[发明专利]一种利用斑铜矿调控高铁闪锌矿氧化溶解的方法

说明书

本发明提供一种利用斑铜矿调控高铁闪锌矿氧化溶解的方法，将高铁闪锌矿磨细，在化学体系下，加入磨细的斑铜矿并控制合适的比例和溶液化学条件；生物体系中，将浸矿微生物培养、驯化、接种，并控制合适的矿物比例和溶液化学条件；可以选择性的强化或抑制高铁闪锌矿的氧化溶解。本发明的优点在于（生物）湿法冶金体系中，当高铁闪锌矿作为目的矿物存在时，可通过调控选择性的强化或抑制高铁闪锌矿的浸出，实现多金属复杂矿物的协同或分步浸出；当高铁闪锌矿作为非目的矿物或脉石矿物时，又可通过调控抑制高铁闪锌矿中锌和铁等元素的溶出，避免高铁闪锌矿浸出产生的金属离子对其他有价金属的回收带来麻烦，同时可强化斑铜矿的回收利用。

技术领域

本发明涉及生物湿法冶金和矿物加工技术领域，具体为一种利用斑铜矿调控高铁闪锌矿氧化溶解的方法。

背景技术

锌是非常重要的金属资源，锌矿石按其所含矿物不同分为硫化锌矿和氧化锌矿，而锌的硫化矿物又主要分为闪锌矿和铁闪锌矿，其中以铁闪锌矿占了相当大的比例。而铁闪锌矿中含铁量较高的高铁闪锌矿是地球上储量丰富的含锌资源，是提炼锌的最重要矿物原料。

锌可以通过两种基本途径进行生产，生产途径分为火法冶炼和湿法冶炼。传统的火法冶炼锌的主要过程为焙烧、还原蒸馏和精馏。由于能耗高、效能低、污染大等问题，逐渐被湿法冶炼所代替。湿法冶炼技术比起火法冶炼具有环境和经济上的优势，有费用低、适用性强的特点，被视为一种处理金属矿物的极具应用前景的技术。湿法炼锌主要包括培烧、浸出、电解和电积四个主要步骤，即在硫化锌矿焙烧过程中，生成易于溶解的ZnO和SO₂，经浸出、净化处理后，再进行电解，从而获得需要的高品位锌产品。用常规湿法炼锌法处理锌矿时，在焙烧过程中会生成大量难溶解的铁酸锌，浸出时很难浸出，从而导致锌的回收率低。此外，常规湿法炼锌工艺还有能耗高、污染环境、工序繁琐等不足。

加拿大特雷尔锌厂、加拿大梯明斯厂、德国鲁尔锋厂、加拿大哈德森湾矿冶公司锌厂采用氧压浸出。该工艺过程分为物料准备、压浸、闪蒸、冷却、硫回收几个步骤。在焙烧-联合作业中，采用一段氧压浸出；完全处理锌精矿时，采用二段氧压浸出。氧压浸出与传统冶金工艺相比，具有广泛的适应性，锌回收率高。但操作条件相当苛刻，要求较高的温度和压力，对设备要求较高。

芬兰科科拉厂、挪威奥达、韩国温山厂开发的锌精矿采用常压硫酸浸出。该技术以铁为硫化物的催化剂，硫化物中的硫在反应中被还原为元素硫，锌的浸出率高达90%，产渣量少，大气污染几乎为0。而且还搭配热酸-黄钾铁矾工艺或针铁矿法处理浸出渣。该工艺对设备要求低，成本低，但不能实现铁、锌选择性浸出，后期需要进一步除铁。此外，过程对温度要求高，且浸出效率低。

传统的酸法炼锌工艺存在耗酸量大、杂质分离困难、流程复杂、过程难于控制等缺点。碱浸-电解法炼锌的设备不易腐蚀，固液分离简便，浸出液易净化，而铁的浸出率很低。但是，含锌废渣中往往含有钨、锡、钼、氯等杂质，严重影响电积过程中析出锌的结晶状态、电流效率和锌的质量。

微生物浸出技术成本低、投资小、流程简单、环境污染小，采用生物冶金技术处理高铁闪锌矿可以实现锌铁等金属的高效分离，同时避免生成的SO₂而污染环境。但是微生物浸出生物技术也存在一些问题，例如工艺周期太长、浸出速率低、锌的溶解率不高等，这些因素限制了它的大规模应用。

在实际冶炼过程中，高铁闪锌矿常与其他脉石矿物伴生，因此需要调控高铁闪锌矿的浸出：当高铁闪锌矿作为目的矿物存在时，需要强化有价金属Zn的浸出；当高铁闪锌矿作为非目的矿物或脉石矿物存在时，往往需要抑制其溶解，从而避免杂质离子对其它有价金属回收带来麻烦。此外，复杂多金属矿石的综合利用往往需要采用分步浸出，选择性调控高铁闪锌矿的浸出。

同时，矿山开采会产生大量含重金属离子的酸性矿山废水（AMD），给环境造成了严重的污染。而高铁闪锌矿氧化溶解产生的锌离子、铁离子和硫酸是酸性矿山废水的重要来源之一，富含这些物质的废水在流动的过程中侵蚀其他矿物，对环境污染大。