细菌辅助的堆浸出方法
阅读：859发布：2020-05-12
专利汇可以提供细菌辅助的堆浸出方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种细菌辅助的堆 浸出 方法，其特征在于包括以下步骤：提供 矿石 堆，其中 氧 化硫化矿；提供 生物 接触 器，该接触器接种了氧化亚 铁 的细菌；提供至少一个浸出液池，以将浸出液供给两个矿石堆，并接收来自这两个矿石堆的浸出液；及放出部分浸出液，并将其传送至金属回收装置。，下面是细菌辅助的堆浸出方法专利的具体信息内容。
1.一种细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于包括以下步骤：
提供矿石堆，其中氧化硫化矿；
提供生物接触器，该接触器接种了氧化亚铁的细菌；
提供至少一个浸出液池，以将浸出液供给两个矿石堆，并接收来自这 两个矿石堆的浸出液；及
放出部分浸出液，并将其传送至金属回收装置。
2.根据权利要求1的细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于一个或两个 矿石堆都在其底部或接近底部的位置通气。
3.根据权利要求1或2的细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于所述生 物接触器是以第二矿石堆的形式提供的。
4.根据权利要求3的细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于该第二矿石 堆是由比较惰性的废弃岩石构成的。
5.根据任一前述权利要求的细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于所述 第二矿石堆接种了氧化铁硫杆菌或类似的细菌。
6.根据任一前述权利要求的细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于所放 出的浸出液取自第二矿石堆。
7.一种从硫化矿或其部分中回收镍和其它贱金属的方法，其特征在于 以下步骤：
在堆浸出中氧化硫化矿，以产生浸出液；及
氧化堆浸出的浸出液中的任何亚铁，然后从中回收贱金属。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于硫化矿或其部分的氧化是通过 矿质化学营养细菌的作用实现的。
9.根据权利要求7或8的方法，其特征在于浸出液中的亚铁的氧化是 通过使其经过另一接种了氧化亚铁的细菌的矿石堆来实现的。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于该另一矿石堆是由比较惰性 的废弃岩石构成的。
11.根据权利要求7至10中任一项的方法，其特征在于浸出液通过矿 石堆的再循环超过一次，以增加溶解于其中的金属的含量。
12.根据权利要求7至11中任一项的方法，其特征在于通过水合作用 使浸出液中的至少部分三价铁沉淀。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于浸出液中的铁沉淀形成黄钾 铁矾或针铁矿及酸。
14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于所述的铁沉淀发生在 废弃的岩石堆中。
发明领域
本发明涉及一种细菌辅助的堆浸出方法。更具体地，本发明的细菌辅 助的堆浸出方法是用于从硫化矿中回收镍及相关贱金属的。
背景技术
目前，通过细菌辅助的堆浸出方法从硫化矿中回收贱金属仅限于次级 的硫化铜矿，如辉铜矿和铜蓝。黄铜矿(初级的硫化铜矿)是明显的例外，且 目前尚不能成功地进行堆浸出方法。迄今为止，还不存在可以利用的经证 实的方法，以成功地对除了铜的硫化物(不包括黄铜矿)以外的硫化镍、硫化 锌或任何其它贱金属硫化物进行细菌辅助的堆浸出方法。
本发明的细菌辅助堆浸出方法的目的之一是克服与现有技术相关的问 题，或者至少为所述问题提供有用的可供选择的办法。
上述有关背景技术的讨论的目的只是为了更容易地理解本发明。应当 理解，该讨论不是确认或承认所引用的任何材料在澳大利亚在本申请的优 先权日构成公知常识的一部分。
在整个说明书中，除非上下文另外需要，否则词语“包括”(“comprise”) 或者其变体(“comprises”或“comprising”)均应理解成包括所陈述的整体 或整体组，但并不排除其它整体或整体组。
发明公开
本发明提供一种细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于包括以下步骤：
提供矿石堆，其中氧化硫化矿；
提供生物接触器，该接触器接种了氧化亚铁的细菌；
提供至少一个浸出液池，以将浸出液供给两个矿石堆，并接收来自这 两个矿石堆的浸出液；及
放出部分浸出液，并将其传送至金属回收装置。
优选一个或两个矿石堆在其底部或接近其底部通气。
还优选生物接触器以第二矿石堆的形式提供。
所述第二矿石堆优选由比较惰性的废弃岩石构成。该第二矿石堆可以 接种氧化铁硫杆菌或类似的细菌。
浸出液的放出部分优选取自第二矿石堆。
本发明还提供一种从硫化矿或其部分中回收镍和其它贱金属的方法， 其特征在于包括以下步骤：
在堆浸出中氧化硫化矿，以产生浸出液；及
氧化堆浸出的浸出液中的任何亚铁，然后从中回收贱金属。
硫化矿或其部分的氧化优选通过矿质化学营养细菌的作用来实现。
浸出液中的亚铁的氧化优选通过使浸出液经过另一个接种了氧化亚铁 的细菌的矿石堆来实现。氧化铁的细菌可以是氧化铁硫杆菌。
附图简述
现将参照其两个实施方案和附图，仅以实施例的方式描述本发明，在 附图中：
图1是根据本发明第一实施方案的细菌辅助堆浸出方法的示意图或流 程图；
图2是根据本发明第二实施方案的细菌辅助堆浸出方法的示意图或流 程图；
图3是实施例I的粉碎矿样的尺寸分布图；
图4是实施例III的浸出液池中的三价铁、亚铁和总铁的质量对时间 的曲线图；及
图5是从实施例III的浸出堆中浸出镍的比率的曲线图。
实施本发明的最佳方式
在图1所示的是根据本发明第一实施方案通过矿质化学营养细菌的作 用而进行的细菌辅助堆浸出方法全部矿石或部分矿石的流程图。在不渗透 的浸出垫12上将浸染的硫化矿石堆积成矿石堆10。设想该浸染的硫化矿石 可以经过一次或多次的预处理，例如凝聚，以提高其渗透性，或者经过某 种形式的浓缩步骤以提高贱金属的含量。
矿石堆10装有并缝的通气管14，插在矿石堆10的底部，为存在于浸 染的硫化矿石中的细菌提供氧源和碳源。促使这些细菌在矿石堆中增殖和 繁殖，进而氧化硫化矿。
预计本发明的方法可能需要不同种类的细菌繁殖于矿石堆中，而且这 类细菌必需通过接种法引入于矿石堆中。这可以在堆积矿石堆10之前、期 间或之后，通过添加包含优选细菌的溶液于要处理的材料中来实现。
在另一不渗透的浸出垫18上提供生物接触器，如由比较惰性的废弃岩 石构成的第二矿石堆16。类似地，矿石堆16在接近其底部装有开缝的通气 管20。矿石堆16接种了氧化亚铁的细菌，如氧化铁硫杆菌，其可以是也可 以不是矿石堆16固有的。
提供浸出液池22，并分别利用重力进料管线24和26接收来自矿石堆 10和16的浸出液。矿石堆10通过其中装有泵30的进料管线28，接收来 自浸出液池22的浸出液。没有进料给矿石堆10的浸出液返回浸出液池22。
矿石堆16通过其中装有泵34的进料管线32，接收来自浸出液池22 的浸出液。没有进料给矿石堆16的浸出液返回浸出液池22。
关于浸出液到矿石堆10和16的供给，优选将一致的且分布均匀的浸 出液供给于矿石堆10和16的顶部或侧面。在源于矿石堆16的重力进料管 线26中提供放出管线36，并且用于从图1所示的工艺流程中放出浸出液(与 浸出液池22中的浸出液相比，此时的亚铁缺乏)，使之进入金属回收装置。 然后，可以利用常规的湿法冶金装置从该浸出液中回收贱金属。
据信，在图1所示流程图中的一定位置对浸出液进行加热或冷却可能 是有利的。
作为选择，预计所提供的生物接触器也可以是填充柱或旋转生物接触 器的形式。
在图2所示的是根据本发明第二实施方案通过矿质化学营养细菌的作 用而进行的细菌辅助堆浸出方法全部矿石或部分矿石的流程图。该流程图 基本上与图1所示的第一实施方案的流程图相同，并且相同的数字代表相 同的部件。
第一实施方案中的浸出液池22被惰性岩石池40和矿石池42等两个池 子替代。矿石池42通过重力进料管线44接收来自矿石堆10的浸出液。矿 石堆10通过进料管线28接收来自池42的浸出液。未进料给矿石堆10的 浸出液返回池42。
矿石堆16通过进料管线32接收来自惰性岩石池40的浸出液。未进料 给矿石堆16的浸出液返回池40。池40通过其中安装了泵48的重力进料管 线45接收来自矿石堆16的浸出液。
来自惰性岩石池40的溢流通过溢流管线50进入矿石池42。来自矿石 池42的液体除了进料给矿石堆10外，还通过中间管线52和进料管线32 进料给矿石堆16。
在源于矿石堆16的重力进料管线46中提供放出管线52，并且用于从 图2所示的工艺流程中放出浸出液(与池42中的浸出液相比，此时的亚铁 缺乏)，使之进入金属回收装置。然后，可以利用常规的湿法冶金装置从该 浸出液中回收贱金属。
据信，利用分立的池40和42可使该工艺具有比图1所示工艺更大的 适应性。例如，第二实施方案的矿石堆可以在不同的pH及亚铁与三价铁比 例的条件下工作。
