微生物濕法冶金

1、微生物冶金工藝及發(fā)展(童威祖）(1009030216)摘要論述了微生物浸出的原理介紹了用于冶金工業(yè)的微生物及用于工業(yè)上的生物冶金方法:堆浸法、槽浸法及就地浸出法并講述了國(guó)外浸出銅、金、鈾、錳四種金屬采用微生物浸出工藝的生產(chǎn)情況。提出了目前微生物冶金發(fā)展中存在的問(wèn)題及今后微生物冶金發(fā)展的方向。關(guān)鍵詞微生物冶金浸出引言目前世界礦產(chǎn)資源日漸貧雜資源、能源、環(huán)境問(wèn)題越發(fā)引起人們重視我國(guó)礦產(chǎn)資源國(guó)家戰(zhàn)略地位與日俱增。隨著礦物貧雜化和嚴(yán)重能源危機(jī)及

2、環(huán)境污染的加劇傳統(tǒng)的冶金技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)尋求更為高效、低能、清潔的綠色資源利用途徑成為研究焦點(diǎn)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)(NRC)2001年的研究報(bào)告在未來(lái)20a美國(guó)礦業(yè)最重要的革新將是采用濕法冶金工藝取代有色行業(yè)傳統(tǒng)的熔煉工藝[1]。1微生物濕法冶金概述微生物濕法冶金技術(shù)是一門(mén)新興的礦物加工技術(shù)它包括微生物浸出技術(shù)和微生物浮選技術(shù)。微生物浸出技術(shù)始于20世紀(jì)50年代并已在銅、鈾貧礦的堆浸及含砷難處理金礦的預(yù)處理方面實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用微

3、生物浮選技術(shù)在20世紀(jì)80年代出現(xiàn)目前尚在實(shí)驗(yàn)室研究階段。由于微生物濕法冶金具有環(huán)境危害小和資源利用率高的優(yōu)點(diǎn)在資源環(huán)境問(wèn)題日益受重視的今天倍受關(guān)注在礦物加工領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景[2]。微生物浸礦是指用微生物生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的酸性水溶液將有價(jià)金屬元素(如銅、鈾)等從其礦石中溶解出來(lái)加以回收利用的方法。這些金屬礦物一般指低品位礦、復(fù)雜礦物、尾礦石等用傳統(tǒng)方法難以利用的礦物是生物、冶金、化學(xué)、礦物等多學(xué)科交叉技術(shù)。微生物浸出工藝一般采用堆浸

4、在細(xì)菌存在的情況下如硫化礦物被氧化并釋放出金屬離子浸出液回收有價(jià)金屬殘余液添加試劑再返回堆中復(fù)浸。通常殘余液中都含有硫酸及Fe3Fe2離子這些對(duì)礦物金屬的浸出是十分有益的。微生物浸礦的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:低能耗、低藥劑消耗量低勞動(dòng)力需求低成本反應(yīng)溫和工藝流程短設(shè)備簡(jiǎn)單易于建筑流動(dòng)資金占有量小資源利用廣能使更多不同種類極低品位礦物得到有效利用無(wú)廢氣一定程度上可認(rèn)為無(wú)廢物、廢水排放環(huán)境友好增加生產(chǎn)安全性簡(jiǎn)化了整個(gè)工藝過(guò)程。因此在礦石的日益貧雜及環(huán)境

5、問(wèn)題日益突出的今天微生物浸礦技術(shù)將是有效的金屬元素提取、環(huán)境保護(hù)工程及廢物利用的有效方法生物浸出技術(shù)在濕法冶金工藝中將越來(lái)越重要。很早以前生物氧化最初是自然發(fā)生的[3]人們?cè)诓傻V廢石堆及煤礦堆的礦坑水中發(fā)現(xiàn)有金屬及酸的存在利用酸性礦坑水從硫化礦中浸出銅的經(jīng)驗(yàn)性生產(chǎn)。在菲尼基及羅馬時(shí)代16世紀(jì)Welsh在Anglesey18世紀(jì)RioTinto在Spain曾用有細(xì)菌存在的酸性水進(jìn)行硫化礦的生物浸出。1922年有Rudolf等是智利的Que

6、bradaBlanca礦的生物浸出廠該廠于1996年建成投產(chǎn)礦石處理能力為17300td年產(chǎn)75000t銅是目前世界上較大的銅生物氧化生產(chǎn)廠之一而且是在4400m海拔高度上的成功生產(chǎn)改變了認(rèn)為高海拔、低溫和低氧分壓下不能進(jìn)行細(xì)菌浸出的看法[3]。銅的生物氧化提取屬于原生礦物細(xì)菌氧化工藝其成套工藝主要采用生物堆浸浸出萃取電積方法所得產(chǎn)品為陰極銅純度可達(dá)99.99%以上。目前世界微生物濕法冶金產(chǎn)銅的比例為25%美國(guó)微生物濕法冶金產(chǎn)銅的比例為

