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選礦常識:金的生物預氧化工藝

2017-11-07 09:44 [選礦] 來源于:未知
導讀:選礦常識:金的生物預氧化工藝...

       選礦常識:金的生物預氧化工藝

  細菌浸礦工藝多種多樣,根據菌液與礦石接觸方式不同,大致可分為兩大類:細菌堆浸和攪拌浸出。細菌堆浸是指通過重力和壓力作用使菌液通過礦石堆的一種浸出方法,最典型的滲濾浸出就是細菌堆浸。細菌堆浸已廣泛應用于低品位銅礦、鈾礦的細菌浸出,在難處理金礦預處理中也已得到了應用。對于堆浸而言,它具有工藝簡單、投資少、成本較低的特點。但是由于堆沒溫度過低,通常浸礦周期達數月,甚至數年。用于攪拌浸出的物料一般粒度非常細,并且浸出是在比較低的濃度條件下進行,這是因為在高濃度的礦漿中,微生物對于剪切效應更為敏感,容易出現細胞損傷,從而細菌生長狀況不佳。然而攪拌的作用使被浸礦石與細菌浸礦劑充分混合,礦漿吸入更多的空氣,從而使含有固、液、氣的三相紊動系統充分接觸,為細菌生長提供充足的氧氣和二氧化碳,提高傳質和浸出速率。相對于細菌堆浸來說,攪拌浸出的生產成本高(需要攪拌、加熱、冷卻及通氣設備、耐酸的反應罐等),因此,它只適合于用來處理那些單位價格高的礦種,比如金礦。微生物預氧化處理硫化礦浸金工藝流程如圖5-5所示。

  

  難處理浮選金精礦等高品位硫化礦生物預先氧化氰化浸出的工業應用中,高效反應器的構建是提高生產效率的關鍵。然而,國外發表的生物浸礦的論文中,有關反應器的論文不足6%,國內這方面的論文更加鮮見。目前難處理金精礦的生物浸出處理中,由于菌種的局限性,常溫菌的反應溫度最高為40~45℃,中溫菌的反應溫度也僅為50~60℃,要使硫化礦達到必要的氧化率(65%~95%),一般需要4~7天,而其他濕法冶金技術僅需數小時;另一方面,生物浸出時礦漿濃度也僅限于20%以下,造成設備的單位處理能力較小,因此,高品位硫化礦生物浸出技術欲在投產和生產成本上與其他濕法冶金方法相比而取得競爭優勢,迫切需要解決過程工程問題,開發出高效生物浸出反應器,縮短浸出周期,提高礦漿濃度,降低生產成本。

  迄今為止,有關微生物冶金生物反應器的研究較少,一般實驗室中應用最多的還是三角搖瓶,其次是柱式反應器及帶或不帶攪拌裝置的槽式反應器,工業生產中常用帶或不帶攪拌裝置的反應器,其工作容積一般在數百立方米左右,攪拌可以通過機械或空氣達到。目前最常用的反應器有攪拌槽式反應器(STR)和氣升式反應器(ALR),此外還有泡沫柱式反應器(BCR)、巴秋卡箱、低能耗反應器、轉筒式生物反應器等針對生物浸出過程設計的新型反應器。

  (1)機械攪拌槽式反應器(STR)。機械攪拌槽式反應器是一種從化工過程套用的反應器。其螺旋槳起了最重要的作用,至少要求實現三大任務:固體顆粒的懸浮、空氣與水相的混合和溶入水相、増大氣相和水相的界面。在這些反應器中最初較普遍采用透平式螺旋槳,近來則使用曲形槳葉的軸向流動螺旋槳,因為達到同樣攪拌水平時后者所需動力較低,產生的剪切力較小。攪拌槽式反應器雖然有長期的使用經驗,但亦存在著一些明顯的缺點,比如功率消耗大,加工困難,投資高,維修麻煩,攪拌剪切力大,對細胞生長損傷大,大型化后混合不均勻,傳熱面積不足,傳質效率下降等。

  (2)氣開式反應器。氣升式反應器(ALR)原理:通過流體(氣體、液體)的上升運動使固體顆粒維持在懸浮狀態進行反應。反應器升流區氣體、液體和懸浮的固體顆粒一起向上運動,在降流區,液相及固體顆粒向下流到反應器底部,升、降流區不同的氣相含率產生的壓差迫使降流區液相和固體顆粒流入升流區,由此形成反應器內氣、液、固三相的循環流動,產生流態化效果,達到紊流狀態。Fang用At.tTs6和Brettanomyces B65混合菌在單級氣升式反應器(見圖5-6)浸出活性污泥中的鉻,維持反應溫度為30℃,用3天的時間,浸出率就超過95%,但是氣升式反應器的構造成本太大,并且處理量小,因此Mousavi等人建立了一種如圖5-7所示的生物浸出工藝,用于浸出閃鋅礦。具體工藝流程為:通過水浴槽維持At.f的生長溫度28℃,然后通過恒流泵將細菌培養液從儲存器里輸入礦物填料柱中,在填料柱中浸出液和氣體互相逆流,填料塔采用絕緣材料,防止礦物產生的熱散失,從浸礦柱中流出的溶液再通過重力的作用,重新流入儲存器里,如此循環。在28℃下,浸出120天,鋅的浸出率達到72%。相對于氣升式反應器,該工藝雖然增加了浸出周期,可是減少了礦物攪拌的成本消耗。但是由于沒有對浸礦柱進行適當攪拌,當浸出液自上而下流過浸礦柱的時候,容易形成溝壑,限制了礦物與浸出液的充分接觸,降低了浸出率。



  (3)膜生物反應器。膜生物反應器(MBR)是20世紀末發展起來的高新技術,它將膜分離技術和生物技術有機地結合在一起,具有傳統工藝不可比擬的優點,成為近些年來生物技術領域研究的熱點。膜生物反應器應用具有以下幾個方面的優點:l)增大反應速率。在生物學中有許多反應是產物抑制型,即隨著反應的進行,產物濃度提高,反應速率下降。采用膜生物反應器可在反應過程中移去產物,使產物濃度保持恒定,反應速率提高。2)提高反應轉化率。膜生物反應器可使產物或副產物從反應區連續地分離出來,打理反應的平衡,從而可大大地提高反應轉化率,增加產率或處理能力,過程能耗低,效率高。3)簡化生產步驟。膜生物反應器使反應和分離在同一個步驟里完成,簡化了生產步驟,減少了勞動量,提高了勞動效率。4)截留生物催化劑,使細胞或酶在高濃度下進行。5)減少了能耗,節約了成本。但是,在生物冶金領域,膜生物浸出反應器卻鮮見報道,目前有報道利用膜生物浸出反應器浸出鎳鉬礦,鎳和鉬的浸出率高于相同條件下的柱浸。未來若能進一步加強這方面的研究,MBR必將在生物浸出領域大有作為。

(編輯:wlgc0812)

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