还可以预计，浸出液可优选地循环通过矿石堆10和16一次以上，以 便提高所溶解的金属的含量。而且可以证实，一定形式的pH控制是有利的。
仍可以进一步预计，浸出液中的全部或部分三价铁可以方便地通过水 合处理而沉淀，进而形成黄钾铁矾或针铁矿，同时还生成酸，通常是硫酸。 可以促使这种情况在远离矿石堆10的位置发生，例如在矿石堆16中发生。
本发明的方法提供了从其硫化矿石中回收镍及其它贱金属(如钴和锌) 的经济方法。可以预期，根据本发明方法的生产贱金属的资金和运行成本 比常规的回收方法更有利。还可以预期，利用该方法可以沉积贱金属品位 较低的矿，而利用常规的或现有技术的方法在经济上通常是不可行的。
下面将参照大量的实施例对本发明进行说明。但是，应当理解，下面 的实施例不是对上述的本发明的一般性的限制。
实施例1
进行实验室规模的小型试验性质的柱操作，以便尝试最优化本发明第 一实施方案的堆浸出方法操作条件。
在该实施例中，使用500kg来源于西澳大利亚(澳大利亚)Radio Hill矿 床的浸染矿石样品的原始试样。该样品先进行干燥，然后破碎、混合并分 裂成次级样品，以便进行原矿分析、接种体繁殖、生物浸出最优化及小型 试验性质的试验。已知该浸染矿石含有大约0.92％Cu、0.67％Ni和0.34％Co。
将次级样品粉碎，并通过ICPMS分析CO3 2-、总S及31种元素。使用 多种筛目至38微米的筛目对样品的粒度分布进行分析。化验粒度分析的每 一部分的Ni和Cu的含量。各部分的粒度分布和化学分析结果见表2和图1。
表1
化学分析结果 元素 浓度(mg/Kg) 元素 浓度(mg/Kg) 铝 23000 钼 16.2 锑 2.4 镍 6670 砷 12 钾 3760 钡 222 铷 4.5 铍 0.4 硒 7 铋 2 银 5.3 硼 ＜1 钠 14700 镉 2.1 锶 113 钙 60100 硫 4.05 铬 476 碲 1.1 钴 336 铊 ＜0.1 铜 9230 锡 12.2 铁 111000 铀 0.3 铅 34.8 钒 173 锂 12.4 锌 203 镁 40400 CO3 2- ＜0.5 锰 1520
表2
筛子及有关RH浸染原矿的化学分析 筛子# (目) 保留质量 (g) 保留百分数 ％ 累积通过百分数 ％ Cu (％) Ni (％) 4 0 0 100.0 -4+6 344 34.37 65.6 0.84 0.60 -6+10 295 29.47 36.2 0.90 0.60 -10+18 139 13.89 22.3 0.89 0.58 -18+30 53 5.29 17.0 0.89 0.55 -30+45 42 4.20 l2.8 0.94 0.60 -45+80 42 4.20 8.6 0.98 0.70 -80+100 9 0.90 7.7 1.08 0.96 -100+200 21 2.10 5.6 1.25 1.26 -200 56 5.59 - 1.79 1.45
起初对不同研磨粒度的矿石进行热硝酸浸出试验，以测定Radio Hill 浸染矿石的最佳粒度范围。据测定，为了充分暴露浸出的矿化作用，需要4 目的研磨粒度(4.76mm)。如果通过破碎所产生的精细成分过高，则通常利 用凝聚作用使其粗大化，以防止浸出期间可能存在的溢流。制备3.5kg-4 目的破碎的矿石样品，并将其装填到3＂的塑料柱子中。泵入酸化水并将其 喷入柱子中，以在溢流发生之前进行最大的渗滤。渗透试验的结果见下面 的表3：
表3
Radio Hill浸染矿石的渗滤试验 柱子： 3＂直径 装填的矿石： 3.5kg(100％-4.76mm) 矿石高度： 17.75＂ 水型： 喷射 临界流速： 492m1/分钟 柱子的面积： 0.00145m2 流速： 0.20359L/小时/m2 流速(ml/分钟) 观测 155 良好 230 良好 385 良好 405 良好 460 良好 485 良好 520 溢流 495 溢流 420 良好 435 良好 495 溢流 492 溢流点
进行试验以使浸出培养物的选择和操作条件最优化。对不同的培养物、 温度条件、pH及最后的营养物添加进行试验。用来最优化金属萃取的黄铜 矿培养物及固有培养物的试验基质总结于如下的表4中：
表4
最优化试验基质 试验# 接种物 温度 (℃) pH 营养物(g/l) (NH4)2SO4 K2HPO4 MgSO4·7H2O H3PO4 H2SO4 1 Radio Hill 40 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 2 POT 40 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 3 Radio Hill 45 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 4 POT 45 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 5 Radio Hill 50 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 6 POT 50 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 7 Radio Hill 55 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 8 POT 55 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 9 Radio Hill 60 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 10 POT 60 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 11 POT 60 0.8 1.0 0.5 0.16 2.0 12 POT 60 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 13 POT 60 1.4 1.0 0.5 0.16 2.0 14 POT 60 1.8 1.0 0.5 0.16 2.0 15 POT 60 2.2 1.0 0.5 0.16 2.0 16 POT 60 1.4 1.0 0.5 0.16 2.0 17 POT 60 1.4 0.5 0.25 0.08 2.0 18 POT 60 1.4 0.3 0.16 0.053 2.0 19 POT 60 1.4 1.0 0.0 0.0 0.331 2.0 20 POT 60 1.4 1.0 0.0 0.0 2.0 (NH4)2SO4 K2HPO4 (NH4)2HPO4 K2SO4 H2SO4 21 POT 60 1.4 1.0 0.5 0.0 0.0 2.0 22 POT 60 1.4 0.0 0.0 0.38 0.5 2.0 23 POT 60 1.4 0.0 0.0 0.38 0.0 2.0 24 POT 60 1.4 0.0 0.0 0.61 0.5 2.0 25 POT 60 1.4 三价铁浸出 26 POT 60 1.4 试验21的条件-试验25残余物的生物浸出
每个试验均在5升的通气反应器中进行。每个容器中加有所制备的接 种物3升和矿石样品300克。容器在足以使固体保持悬浮的速度(450～500rpm) 下进行搅拌。根据需要监测容器的溶解氧(DO)、pH、氧化还原电位(ORP)、 Fe2+、Fe3+及Fe总计。加酸以保持所需的pH。从容器中取出溶液样品并过滤， 且使固体返回浸出容器中。
通过原子吸收光谱(AAS)分析溶液样品的金属浓度。待用H2SO4洗涤并 干燥之后，分析最终浸出残余物的Ni、Co、Cu、Fe和S。初步的最优化试 验结果示于下面的表5中。在50～60℃的温度和1～1.8的pH下，利用申请 人的(POT)接种物，在14～21天内可以得到大于90％Cu和Ni的萃取率。按 类似的方式进行共萃取(corextraction)，尽管萃取率低一些，但也大于85％。
表5