7、30%最大生產(chǎn)規(guī)模為30萬(wàn)ta。我國(guó)微生物冶金銅的比例2%生產(chǎn)規(guī)模為1萬(wàn)ta發(fā)展空間和潛力巨大[8]。我國(guó)采用微生物氧化浸取硫化銅礦的銅濕法冶金試驗(yàn)廠已形成一定規(guī)模微生物浸出技術(shù)成功運(yùn)用于江西德興銅礦。目前在廣東大寶山建立了我國(guó)第一個(gè)生物浸銅中試基地[910]。金川公司是我國(guó)鎳、鈷及其它鉑族金屬提煉中心有200多萬(wàn)噸鎳金屬藏于貧礦之中另有至少10萬(wàn)t鎳和數(shù)量可觀的銅、鈷等金屬元素藏于尾礦及大量表外礦中生物提取技術(shù)是利用該資源的有效途徑。

8、此外據(jù)報(bào)道銻、鎘、鈷、鉬、鎳和鋅等硫化物的生物浸出試驗(yàn)比較成功[11]。1999年法國(guó)BRGM研究中心在烏干達(dá)的Kasese鈷業(yè)公司建成了第一座鈷的微生物氧化提取工廠以Kilembe礦生產(chǎn)的及過(guò)去30多年堆存的含鈷黃鐵礦精礦為原料精礦中黃鐵礦含量約為80%處理能力為241td鈷的回收率為92%。鎳的微生物浸取是近年來(lái)礦物加工的一個(gè)亮點(diǎn)澳大利亞的TitanRadioHill礦山進(jìn)行了直接用微生物浸取紅土礦中硫化鎳和銅研究2002年Tita

9、n公司和我國(guó)的金川有色金屬公司共同開(kāi)發(fā)了硫化鎳和銅的生物浸出工藝。除上述金屬硫化物外鉛和錳的硫化物也可以用微生物浸出。2.2難浸金礦微生物氧化浸取難處理金礦石是指金以細(xì)粒浸染狀賦存于硫化物、硅酸鹽、亞銻酸鹽或碲化物中或由于礦石中存在炭質(zhì)礦物不經(jīng)預(yù)處理則不適于直接氰化的礦石。礦石中的金或?yàn)槲锢戆⒒驗(yàn)榛瘜W(xué)結(jié)合或化學(xué)覆蓋膜包裹因而難以被有效地提取需要進(jìn)行礦石的氧化預(yù)處理。難浸金礦石的氧化預(yù)處理在工業(yè)上主要有三種方法:焙燒氧化加壓氧化生物氧

10、化。由于其獨(dú)有的特點(diǎn)生物氧化的研究和應(yīng)用越來(lái)越引起人們的重視。難浸金礦的細(xì)菌氧化預(yù)處理最早由法國(guó)人1964年得出他們嘗試?yán)梦⑸锝〖t土礦中的金[12]20世紀(jì)70年代前蘇聯(lián)進(jìn)行了黑曲霉細(xì)菌溶金試驗(yàn)[13]1984)1985年加拿大的GiantBay微生物技術(shù)公司對(duì)北美及澳大利亞的30多家金精礦進(jìn)行了細(xì)菌氧化試驗(yàn)并進(jìn)行了攪拌槽浸取設(shè)計(jì)[14]世界上第一座金的生物氧化提取廠于1986年在南非的Fairview建成投產(chǎn)與銅的生物浸出方式不

11、同到目前為止金的生物氧化浸出主要限于處理難浸金礦石作為氰化提金的預(yù)處理而且浸出方式(除NewmontMining外)均采用浮選精礦攪拌浸出。世界上已有多家金的生物氧化預(yù)處理提取廠投入生產(chǎn)見(jiàn)表2[15]。國(guó)內(nèi)目前已建成煙臺(tái)金微生物氧化浸出廠(50td)陜西地礦局微生物氧化浸出試驗(yàn)廠(10td)和萊州微生物氧化浸出廠(100td)處理含砷含硫的難浸金精礦粉。1994年我國(guó)陜西省地礦局進(jìn)行了2000t級(jí)黃鐵礦類型貧金礦的細(xì)菌堆浸現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)原礦的