[发明专利]细小颗粒工业固体废物的筑堆工艺及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微生物湿法冶金领域，尤其涉及一种细颗粒工业固体废物的高效生物堆浸工艺。

背景技术

矿产资源是人类社会发展和国民经济建设的重要物质基础。经济的快速增长与矿产资源的大量消耗密切相关，现阶段我国70％以上的农业生产原料、80％以上工业原料和90％以上的能源来自于矿产资源。然而，我国矿产资源品位极低、多矿伴生或共生、复杂难处理，且中小型矿居多，传统选矿冶金工艺不能有效处理这些矿产资源，存在资源可利用率低、生产流程长、经济效益差等问题。这使得我国金属矿产资源供给处于严重短缺的状况，成为制约我国社会和经济发展的主要因素之一。另外，由于长期以来我国对矿业采用粗放式经营，采富弃贫、采易弃难、优矿劣用，人们缺乏对我国矿产资源匮乏状况的正确认识，综合利用意识薄弱，矿山企业盲目开采，对共/伴生矿石、低品位矿石、尾矿和表外矿等直接丢弃或利用率很低。如：2011～2013年我国的尾矿产生量分别为15.81、16.21和16.49亿吨，呈现出持续增长的趋势，但是利用率只有18.9％。

堆浸技术是生物冶金技术中处理低品位矿石应用较为广泛的一种技术，适宜处理尾矿、废石和有色金属冶炼渣等工业固体废物资源，但存在浸出周期长、金属回收效率低等难题，在我国表现的尤为突出。其中关键问题之一就是由于大部分此类资源粒度较小，有时含泥量较高，导致浸堆渗透性极差。堆浸技术决定着浸出液在矿堆中的渗透性以及均匀性，进而决定堆浸的浸出率及浸出速率。矿堆渗透性差及渗流不均匀必然导致堆浸工艺的失败。在细小粒度矿石的综合利用方面，申请号为201110116090.7的中国发明专利公开了一种红土镍矿堆浸方法，将红土镍矿破碎至1～10mm进行堆浸，然后进行四级串联堆浸，但是需要进行预先洗矿去掉细小颗粒的泥质成分，而且没有对筑堆工艺本身进行优化；申请号为201210161604.5的中国发明专利公开了一种低品位混合铜矿石分阶段堆浸工艺，将矿石破碎至0～15mm，采用可复用堆场和永久性堆场串联浸出，但同样没有对筑堆工艺本身进行优化；申请号为201180060170.3的中国发明专利公开了一种含锰矿石的堆浸方法，将小于6mm的矿石与硫化物矿石按5∶1的比例混合后，加入自石灰、水泥或聚合物等粘合剂进行制粒，最后进行堆浸，硫化物矿石的作用是与氧化锰反应获得Mn²⁺；申请号为201410250889.9的中国发明专利公开了一种铜熔铸浮渣生物堆浸回收铜工艺，将铜熔铸浮渣破碎至20mm以下，再按1∶5～5∶1的比例加入10mm以下的硫化矿，制粒后进行堆浸，硫化矿的作用是提供Fe³⁺。当矿堆中各种粒径的矿石分配不合理时，渗透性过大容易造成溶液渗流不均匀，易出现紊流、优势流等渗流状态，最终造成浸出率和浸出效率不理想；渗透性过小容易当导致溶浸液在其间的渗流速度很慢，同样会造成浸出率和浸出效率不理想。

在提高堆浸体系渗透性方面，科研人员也进行了研究，如筑堆前将细质泥矿或者粉状矿与粒度大的矿石分开，提高入堆的矿石粒度来提高渗透性(Ghorbani et al.Minerals Engineering,2011,11:1172-1184；武彪等.金属矿山,2010,12:54-57；王洪江等.黄金,2011,2:46-50；姚高辉等.矿业工程,2011,8:1-5；吴爱祥.矿业研究与开发,2011,5:22-26；刘美林等.有色金属(冶炼部分),2012,7:1-5)；采用形状类球、尺寸相近的材料提高堆底部垫层通透性(吴爱祥等.矿业工程,2006,6:5-8)；添加高分子聚合物等表面活性剂或者水泥石灰等无机造粒剂制粒(参见樊保团等.湿法冶金,2004,4:211-214；Lewandowski和Kawatra.International Journal of Mineral Processing,2009,3-4:88-93；Dhawan et al.Minerals Engineering,2013,41:53-70)、添加氧化钙作为疏松剂(参见申请号为200310118916.9的中国专利)、堆中布液和机械松动等(参见王贻明等.金属矿山,2007,8:16-18)。