最优化试验的结果 试验# 细菌 温度 P(℃) 营养物 t pH R.T. (天) Cu (％) Fe (％) Ni (％) Co (％) S (％) 1 Radio 40 Ok Base 1 8 31.4 62.2 48.6 47.4 36 2 POT 40 Ok Base 1 8 31.8 50.7 37.5 41.6 11.5 3 Radio 45 Ok Base 1 12 15.6 47.1 53.7 56.3 1.8 4 POT 45 Ok Base 1 12 59 66.7 66.6 69.4 36.8 5 Radio 50 Ok Base 1 8 19.7 51 49.3 45.2 8.9 6 POT 50 Ok Base 1 8 97.3 62.1 51.6 55.9 21.6 7 Radio 55 Ok Base 1 14 63.7 67.8 83.5 85.2 43.9 8 POT 55 Ok Base 1 14 98.3 94.6 88.4 90.7 27.9 9 Radio 60 Ok Base 1 9 53 57.5 71.2 79.7 8.1 10 POT 60 Ok Base 1 9 97.8 59.6 76.9 75.9 13.4 11 POT 60 Ok Base 0.8 9 39.6 53.1 74.8 67.1 -9 22 95.4 65.6 94 87.8 24.1 12 POT 60 Ok Base 1 9 38.3 54.1 76.3 72 -6.2 22 97.4 62.5 94.2 88 15.4 13 POT 60 Ok Base 1.4 9 61.1 38.4 73.3 69.2 6.9 22 96.1 54.2 94.1 87 19.9 14 POT 60 Ok Base 1.8 9 85.2 24.3 66.5 60.7 11.6 22 91.8 30.7 94.6 87.1 -15.1 15 POT 60 Ok Base 2.2 9 50.7 3.5 58 50 -21.3 22 81.7 11.5 91.4 83 -14 16 POT 60 表3 1.4 17 88.7 47.2 91.1 86.1 9.3 17 POT 60 表3 1.4 17 82.8 53.3 91.7 86.3 31.3 18 POT 60 表3 1.4 17 91.1 53.9 91.5 84.7 29.3 19 POT 60 表3 1.4 17 97.2 56.7 91.1 85.3 25.9 20 POT 60 表3 1.4 17 77 54.5 90.5 84.4 31.7 21 POT 60 表3 1.4 14 90.2 7.5 89.2 84.3 10.7 22 POT 60 表3 1.4 14 89.4 15.6 89.1 83.1 31 23 POT 60 表3 1.4 14 92 26 88.4 83.7 19.2 24 POT 60 表3 1.4 14 83.2 8.9 87.9 80.8 -10.3 25 POT 60 表3 1.4 23 79.6 三价铁浸出-阶段1 26 POT 60 表3 1.4 三价铁浸出残余物的生物浸出-阶段2
总共装备7个浸出柱并运行。每个柱子装填约3kg的样品。加热浸出 柱以便控制所需的操作温度。自顶部将接种物喷到柱子上，使之渗过试验 样品。将浸出液收集在加热的贮存容器(池)中。通过分配器提供空气以使柱 子和贮存容器适当地通气。监测浸出液的DO、pH、ORP、Fe2+和Fe3+。根 据需要加酸以保持所需的pH。按周取得溶液样品。分析溶液样品的Ni、Cu、 Co和Fe。柱子运行63～208天。
9个柱子的操作条件及最终的萃取结果见下面的表6。在pH为1.4和 50℃(试验6)的条件下，获得最佳的柱浸出结果，其中约80％的金属在运行 52天之后被萃取出来。实际以选择1.8的pH作为试验规模的操作条件，以 便降低酸消耗(pH为1.8时，0.1吨酸/吨矿石；而pH为1.4时，0.2吨酸/吨 矿石)。
表6
柱试验条件及浸出萃取率 试验# 说明 温度 (℃) pH 酸/矿石 酸洗 R.T. (天) Fe (％) Cu (％) Ni (％) Co (％) S (％) 1 向下流 45 1.5 0.174 不 97 15.1 21.7 68.2 63.7 - 0.203 163 44.5 46.2 90 80 0.7 2 向上流 45 1 0.244 不 63 30.8 75.8 58 51.3 11 3 向下流 60 1.4 0.190 不 72 22.9 53.2 83 77.6 0.6 0.249 163 47.3 67.6 93 83.4 -8 5 向下流 60 1.4 0.179 是 34 26.0 69.3 83.8 75.0 3.3 0.212 79 32.1 75.9 91.4 84.8 9.5 6 向下流 50 1.4 0.193 是 52 26.1 80.5 79.7 72.5 4.8 0.205 94 33.0 82.8 86.6 79.0 17.2 7 向下流 50 1.8 0.105 是 52 8.0 62.0 79.7 71.2 4.0 0.106 93 18.2 68.4 85.8 78.0 6.3 9 向下流 45 1.4 0.159 是 59 32.2 53.2 79.6 71.5 7.5 0.170 105 32.4 54.3 85.6 77.7 17.9
柱子4和8分别用于研究三价铁再生试验和铁沉淀试验，作为增强方 法的在矿石堆之外的单独处理步骤。该柱子(3＂直径×3′长度)装填了约3kg 的破碎成-1/4＂的惰性陶瓷鞍状支撑物。将溶液泵至顶部并以100ml/分钟的 速度渗过柱子。将溶液收集在5升的容器中并再循环返回柱子。在正常的 基础上，检测试验4中的ORP，当溶液达到600mV时，加入另外的亚铁 FeSO4·7H2O。将循环保持4月以上，根据ORP约每2～4天加入亚铁，起 初的30天示于表7中。
表7
三价铁再生试验(柱子4) 天 ORP(mV) FeSO4·7H2O(g) Fe2+(g) 天 ORP(mV) FeSO4·7H2O(g) Fe2+(g) 0 624 15 3 16 612 15 3 504 501 1 526 17 553 2 590 18 622 7.5 1.5 3 612 15 3 522 506 19 613 7.5 1.5 4 534 544 5 609 15 3 20 616 7.5 1.5 501 539 6 510 21 591 7 561 22 627 30 6 8 617 15 3 490 501 23 520 9 534 24 564 10 608 15 3 25 623 45 9 503 473 11 547 26 502 12 624 15 3 27 515 512 28 541 13 551 29 599 14 608 15 3 30 607 497 总计(g) 217.5 43.7 15 548 总计(g/天) 7.25 1.46
使用3kg基质的亚铁再生柱将平均1.46g/天的亚铁转化成三价铁，且 范围高达2g/天。根据这些数据可以预期，处理来源于1吨矿石堆的含金属 的溶液，需要1/4吨的惰性废弃岩石。
实施试验8，以便研究通过加强黄钾铁矾沉淀来控制溶液中Na和Fe的含量。在本发明的堆浸出方法中，拟以碳酸盐的形式用碳酸钙来沉淀铁， 并用Na2CO3沉淀剩余的贱金属。然后，可以使用含硫酸钠的滤液沉淀出黄 钾铁矾钠。这可有效地防止阳离子积聚，从浸出工艺中取出铁，且同时产 生酸。可以预期，在实际中使用通气的废弃岩石堆就足以形成黄钾铁矾。 初步结果见下面的表8：
表8
黄钾铁矾沉淀柱(试验8) 天 ORP Fe**(g/l) Fe***(g/l) Fe总计(g/l) Na(g/l) 注 79 480 1.96 11.04 13.00 3080 86 701 0.17 14.83 15.00 93 683 0.22 14.38 14.60 3070 用NaOH调节pH为1.10～1.83 102 401 12.50 5810 107 416 5.59 5.01 10.60 5620 114 671 3.91 6.29 10.20 5080 123 444 0.84 7.05 7.89 4980 128 680 0.45 7.48 7.93 4190 添加30g Fe2SO4·7H2O 135 664 0.119 8.49 8.61 4790
黄钾铁矾沉淀试验的初步结果是肯定的。参照79～135天的柱子表明， 总Fe和钠逐步下降，预示发生了黄钾铁矾沉淀。
实施例II
根据本发明的第一实施方案和图1，建立直径为4＂高为16′的柱子，以 进行实验性的堆浸出方法试验。该柱子装填了60kg破碎至-4目的矿石，矿 石的总高度为15′。装填之前，矿石用酸化水润湿并充分混合，以确保精细 的矿石分布均匀。酸化水渗过柱子，并且在加入接种物之前的起始的18天 中，根据需要加酸，以保持pH为1.8。将自柱子底部排出的溶液泵回40升 的贮存容器，然后再循环回来至柱子。使用POT黄铜矿接种物启动柱子。 3天之后，柱子溢流并将柱子转换成向上溢流的方式。
将柱浸出的溢流传送至直径为6＂高为2′的三价铁再生柱，将亚铁转化， 然后回收金属。第一阶段的柱子在50℃、pH1.8下工作，且溶液流速为 0.085m3/小时/m2(11.0ml/分钟)。第二阶段的再生柱在45℃、pH1.8下工作， 且溶液流速取决于三价铁的再生速度。柱子运行72天。试验柱及三价铁再 生试验的结果分别示于表9和表10中。最终的金属萃取率为Ni71.8％， Co66.8％，Cu59.6％，Fe23.9％和S 18.4％。
表9
