[发明专利]从铜镍矿山尾矿砂中富集回收有价金属镍、铜和钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山固体废弃物的资源化处理与高附加值利用领域，具体涉及从矿山尾矿砂中回收有价组分的方法。

背景技术

多年来国内外对尾矿砂的治理一直是当前固体废弃物治理领域中的难题。目前，对于矿山尾矿治理主要集中于生产建筑材料、生产玻璃、复垦造田、制备农业肥料或者矿山井下充填物等，这些处置方法产品附加值低、市场前景较差，处于经营管理粗放的利用状态。而对尾矿中有用组分的再回收利用并不充分，尾矿砂高附加值利用技术甚为匮乏。经过多年采掘，镍资源日趋紧缺，到本世纪中期我国现有镍矿资源形势十分严峻，铜矿资源开采作业条件越来越差，数量巨大的金属矿山尾矿必将受到人们越来越多的关注。

铜镍矿山产生的尾矿砂是国际上少见的化学活性较强的一类固体废弃物，把它作为建筑材料反而由于其稳定性差可能带来安全隐患。其主要矿物组成为蛇纹石、橄榄石、绿泥石、辉石和角闪石以及一些金属硫化物和氧化物等。铜镍等有价金属主要存在于硫化物矿物中，又以类质同象的形式存在于硅酸盐矿物中。硅酸盐矿物化学稳定性差、极易与酸发生溶解作用，而硫化物矿物在酸浸过程中不容易发生溶解，热力学证明其反应是不能自发发生的。由于硫化矿尾矿砂中微细颗粒在液相中易形成“类胶态”分散体系，微细粒脉石矿物还直接影响到浮选过程和目标矿物品位，难以直接利用常规浮选法分选其中金属矿物。尾矿砂中金属矿物由于受到选矿药剂浸侵作用而被强烈抑制，也难以活化与浮选。再加上品位低、颗粒细、成分复杂等特征，二次资源回收难度较大。特别是尾矿砂长期露天堆存，其中矿物组成无疑要发生不同程度的类似地质风化作用的变化，使得含有价金属的矿物物相与其物理化学性质发生显著变化。因此，对于铜镍硫化物矿床尾矿，常规单纯化学酸溶浸出是不够的，寻求更为合理有效以及清洁的资源利用途径已得到广泛认可。

在自然界中，微生物在多种元素的地球化学循环中起着重要的作用，地球上许多矿物的形成与转化和矿床的形成都与微生物的活动密切相关。利用细菌或其代谢产物对矿物的氧化、还原、分解、吸附等直接或者间接作用，将矿物中的有价元素转入溶液，再从溶液中分离、富集以回收金属，是目前的研究热点。这种微生物与矿物相互作用方法特别适合于难处理的硫化矿物，因此不可忽视微生物对其氧化分解的作用，可以利用微生物对尾矿砂中硫化物矿物进行预处理，结合化学酸溶方法浸出尾矿砂中硅酸盐矿物，从而加速尾矿砂中有价金属的浸出。

尾矿砂与废酸液极少在同一个矿区同时存在，对废液废固无害化处理也常常是独立进行的，这无疑增加了处理成本。极其有意义的是，铜镍矿山生产产生的尾矿砂数量巨大，同时会产生大量的废酸液，尾矿砂中硅酸盐矿物与酸液反应性强烈，且微生物预处理硫化物过程中也需要在酸性条件下进行，因此废酸废固均可以得到处理。这对于年产大量废固和废液的工矿企业而言，不仅可以减少废液排放和废固堆放的问题，而且可以回收有价组分，发展循环经济。

国家发改委近期做出开发利用长期积累的大量尾矿的决定，认为既可变废为宝，亦可有效缓解资源和环境压力。由于中国矿业起步晚，不同时期的选冶技术差距很大，大量有价值资源存留于尾矿中，中国矿山尾矿变废为宝潜力巨大。为推动中国尾矿资源开发利用，将执行减免资源税费等优惠政策，引导和鼓励社会和企业资金投入尾矿等资源利用。同时要使用好中央财政资金，重点支持大型企业，大型矿区尾矿中资源利用。显然，开发利用尾矿砂中有价金属的时机相当成熟。

因此，针对铜镍矿山尾矿砂中含有的大量有价金属提出的利用微生物与废酸酸溶结合方法来富集回收镍、铜和钴有价金属，具有一定的前瞻性和创新性。

发明内容

本发明的目的是提供一种对铜镍矿山固体废弃物进行无害化处置，并从中富集回收有价金属镍、铜和钴的方法。

本发明针对铜镍矿山具有自产废酸条件，尤其是固体废弃物的物质组成特点，模拟地球表层系统中地质风化作用过程，为大宗量削减废液废固污染物，同时获得明显增产效益，创新性地提出了一种废酸废固整体解决方案。具体通过对尾矿砂矿物学特征、微生物与尾矿砂反应特性以及与废酸液酸溶溶解实验的系统研究，获得实验室条件下尾矿砂有价金属镍、铜回收率达到90％以上、钴达到80％以上。

本发明的技术方案如下：

一种从镍铜矿山尾矿砂中富集回收有价金属镍、铜、钴等的方法，主要包括如下步骤：

1)在铜镍矿山生产产生的酸性废水中添加一定量的浓硫酸，得到硫酸浓度为2～4mol/L的酸性溶液；