿来说，增加基质有机质含量，可以适当降低氧化还原电位，增加铁、钙氧化物的溶解，与铁、钙氧化物吸附或共沉淀的金便被释放出来，有利于植物的吸收提取。
首次收割青蒿地上部的时间选择在其生长3～5个月时。再每生长3～5个月收割一次，每年最后一次收割应该在每年的12月份以前；或当青蒿地上部中金含量超过12mg/kg时进行首次收割，以后每当青蒿地上部位金含量超过10mg/kg时收割一次，每年最后一次收割应该在每年的12月份以前；或当青蒿生长到50~80cm时首次收割。以后每当大叶井口边草生长到50～80cm时收割一次，每年最后一次收割应该在每年的12月份以前；也可以种植后一年收割一次，即在种子成熟收获后进行收割。收割青蒿地上部时，应留茬3~5cm，促进其根部发新枝，从而能够维持继续生长的能力。
之后在高温燃烧状态下冶炼出含金灰分，再利用氰化法浸出提金。
金尾矿和青蒿地上部金含量测定方法可分别参照如下方法，尾矿基质金的测定采用硝酸-氢氟酸-高氯酸消解后，原子吸收分光光度法测定。植物金的测定采用硝酸-盐酸-高氯酸消解，原子吸收分光光度法测定。
与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果：
与公知技术相比，本发明提供了一种低成本的尾矿植物提金方法。本发明提供的在尾矿上种植青蒿，利用其生物量较大、生长期较短和对金的超积累特性大量吸收富集尾矿中的金，通过收割地上部进行冶炼回收金。与常用的氰化堆浸法相比，能够在金含量很低的尾矿应用。本发明不受尾矿品位低的限制、不对环境产生二次污染、工程投资少、运行成本低、生长期短、维护简单、防治水土流失、美化景观环境等特点，适用于低品位金矿和含金尾矿的二次利用，其环境效益、社会效益和经济效益明显，在金尾矿回收利用方面有着良好的实际应用前景。
【具体实施方式】
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1 某尾矿金含量平均值为0.2mg/kg左右。对尾矿进行整地、翻晒，施加酸性试剂柠檬酸、苹果酸、钢铁冶炼厂炼铁废渣、草酸等调控尾矿pH值。在该金矿砂上以每隔10cm左右种植一株青蒿。同时在尾矿中施肥，其主要成分是磷酸二氢钾和氰化钠(按照其中所含N∶P∶K进行适当配比)的混合物，加强植物光合作用，促进生长，提高植物生物量，同时促进尾矿中金与氰化钠络合为植物吸收。5个月后，首次收割其地上部，收割应留茬3~5cm。经分析测定，尾矿中金含量由原来的0.2mg/kg，降低到0.15mg/kg，相当于使金矿中的金含量减少了25％。以后再生长4个月收割一次，至第二年重新萌发生长，每隔4个月收割一次，尾矿中金含量则不断减少，最终通过3次收割后基质的金降至0.05mg/kg，此时连同植物根部一起收获，每次把所收割植物简单清洗后，烘干，并且在沸腾炉燃烧，而灰分则用氰化钠进行金的浸出，之后利用活性炭吸附回收氰化钠浸出的金，从而获得金精矿，可以用于一般工业的进一步精炼。这样就比较经济有效地达到了尾矿二次利用金资源的目的。植物燃烧产生废气进行收集处理。利用该方法，平均每平方米种植100株青蒿，其干重可以达到2600±120g，约可以从尾矿中提取金总量为20±0.9g。
实施例2
某金尾矿的金品位为0.5g/t，尾矿pH值在12左右，利用s，s-二乙胺二琥珀酸(EDDS)、乙二铵四乙酸(EDTA)和硫氰酸铵进行基质酸碱度调控，致使基质pH值在7左右。在该尾矿砂上撒播青蒿种子，在种植期间每隔半个月进行一次基质的松动和翻耕，并且适当引入蚯蚓等动物进行基质的疏松。增加基质的通气透水性，促进植物根系吸收营养和生长，以促进金向溶液中移动，加速植物对金的吸收累积，同时在硫氰酸铵和EDTA作用下，金更容易络合释放出来被植物吸收。在种植当年青蒿种子成熟自然脱落后，收割植物地上部，收割应留茬3~5cm。经分析测定，种植青蒿前后，尾矿中的金含量从0.5mg/kg降低到0.2mg/kg，青蒿对金矿砷的浸提效率达到60％。而收割的青蒿每1000kg(干重)平均可以焚烧、回收金12.6g。可以表明收割植物地上部，能有效地带走尾矿中的金，收割物按照前边所述方法，依次进行沸腾炉燃烧灰化、氰化浸出、活性炭回收等工序，最终达到尾矿提金效果。