实验性的柱试验结果 酸浸出： 27.65L的酸化H2O 生物浸出： 27.65L的酸化H2O 进料： 60.679Kg(-4目，3.28％H2O，58.689kg干重) 流速： 11ml/分钟(滞留量＝2.65L) 工作pH： 1.80 温度： 50℃ 日期 天 ORP 累积酸 Fe Ni Co Cu S mV (ml) (％) (％) (ppm) (％) (％) 原矿品位： 13.6 0.72 272 1.03 4.6 溶液分析萃取率 酸浸出 Fe Ni Co Cu S 12/18/99 1 281 70 (％) (％) (％) (％) (％) 12/29/99 13 496 3.4 7.6 6.1 0.3 01/04/00 19 364 1236 6.8 15.7 13.0 5.7 01/06/00 21 361 1356 8.0 17.8 16.5 8.4 01/10/00 25 369 1773 9.6 21.5 20.3 13.1 01/13/00 28 362 2073 14.8 24.3 23.7 17.0 01/17/00 29 366 2484 14.2 27.4 27.7 22.3 01/18/00 30 生物浸出 01/20/00 2 367 2514 15.0 29.3 29.5 24.1 01/22/00 4 柱溢流转换成向上流的方式 01/26/00 8 356 2614 16.7 34.6 32.9 30.8 01/31/00 13 383 2714 16.6 40.3 38.9 37.0 02/03/00 16 383 2755 15.3 39.6 39.0 36.5 02/08/00 21 400 2787 15.8 49.8 47.5 44.4 02/11/00 24 405 2797 15.4 52.8 53.4 46.8 02/14/00 27 400 2807 14.9 55.8 55.5 48.4 02/21/00 33 409 2832 14.0 59.7 56.0 50.1 02/24/00 36 411 2857 14.0 61.1 58.8 51.7 02/28/00 40 410 2877 13.6 67.4 58.1 53.8 03/02/00 43 415 2912 12.9 65.6 62.3 54.9 03/07/00 48 415 2983 13.4 69.6 60.2 54.7 03/09/00 50 413 3008 13.6 68.9 63.6 54.2 03/13/00 54 418 3061 13.9 69.5 63.8 55.0 03/16/00 57 422 3101 13.8 70.9 67.4 55.1 03/27/00 68 447 3216 13.7 73.6 65.9 55.7 03/31/00 72 3216 残余物 72 23.9 71.8 66.8 59.9 18.4
表10
三价铁再生试验的结果 培养物： 对于初次接种，使用lnco，40R1和TC4培养物的混合物 进料： 3000g陶瓷，1.5L 40R1+1.5L Pot 10k营养物，600ml滞留量， 使用Fe2SO4·7H2O(25g/l)进行三价铁再生 温度： 45℃ pH： 1.80 日期 天 ORP1 Fe2+ ORP2 酸 日期 天 ORP1 Fe2+ ORP2 酸 mV (g) mV (ml) mV (g) mV (ml) 12/22/99 0 453 0.0 02/05/00 45 698 31.0 12/23/99 1 456 0.0 02/06/00 46 570 31.0 12/24/99 2 471 0.0 02/07/00 47 697 1LTC10 427 31.0 12/25/99 3 505 0.0 02/08/00 48 458 31.0 12/26/99 4 661 20 529 0.0 02/09/00 49 598 31.0 12/27/99 5 610 20 508 0.0 02/10/00 50 659 1LTC10 427 31.0 12/28/99 6 676 20 500 0.0 02/11/00 13英寸柱 2LOk 31.0 12/29/99 7 680 20 0.0 02/12/00 51 683 31.0 12/30/99 8 656 20 493 0.0 02/13/00 52 632 31.0 12/31/99 9 676 20 504 0.0 02/14/00 53 685 1LTC10 410 31.0 01/01/00 10 674 20 494 0.0 02/15/00 54 462 31.0 01/02/00 11 676 20 502 0.0 02/16/00 55 398 6L9K 35.0 01/03/00 12 681 20 498 0.0 02/17/00 56 476 35.0 01/04/00 13 682 20 500 0.0 02/18/00 57 673 1LTC10 427 35.0 01/05/00 14 687 40 484 0.0 02/19/00 58 681 1LTC10 35.0 01/06/00 15 693 60 467 0.0 02/20/00 59 675 35.0 01/07/00 16 668 2L9K 427 0.0 02/21/00 60 667 1LTC10 435 35.0 01/08/00 17 692 20 495 0.0 02/22/00 61 680 2LTC10 421 35.0 01/09/00 18 700 40 477 0.0 02/23/00 62 637 3LTC10 385 35.0 01/10/00 19 702 160 438 0.0 02/24/00 63 526 35.0 01/11/00 20 485 0.0 02/25/00 64 656 35.0 01/12/00 21 654 160 421 1.0 02/26/00 65 693 2LFe2+ 411 35.0 01/13/00 22 485 1.0 02/27/00 66 620 2LFe2+ 408 35.0 01/14/00 23 669 160 430 1.0 02/28/00 67 430 37.0 01/15/00 24 480 1.0 02/29/00 68 600 2LFe2+ 397 41.0 01/16/00 25 494 1.0 03/01/00 69 491 41.0 01/17/00 26 621 160 460 1.0 03/02/00 70 641 2LFe2+ 389 46.0 01/18/00 27 447 1.0 03/03/00 71 470 54.0 01/19/00 28 476 1.0 03/04/00 72 536 54.0 01/20/00 29 535 1.0 03/05/00 73 656 54.0 01/21/00 30 694 1LTC10 1.0 03/06/00 74 651 2LFe2+ 441 61.0 01/22/00 31 525 1.0 03/07/00 75 444 61.0 01/23/00 32 502 1.0 03/08/00 76 660 2LFe2+ 421 61.0 01/24/00 33 649 1LTC10 432 1.0 03/09/00 77 651 2LFe2+ 406 66.0 01/25/00 34 457 1.0 03/10/00 78 634 2LFe2+ 393 69.0 01/26/00 35 503 1.0 03/11/00 79 69.0 01/27/00 36 669 1LTC10 427 31.0 03/12/00 80 710 2LFe2+ 390 69.0 01/28/00 37 459 31.0 03/13/00 81 439 69.0 01/29/00 38 518 31.0 03/14/00 82 641 2LFe2+ 414 69.0 01/30/00 39 682 31.0 03/15/00 83 500 69.0 01/31/00 40 431 1LTC10 427 31.0 03/16/00 84 674 2LFe2+ 416 79.0 02/01/00 41 448 31.0 03/17/00 85 616 2LFe2+ 384 89.0 02/02/00 42 481 31.0 03/18/00 86 620 2LFe2+ 405 89.0 02/03/00 43 678 1LTC10 426 31.0 03/19/00 87 515 89.0 02/04/00 44 458 31.0 03/20/00 88 662 2LFe2+ 400 104.0
实施例III
在根据本发明第一实施方案和图1构建的实验装置上进行进一步的试 验，包括5000吨由前述Radio Hill浸染矿石组成的矿石堆。图4示出了经 过一段时间之后液体贮存池中的三价铁、亚铁和总铁量。添加了两条表示 趋势的曲线，其一示出了液体贮存池中存在的亚铁A的六天滚动平均值， 另一条示出了液体贮存池中存在的三价铁B的六天滚动平均值。
通过检查，亚铁A的滚动平均曲线示出了三个截然不同的发生亚铁转 化的时期：
●第1阶段-6/6/00→14/6/00
●第2阶段-18/7/00→28/7/00
●第3阶段-18/7/00→15/8/00
第1阶段在100L/m2/小时的冲洗速度下运行，第2和3阶段的冲洗速 度为10～50L/m2/小时。在第3阶段期间，发现了系统的一些中断，并预期 这些中断在进行的基础上操作三价铁发生器时必须考虑到。这三个时期可 用于评价堆浸出方法的运行。
由图4的趋势曲线外推了贮存池中存在的三价铁和亚铁的量，以提供 给定日期的每种铁的数值，见下面的表11。重要的是应该强调，这些数值 不说明矿石或废弃矿石堆中含有的铁量。假设废弃矿石堆中的液体完全是 三价铁，在速度计算时无须考虑矿石堆。
表11
由滚动平均曲线外推的在给定日期贮存池中存在的亚铁和三价铁的含量 日期 三价铁的吨数 亚铁的吨数 6/6/00 1.406 0.918 14/6/00 4.04 10.252 18/7/00 0.526 1.414 28/7/00 2.595 0.701 15/8/00 4.811 0.104
通过检查每一时期的速度曲线发现，亚铁的转化速度在第1阶段期间 较高，在第2阶段期间略低，在第3阶段期间最慢。由于溶液中的总铁含 量在第1阶段期间最高，这表明溶液中的高总铁含量不妨碍亚铁的转化速 度。
通过检查第1阶段和第2阶段及第1阶段和第3阶段的铁转化速度发 现，存在略微的变化，这看起来取决于进料溶液的冲洗速度。
下面的表12说明了每一时期不同流速下经过三个时期的转化速度。所 列的流速是经过每一时期的平均流速。
表12
不同流速下的三价铁的转化速度 三价铁 流速L/m2/ 经过的时间 矿石堆 三价铁的转化 转化速度 日期 的吨数 小时 (天) 的吨数 kg/小时 g/小时/吨废弃岩石 8/06/00 1.406 100 8 3740 13.72 3.57 14/06/00 4.041 100 3740 差值 2.635 18/07/00 0.526 65 10 3740 8.62 2.30 28/07/00 2.595 65 3740 差值 2.069 18/07/00 0.526 50 28 3740 6.38 1.70 15/08/00 4.811 50 3740 差值 4.285
重要的是应当注意到，没有考虑在三价铁产生堆中沉淀的铁，因此很 可能实际上的亚铁转化速度显著地高于表12中所列出的。该结果暗示，矿 石堆的最大容量位于100L/m2/小时以上或65～100L/m2/小时的流速。该结果 表明，对于给定的矿石堆，亚铁的转化速度取决于矿石堆的冲洗速度。溶 液中铁的总含量看起来对铁转化速度没有有害的影响。
图5描述了从实施例III的矿石堆中镍的回收率。
对本领域的技术人员来说是显而易见的修改和变换被认为是在本发明 的范围之内。
本发明的细菌辅助堆浸出方法的目的之一是克服与现有技术相关的问 题，或者至少为所述问题提供有用的可供选择的办法。
上述有关背景技术的讨论的目的只是为了更容易地理解本发明。应当 理解，该讨论不是确认或承认所引用的任何材料在澳大利亚在本申请的优 先权日构成公知常识的一部分。
在整个说明书中，除非上下文另外需要，否则词语“包括”(“comprise”) 或者其变体(“comprises”或“comprising”)均应理解成包括所陈述的整体 或整体组，但并不排除其它整体或整体组。
发明公开
本发明提供一种细菌辅助的堆浸出方法，其特征在于包括以下步骤：
提供矿石堆，其中氧化硫化矿；
提供生物接触器，该接触器接种了氧化亚铁的细菌；
提供至少一个浸出液池，以将浸出液供给两个矿石堆，并接收来自这 两个矿石堆的浸出液；及
放出部分浸出液，并将其传送至金属回收装置。
优选一个或两个矿石堆在其底部或接近其底部通气。
还优选生物接触器以第二矿石堆的形式提供。
所述第二矿石堆优选由比较惰性的废弃岩石构成。该第二矿石堆可以 接种氧化铁硫杆菌或类似的细菌。
浸出液的放出部分优选取自第二矿石堆。
本发明还提供一种从硫化矿或其部分中回收镍和其它贱金属的方法， 其特征在于包括以下步骤：
在堆浸出中氧化硫化矿，以产生浸出液；及
氧化堆浸出的浸出液中的任何亚铁，然后从中回收贱金属。
硫化矿或其部分的氧化优选通过矿质化学营养细菌的作用来实现。
浸出液中的亚铁的氧化优选通过使浸出液经过另一个接种了氧化亚铁 的细菌的矿石堆来实现。氧化铁的细菌可以是氧化铁硫杆菌。
附图简述
现将参照其两个实施方案和附图，仅以实施例的方式描述本发明，在 附图中：
图1是根据本发明第一实施方案的细菌辅助堆浸出方法的示意图或流 程图；
图2是根据本发明第二实施方案的细菌辅助堆浸出方法的示意图或流 程图；
图3是实施例I的粉碎矿样的尺寸分布图；
图4是实施例III的浸出液池中的三价铁、亚铁和总铁的质量对时间 的曲线图；及
图5是从实施例III的浸出堆中浸出镍的比率的曲线图。
实施本发明的最佳方式
在图1所示的是根据本发明第一实施方案通过矿质化学营养细菌的作 用而进行的细菌辅助堆浸出方法全部矿石或部分矿石的流程图。在不渗透 的浸出垫12上将浸染的硫化矿石堆积成矿石堆10。设想该浸染的硫化矿石 可以经过一次或多次的预处理，例如凝聚，以提高其渗透性，或者经过某 种形式的浓缩步骤以提高贱金属的含量。
矿石堆10装有并缝的通气管14，插在矿石堆10的底部，为存在于浸 染的硫化矿石中的细菌提供氧源和碳源。促使这些细菌在矿石堆中增殖和 繁殖，进而氧化硫化矿。
预计本发明的方法可能需要不同种类的细菌繁殖于矿石堆中，而且这 类细菌必需通过接种法引入于矿石堆中。这可以在堆积矿石堆10之前、期 间或之后，通过添加包含优选细菌的溶液于要处理的材料中来实现。
在另一不渗透的浸出垫18上提供生物接触器，如由比较惰性的废弃岩 石构成的第二矿石堆16。类似地，矿石堆16在接近其底部装有开缝的通气 管20。矿石堆16接种了氧化亚铁的细菌，如氧化铁硫杆菌，其可以是也可 以不是矿石堆16固有的。
提供浸出液池22，并分别利用重力进料管线24和26接收来自矿石堆 10和16的浸出液。矿石堆10通过其中装有泵30的进料管线28，接收来 自浸出液池22的浸出液。没有进料给矿石堆10的浸出液返回浸出液池22。
矿石堆16通过其中装有泵34的进料管线32，接收来自浸出液池22 的浸出液。没有进料给矿石堆16的浸出液返回浸出液池22。
关于浸出液到矿石堆10和16的供给，优选将一致的且分布均匀的浸 出液供给于矿石堆10和16的顶部或侧面。在源于矿石堆16的重力进料管 线26中提供放出管线36，并且用于从图1所示的工艺流程中放出浸出液(与 浸出液池22中的浸出液相比，此时的亚铁缺乏)，使之进入金属回收装置。 然后，可以利用常规的湿法冶金装置从该浸出液中回收贱金属。
据信，在图1所示流程图中的一定位置对浸出液进行加热或冷却可能 是有利的。
作为选择，预计所提供的生物接触器也可以是填充柱或旋转生物接触 器的形式。
在图2所示的是根据本发明第二实施方案通过矿质化学营养细菌的作 用而进行的细菌辅助堆浸出方法全部矿石或部分矿石的流程图。该流程图 基本上与图1所示的第一实施方案的流程图相同，并且相同的数字代表相 同的部件。
第一实施方案中的浸出液池22被惰性岩石池40和矿石池42等两个池 子替代。矿石池42通过重力进料管线44接收来自矿石堆10的浸出液。矿 石堆10通过进料管线28接收来自池42的浸出液。未进料给矿石堆10的 浸出液返回池42。
矿石堆16通过进料管线32接收来自惰性岩石池40的浸出液。未进料 给矿石堆16的浸出液返回池40。池40通过其中安装了泵48的重力进料管 线45接收来自矿石堆16的浸出液。
来自惰性岩石池40的溢流通过溢流管线50进入矿石池42。来自矿石 池42的液体除了进料给矿石堆10外，还通过中间管线52和进料管线32 进料给矿石堆16。
在源于矿石堆16的重力进料管线46中提供放出管线52，并且用于从 图2所示的工艺流程中放出浸出液(与池42中的浸出液相比，此时的亚铁 缺乏)，使之进入金属回收装置。然后，可以利用常规的湿法冶金装置从该 浸出液中回收贱金属。
据信，利用分立的池40和42可使该工艺具有比图1所示工艺更大的 适应性。例如，第二实施方案的矿石堆可以在不同的pH及亚铁与三价铁比 例的条件下工作。
还可以预计，浸出液可优选地循环通过矿石堆10和16一次以上，以 便提高所溶解的金属的含量。而且可以证实，一定形式的pH控制是有利的。
仍可以进一步预计，浸出液中的全部或部分三价铁可以方便地通过水 合处理而沉淀，进而形成黄钾铁矾或针铁矿，同时还生成酸，通常是硫酸。 可以促使这种情况在远离矿石堆10的位置发生，例如在矿石堆16中发生。
本发明的方法提供了从其硫化矿石中回收镍及其它贱金属(如钴和锌) 的经济方法。可以预期，根据本发明方法的生产贱金属的资金和运行成本 比常规的回收方法更有利。还可以预期，利用该方法可以沉积贱金属品位 较低的矿，而利用常规的或现有技术的方法在经济上通常是不可行的。
下面将参照大量的实施例对本发明进行说明。但是，应当理解，下面 的实施例不是对上述的本发明的一般性的限制。
实施例1
进行实验室规模的小型试验性质的柱操作，以便尝试最优化本发明第 一实施方案的堆浸出方法操作条件。
在该实施例中，使用500kg来源于西澳大利亚(澳大利亚)Radio Hill矿 床的浸染矿石样品的原始试样。该样品先进行干燥，然后破碎、混合并分 裂成次级样品，以便进行原矿分析、接种体繁殖、生物浸出最优化及小型 试验性质的试验。已知该浸染矿石含有大约0.92％Cu、0.67％Ni和0.34％Co。
将次级样品粉碎，并通过ICPMS分析CO3 2-、总S及31种元素。使用 多种筛目至38微米的筛目对样品的粒度分布进行分析。化验粒度分析的每 一部分的Ni和Cu的含量。各部分的粒度分布和化学分析结果见表2和图1。
表1
化学分析结果 元素 浓度(mg/Kg) 元素 浓度(mg/Kg) 铝 23000 钼 16.2 锑 2.4 镍 6670 砷 12 钾 3760 钡 222 铷 4.5 铍 0.4 硒 7 铋 2 银 5.3 硼 ＜1 钠 14700 镉 2.1 锶 113 钙 60100 硫 4.05 铬 476 碲 1.1 钴 336 铊 ＜0.1 铜 9230 锡 12.2 铁 111000 铀 0.3 铅 34.8 钒 173 锂 12.4 锌 203 镁 40400 CO3 2- ＜0.5 锰 1520
表2
筛子及有关RH浸染原矿的化学分析 筛子# (目) 保留质量 (g) 保留百分数 ％ 累积通过百分数 ％ Cu (％) Ni (％) 4 0 0 100.0 -4+6 344 34.37 65.6 0.84 0.60 -6+10 295 29.47 36.2 0.90 0.60 -10+18 139 13.89 22.3 0.89 0.58 -18+30 53 5.29 17.0 0.89 0.55 -30+45 42 4.20 l2.8 0.94 0.60 -45+80 42 4.20 8.6 0.98 0.70 -80+100 9 0.90 7.7 1.08 0.96 -100+200 21 2.10 5.6 1.25 1.26 -200 56 5.59 - 1.79 1.45
起初对不同研磨粒度的矿石进行热硝酸浸出试验，以测定Radio Hill 浸染矿石的最佳粒度范围。据测定，为了充分暴露浸出的矿化作用，需要4 目的研磨粒度(4.76mm)。如果通过破碎所产生的精细成分过高，则通常利 用凝聚作用使其粗大化，以防止浸出期间可能存在的溢流。制备3.5kg-4 目的破碎的矿石样品，并将其装填到3＂的塑料柱子中。泵入酸化水并将其 喷入柱子中，以在溢流发生之前进行最大的渗滤。渗透试验的结果见下面 的表3：
表3
Radio Hill浸染矿石的渗滤试验 柱子： 3＂直径 装填的矿石： 3.5kg(100％-4.76mm) 矿石高度： 17.75＂ 水型： 喷射 临界流速： 492m1/分钟 柱子的面积： 0.00145m2 流速： 0.20359L/小时/m2 流速(ml/分钟) 观测 155 良好 230 良好 385 良好 405 良好 460 良好 485 良好 520 溢流 495 溢流 420 良好 435 良好 495 溢流 492 溢流点
进行试验以使浸出培养物的选择和操作条件最优化。对不同的培养物、 温度条件、pH及最后的营养物添加进行试验。用来最优化金属萃取的黄铜 矿培养物及固有培养物的试验基质总结于如下的表4中：
表4
最优化试验基质 试验# 接种物 温度 (℃) pH 营养物(g/l) (NH4)2SO4 K2HPO4 MgSO4·7H2O H3PO4 H2SO4 1 Radio Hill 40 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 2 POT 40 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 3 Radio Hill 45 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 4 POT 45 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 5 Radio Hill 50 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 6 POT 50 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 7 Radio Hill 55 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 8 POT 55 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 9 Radio Hill 60 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 10 POT 60 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 11 POT 60 0.8 1.0 0.5 0.16 2.0 12 POT 60 1.0 1.0 0.5 0.16 2.0 13 POT 60 1.4 1.0 0.5 0.16 2.0 14 POT 60 1.8 1.0 0.5 0.16 2.0 15 POT 60 2.2 1.0 0.5 0.16 2.0 16 POT 60 1.4 1.0 0.5 0.16 2.0 17 POT 60 1.4 0.5 0.25 0.08 2.0 18 POT 60 1.4 0.3 0.16 0.053 2.0 19 POT 60 1.4 1.0 0.0 0.0 0.331 2.0 20 POT 60 1.4 1.0 0.0 0.0 2.0 (NH4)2SO4 K2HPO4 (NH4)2HPO4 K2SO4 H2SO4 21 POT 60 1.4 1.0 0.5 0.0 0.0 2.0 22 POT 60 1.4 0.0 0.0 0.38 0.5 2.0 23 POT 60 1.4 0.0 0.0 0.38 0.0 2.0 24 POT 60 1.4 0.0 0.0 0.61 0.5 2.0 25 POT 60 1.4 三价铁浸出 26 POT 60 1.4 试验21的条件-试验25残余物的生物浸出
每个试验均在5升的通气反应器中进行。每个容器中加有所制备的接 种物3升和矿石样品300克。容器在足以使固体保持悬浮的速度(450～500rpm) 下进行搅拌。根据需要监测容器的溶解氧(DO)、pH、氧化还原电位(ORP)、 Fe2+、Fe3+及Fe总计。加酸以保持所需的pH。从容器中取出溶液样品并过滤， 且使固体返回浸出容器中。
通过原子吸收光谱(AAS)分析溶液样品的金属浓度。待用H2SO4洗涤并 干燥之后，分析最终浸出残余物的Ni、Co、Cu、Fe和S。初步的最优化试 验结果示于下面的表5中。在50～60℃的温度和1～1.8的pH下，利用申请 人的(POT)接种物，在14～21天内可以得到大于90％Cu和Ni的萃取率。按 类似的方式进行共萃取(corextraction)，尽管萃取率低一些，但也大于85％。
表5
最优化试验的结果 试验# 细菌 温度 P(℃) 营养物 t pH R.T. (天) Cu (％) Fe (％) Ni (％) Co (％) S (％) 1 Radio 40 Ok Base 1 8 31.4 62.2 48.6 47.4 36 2 POT 40 Ok Base 1 8 31.8 50.7 37.5 41.6 11.5 3 Radio 45 Ok Base 1 12 15.6 47.1 53.7 56.3 1.8 4 POT 45 Ok Base 1 12 59 66.7 66.6 69.4 36.8 5 Radio 50 Ok Base 1 8 19.7 51 49.3 45.2 8.9 6 POT 50 Ok Base 1 8 97.3 62.1 51.6 55.9 21.6 7 Radio 55 Ok Base 1 14 63.7 67.8 83.5 85.2 43.9 8 POT 55 Ok Base 1 14 98.3 94.6 88.4 90.7 27.9 9 Radio 60 Ok Base 1 9 53 57.5 71.2 79.7 8.1 10 POT 60 Ok Base 1 9 97.8 59.6 76.9 75.9 13.4 11 POT 60 Ok Base 0.8 9 39.6 53.1 74.8 67.1 -9 22 95.4 65.6 94 87.8 24.1 12 POT 60 Ok Base 1 9 38.3 54.1 76.3 72 -6.2 22 97.4 62.5 94.2 88 15.4 13 POT 60 Ok Base 1.4 9 61.1 38.4 73.3 69.2 6.9 22 96.1 54.2 94.1 87 19.9 14 POT 60 Ok Base 1.8 9 85.2 24.3 66.5 60.7 11.6 22 91.8 30.7 94.6 87.1 -15.1 15 POT 60 Ok Base 2.2 9 50.7 3.5 58 50 -21.3 22 81.7 11.5 91.4 83 -14 16 POT 60 表3 1.4 17 88.7 47.2 91.1 86.1 9.3 17 POT 60 表3 1.4 17 82.8 53.3 91.7 86.3 31.3 18 POT 60 表3 1.4 17 91.1 53.9 91.5 84.7 29.3 19 POT 60 表3 1.4 17 97.2 56.7 91.1 85.3 25.9 20 POT 60 表3 1.4 17 77 54.5 90.5 84.4 31.7 21 POT 60 表3 1.4 14 90.2 7.5 89.2 84.3 10.7 22 POT 60 表3 1.4 14 89.4 15.6 89.1 83.1 31 23 POT 60 表3 1.4 14 92 26 88.4 83.7 19.2 24 POT 60 表3 1.4 14 83.2 8.9 87.9 80.8 -10.3 25 POT 60 表3 1.4 23 79.6 三价铁浸出-阶段1 26 POT 60 表3 1.4 三价铁浸出残余物的生物浸出-阶段2
总共装备7个浸出柱并运行。每个柱子装填约3kg的样品。加热浸出 柱以便控制所需的操作温度。自顶部将接种物喷到柱子上，使之渗过试验 样品。将浸出液收集在加热的贮存容器(池)中。通过分配器提供空气以使柱 子和贮存容器适当地通气。监测浸出液的DO、pH、ORP、Fe2+和Fe3+。根 据需要加酸以保持所需的pH。按周取得溶液样品。分析溶液样品的Ni、Cu、 Co和Fe。柱子运行63～208天。
9个柱子的操作条件及最终的萃取结果见下面的表6。在pH为1.4和 50℃(试验6)的条件下，获得最佳的柱浸出结果，其中约80％的金属在运行 52天之后被萃取出来。实际以选择1.8的pH作为试验规模的操作条件，以 便降低酸消耗(pH为1.8时，0.1吨酸/吨矿石；而pH为1.4时，0.2吨酸/吨 矿石)。
表6
柱试验条件及浸出萃取率 试验# 说明 温度 (℃) pH 酸/矿石 酸洗 R.T. (天) Fe (％) Cu (％) Ni (％) Co (％) S (％) 1 向下流 45 1.5 0.174 不 97 15.1 21.7 68.2 63.7 - 0.203 163 44.5 46.2 90 80 0.7 2 向上流 45 1 0.244 不 63 30.8 75.8 58 51.3 11 3 向下流 60 1.4 0.190 不 72 22.9 53.2 83 77.6 0.6 0.249 163 47.3 67.6 93 83.4 -8 5 向下流 60 1.4 0.179 是 34 26.0 69.3 83.8 75.0 3.3 0.212 79 32.1 75.9 91.4 84.8 9.5 6 向下流 50 1.4 0.193 是 52 26.1 80.5 79.7 72.5 4.8 0.205 94 33.0 82.8 86.6 79.0 17.2 7 向下流 50 1.8 0.105 是 52 8.0 62.0 79.7 71.2 4.0 0.106 93 18.2 68.4 85.8 78.0 6.3 9 向下流 45 1.4 0.159 是 59 32.2 53.2 79.6 71.5 7.5 0.170 105 32.4 54.3 85.6 77.7 17.9
柱子4和8分别用于研究三价铁再生试验和铁沉淀试验，作为增强方 法的在矿石堆之外的单独处理步骤。该柱子(3＂直径×3′长度)装填了约3kg 的破碎成-1/4＂的惰性陶瓷鞍状支撑物。将溶液泵至顶部并以100ml/分钟的 速度渗过柱子。将溶液收集在5升的容器中并再循环返回柱子。在正常的 基础上，检测试验4中的ORP，当溶液达到600mV时，加入另外的亚铁 FeSO4·7H2O。将循环保持4月以上，根据ORP约每2～4天加入亚铁，起 初的30天示于表7中。
表7
三价铁再生试验(柱子4) 天 ORP(mV) FeSO4·7H2O(g) Fe2+(g) 天 ORP(mV) FeSO4·7H2O(g) Fe2+(g) 0 624 15 3 16 612 15 3 504 501 1 526 17 553 2 590 18 622 7.5 1.5 3 612 15 3 522 506 19 613 7.5 1.5 4 534 544 5 609 15 3 20 616 7.5 1.5 501 539 6 510 21 591 7 561 22 627 30 6 8 617 15 3 490 501 23 520 9 534 24 564 10 608 15 3 25 623 45 9 503 473 11 547 26 502 12 624 15 3 27 515 512 28 541 13 551 29 599 14 608 15 3 30 607 497 总计(g) 217.5 43.7 15 548 总计(g/天) 7.25 1.46
使用3kg基质的亚铁再生柱将平均1.46g/天的亚铁转化成三价铁，且 范围高达2g/天。根据这些数据可以预期，处理来源于1吨矿石堆的含金属 的溶液，需要1/4吨的惰性废弃岩石。
实施试验8，以便研究通过加强黄钾铁矾沉淀来控制溶液中Na和Fe的含量。在本发明的堆浸出方法中，拟以碳酸盐的形式用碳酸钙来沉淀铁， 并用Na2CO3沉淀剩余的贱金属。然后，可以使用含硫酸钠的滤液沉淀出黄 钾铁矾钠。这可有效地防止阳离子积聚，从浸出工艺中取出铁，且同时产 生酸。可以预期，在实际中使用通气的废弃岩石堆就足以形成黄钾铁矾。 初步结果见下面的表8：
表8
黄钾铁矾沉淀柱(试验8) 天 ORP Fe**(g/l) Fe***(g/l) Fe总计(g/l) Na(g/l) 注 79 480 1.96 11.04 13.00 3080 86 701 0.17 14.83 15.00 93 683 0.22 14.38 14.60 3070 用NaOH调节pH为1.10～1.83 102 401 12.50 5810 107 416 5.59 5.01 10.60 5620 114 671 3.91 6.29 10.20 5080 123 444 0.84 7.05 7.89 4980 128 680 0.45 7.48 7.93 4190 添加30g Fe2SO4·7H2O 135 664 0.119 8.49 8.61 4790
黄钾铁矾沉淀试验的初步结果是肯定的。参照79～135天的柱子表明， 总Fe和钠逐步下降，预示发生了黄钾铁矾沉淀。
实施例II
根据本发明的第一实施方案和图1，建立直径为4＂高为16′的柱子，以 进行实验性的堆浸出方法试验。该柱子装填了60kg破碎至-4目的矿石，矿 石的总高度为15′。装填之前，矿石用酸化水润湿并充分混合，以确保精细 的矿石分布均匀。酸化水渗过柱子，并且在加入接种物之前的起始的18天 中，根据需要加酸，以保持pH为1.8。将自柱子底部排出的溶液泵回40升 的贮存容器，然后再循环回来至柱子。使用POT黄铜矿接种物启动柱子。 3天之后，柱子溢流并将柱子转换成向上溢流的方式。
将柱浸出的溢流传送至直径为6＂高为2′的三价铁再生柱，将亚铁转化， 然后回收金属。第一阶段的柱子在50℃、pH1.8下工作，且溶液流速为 0.085m3/小时/m2(11.0ml/分钟)。第二阶段的再生柱在45℃、pH1.8下工作， 且溶液流速取决于三价铁的再生速度。柱子运行72天。试验柱及三价铁再 生试验的结果分别示于表9和表10中。最终的金属萃取率为Ni71.8％， Co66.8％，Cu59.6％，Fe23.9％和S 18.4％。
表9
实验性的柱试验结果 酸浸出： 27.65L的酸化H2O 生物浸出： 27.65L的酸化H2O 进料： 60.679Kg(-4目，3.28％H2O，58.689kg干重) 流速： 11ml/分钟(滞留量＝2.65L) 工作pH： 1.80 温度： 50℃ 日期 天 ORP 累积酸 Fe Ni Co Cu S mV (ml) (％) (％) (ppm) (％) (％) 原矿品位： 13.6 0.72 272 1.03 4.6 溶液分析萃取率 酸浸出 Fe Ni Co Cu S 12/18/99 1 281 70 (％) (％) (％) (％) (％) 12/29/99 13 496 3.4 7.6 6.1 0.3 01/04/00 19 364 1236 6.8 15.7 13.0 5.7 01/06/00 21 361 1356 8.0 17.8 16.5 8.4 01/10/00 25 369 1773 9.6 21.5 20.3 13.1 01/13/00 28 362 2073 14.8 24.3 23.7 17.0 01/17/00 29 366 2484 14.2 27.4 27.7 22.3 01/18/00 30 生物浸出 01/20/00 2 367 2514 15.0 29.3 29.5 24.1 01/22/00 4 柱溢流转换成向上流的方式 01/26/00 8 356 2614 16.7 34.6 32.9 30.8 01/31/00 13 383 2714 16.6 40.3 38.9 37.0 02/03/00 16 383 2755 15.3 39.6 39.0 36.5 02/08/00 21 400 2787 15.8 49.8 47.5 44.4 02/11/00 24 405 2797 15.4 52.8 53.4 46.8 02/14/00 27 400 2807 14.9 55.8 55.5 48.4 02/21/00 33 409 2832 14.0 59.7 56.0 50.1 02/24/00 36 411 2857 14.0 61.1 58.8 51.7 02/28/00 40 410 2877 13.6 67.4 58.1 53.8 03/02/00 43 415 2912 12.9 65.6 62.3 54.9 03/07/00 48 415 2983 13.4 69.6 60.2 54.7 03/09/00 50 413 3008 13.6 68.9 63.6 54.2 03/13/00 54 418 3061 13.9 69.5 63.8 55.0 03/16/00 57 422 3101 13.8 70.9 67.4 55.1 03/27/00 68 447 3216 13.7 73.6 65.9 55.7 03/31/00 72 3216 残余物 72 23.9 71.8 66.8 59.9 18.4
表10
三价铁再生试验的结果 培养物： 对于初次接种，使用lnco，40R1和TC4培养物的混合物 进料： 3000g陶瓷，1.5L 40R1+1.5L Pot 10k营养物，600ml滞留量， 使用Fe2SO4·7H2O(25g/l)进行三价铁再生 温度： 45℃ pH： 1.80 日期 天 ORP1 Fe2+ ORP2 酸 日期 天 ORP1 Fe2+ ORP2 酸 mV (g) mV (ml) mV (g) mV (ml) 12/22/99 0 453 0.0 02/05/00 45 698 31.0 12/23/99 1 456 0.0 02/06/00 46 570 31.0 12/24/99 2 471 0.0 02/07/00 47 697 1LTC10 427 31.0 12/25/99 3 505 0.0 02/08/00 48 458 31.0 12/26/99 4 661 20 529 0.0 02/09/00 49 598 31.0 12/27/99 5 610 20 508 0.0 02/10/00 50 659 1LTC10 427 31.0 12/28/99 6 676 20 500 0.0 02/11/00 13英寸柱 2LOk 31.0 12/29/99 7 680 20 0.0 02/12/00 51 683 31.0 12/30/99 8 656 20 493 0.0 02/13/00 52 632 31.0 12/31/99 9 676 20 504 0.0 02/14/00 53 685 1LTC10 410 31.0 01/01/00 10 674 20 494 0.0 02/15/00 54 462 31.0 01/02/00 11 676 20 502 0.0 02/16/00 55 398 6L9K 35.0 01/03/00 12 681 20 498 0.0 02/17/00 56 476 35.0 01/04/00 13 682 20 500 0.0 02/18/00 57 673 1LTC10 427 35.0 01/05/00 14 687 40 484 0.0 02/19/00 58 681 1LTC10 35.0 01/06/00 15 693 60 467 0.0 02/20/00 59 675 35.0 01/07/00 16 668 2L9K 427 0.0 02/21/00 60 667 1LTC10 435 35.0 01/08/00 17 692 20 495 0.0 02/22/00 61 680 2LTC10 421 35.0 01/09/00 18 700 40 477 0.0 02/23/00 62 637 3LTC10 385 35.0 01/10/00 19 702 160 438 0.0 02/24/00 63 526 35.0 01/11/00 20 485 0.0 02/25/00 64 656 35.0 01/12/00 21 654 160 421 1.0 02/26/00 65 693 2LFe2+ 411 35.0 01/13/00 22 485 1.0 02/27/00 66 620 2LFe2+ 408 35.0 01/14/00 23 669 160 430 1.0 02/28/00 67 430 37.0 01/15/00 24 480 1.0 02/29/00 68 600 2LFe2+ 397 41.0 01/16/00 25 494 1.0 03/01/00 69 491 41.0 01/17/00 26 621 160 460 1.0 03/02/00 70 641 2LFe2+ 389 46.0 01/18/00 27 447 1.0 03/03/00 71 470 54.0 01/19/00 28 476 1.0 03/04/00 72 536 54.0 01/20/00 29 535 1.0 03/05/00 73 656 54.0 01/21/00 30 694 1LTC10 1.0 03/06/00 74 651 2LFe2+ 441 61.0 01/22/00 31 525 1.0 03/07/00 75 444 61.0 01/23/00 32 502 1.0 03/08/00 76 660 2LFe2+ 421 61.0 01/24/00 33 649 1LTC10 432 1.0 03/09/00 77 651 2LFe2+ 406 66.0 01/25/00 34 457 1.0 03/10/00 78 634 2LFe2+ 393 69.0 01/26/00 35 503 1.0 03/11/00 79 69.0 01/27/00 36 669 1LTC10 427 31.0 03/12/00 80 710 2LFe2+ 390 69.0 01/28/00 37 459 31.0 03/13/00 81 439 69.0 01/29/00 38 518 31.0 03/14/00 82 641 2LFe2+ 414 69.0 01/30/00 39 682 31.0 03/15/00 83 500 69.0 01/31/00 40 431 1LTC10 427 31.0 03/16/00 84 674 2LFe2+ 416 79.0 02/01/00 41 448 31.0 03/17/00 85 616 2LFe2+ 384 89.0 02/02/00 42 481 31.0 03/18/00 86 620 2LFe2+ 405 89.0 02/03/00 43 678 1LTC10 426 31.0 03/19/00 87 515 89.0 02/04/00 44 458 31.0 03/20/00 88 662 2LFe2+ 400 104.0
实施例III
在根据本发明第一实施方案和图1构建的实验装置上进行进一步的试 验，包括5000吨由前述Radio Hill浸染矿石组成的矿石堆。图4示出了经 过一段时间之后液体贮存池中的三价铁、亚铁和总铁量。添加了两条表示 趋势的曲线，其一示出了液体贮存池中存在的亚铁A的六天滚动平均值， 另一条示出了液体贮存池中存在的三价铁B的六天滚动平均值。
通过检查，亚铁A的滚动平均曲线示出了三个截然不同的发生亚铁转 化的时期：
●第1阶段-6/6/00→14/6/00
●第2阶段-18/7/00→28/7/00
●第3阶段-18/7/00→15/8/00
第1阶段在100L/m2/小时的冲洗速度下运行，第2和3阶段的冲洗速 度为10～50L/m2/小时。在第3阶段期间，发现了系统的一些中断，并预期 这些中断在进行的基础上操作三价铁发生器时必须考虑到。这三个时期可 用于评价堆浸出方法的运行。
由图4的趋势曲线外推了贮存池中存在的三价铁和亚铁的量，以提供 给定日期的每种铁的数值，见下面的表11。重要的是应该强调，这些数值 不说明矿石或废弃矿石堆中含有的铁量。假设废弃矿石堆中的液体完全是 三价铁，在速度计算时无须考虑矿石堆。
表11
由滚动平均曲线外推的在给定日期贮存池中存在的亚铁和三价铁的含量 日期 三价铁的吨数 亚铁的吨数 6/6/00 1.406 0.918 14/6/00 4.04 10.252 18/7/00 0.526 1.414 28/7/00 2.595 0.701 15/8/00 4.811 0.104
通过检查每一时期的速度曲线发现，亚铁的转化速度在第1阶段期间 较高，在第2阶段期间略低，在第3阶段期间最慢。由于溶液中的总铁含 量在第1阶段期间最高，这表明溶液中的高总铁含量不妨碍亚铁的转化速 度。
通过检查第1阶段和第2阶段及第1阶段和第3阶段的铁转化速度发 现，存在略微的变化，这看起来取决于进料溶液的冲洗速度。
下面的表12说明了每一时期不同流速下经过三个时期的转化速度。所 列的流速是经过每一时期的平均流速。
表12
不同流速下的三价铁的转化速度 三价铁 流速L/m2/ 经过的时间 矿石堆 三价铁的转化 转化速度 日期 的吨数 小时 (天) 的吨数 kg/小时 g/小时/吨废弃岩石 8/06/00 1.406 100 8 3740 13.72 3.57 14/06/00 4.041 100 3740 差值 2.635 18/07/00 0.526 65 10 3740 8.62 2.30 28/07/00 2.595 65 3740 差值 2.069 18/07/00 0.526 50 28 3740 6.38 1.70 15/08/00 4.811 50 3740 差值 4.285
重要的是应当注意到，没有考虑在三价铁产生堆中沉淀的铁，因此很 可能实际上的亚铁转化速度显著地高于表12中所列出的。该结果暗示，矿 石堆的最大容量位于100L/m2/小时以上或65～100L/m2/小时的流速。该结果 表明，对于给定的矿石堆，亚铁的转化速度取决于矿石堆的冲洗速度。溶 液中铁的总含量看起来对铁转化速度没有有害的影响。
图5描述了从实施例III的矿石堆中镍的回收率。
对本领域的技术人员来说是显而易见的修改和变换被认为是在本发明 的范围之内。
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