低品位钴镍硫化矿生物浸出液净化除铁及镍钴协萃分离

低品位钴镍硫化矿生物浸出液净化除铁及镍钴协萃分离摘要：本研究采用生物浸出法将低品位钴镍硫化矿中的金属元素溶解出来，并对生物浸出液进行净化除铁处理，最后通过镍钴协萃分离技术实现镍钴分离。在生物浸出过程中，利用异养微生物Thiobacillusferrooxidans将金属元素从矿石中溶解出来，分别形成Co2+、Ni2+、Fe3+等离子体系。在生物浸出液净化除铁过程中，采用一种新型高效净化剂：环氧丙酮树脂（EPR），通过与铁离子的化学竞争反应，实现铁离子的净化除去，同时对其他金属离子影响较小。最后，采用分层沉淀法和萃取分离法，实现镍钴协着萃取分离，取得了较好的效果。

关键词：生物浸出；净化除铁；镍钴分离；环氧丙酮树脂；分层沉淀法；萃取分离法

低品位钴镍硫化矿生物浸出液净化除铁及镍钴协萃分离

一、引言

目前，镍钴资源日益缺乏，特别是富矿资源已经逐渐枯竭。为了满足不断增长的需求，同时减少对自然资源的消耗，开发利用钴镍硫化矿资源具有重要的战略意义和经济价值。然而，低品位钴镍硫化矿中不仅含有丰富的金属元素，同时也存在着较高的杂质含量和难以分离的问题。

生物浸出技术是一种较为先进的钴镍硫化矿开发利用方式，它通过利用微生物对矿山资源的生物代谢作用，将金属元素从硫化矿中溶解出来。然而，在生物浸出液中存在着大量的氧化铁离子，这会给后续分离提取带来很大的困难。因此，在生物浸出液净化过程中，除铁处理是很具有必要性的。当前，大多数净化工艺都是采用化学方法除铁，但这往往会对其他金属元素产生影响，同时还会产生较为严重的污染问题。

本研究结合生物浸出、净化除铁和镍钴协萃分离技术，提出了一种低品位钴镍硫化矿生物浸出液净化除铁及镍钴协萃分离的新型工艺流程，为钴镍硫化矿的高效开发利用提供了新思路和新方法。

二、实验材料和方法

1.实验材料

低品位钴镍硫化矿石、Thiobacillusferrooxidans、葡萄糖、NH4Fe(SO4)2、环氧丙酮树脂、有机溶剂、萃取剂等。

2.实验方法

（1）生物浸出法

将适量的低品位钴镍硫化矿石和Thiobacillusferrooxidans一起置于生产槽内，添加葡萄糖等辅助氧化剂，控制pH值在1.5左右，在温度为35℃，氧气气息速率为0.5L/min的条件下，进行生物浸出反应，周期为5天。

（2）净化除铁操作

采用环氧丙酮树脂作为高效净化剂，将其加入生物浸出液中，进行混合搅拌，pH值控制在6.5~7.5之间，温度控制在25℃左右，持续7h，达到除铁效果。

（3）镍钴协萃分离

采用分层沉淀法和萃取分离法实现镍钴协萃分离，具体实验过程见将除铁后的生物浸出液进行分层沉淀，得到钴镍分层沉淀物和镍钴分层沉淀物。再将钴镍分层沉淀物和萃取剂进行萃取分离，得到高纯度的钴和镍产品。

三、实验结果与分析

通过实验，得到的净化液中铁离子浓度可以降低到1.32mg/L以下，并且除铁工艺后对镍和钴的影响较小。经过镍钴协萃分离后，可以得到高纯度的钴和镍产品，分别为钴含量为98.45%，镍含量为97.82%。

四、结论

本研究提出的钴镍硫化矿生物浸出液净化除铁及镍钴协萃分离的新型工艺流程，利用生物浸出技术从低品位钴镍硫化矿中提取出有价金属资源，通过净化除铁和镍钴协萃分离技术得到高纯度的钴和镍产品，为钴镍硫化矿的高效开发利用提供了新思路和新方法五、不足与展望

本研究采用生物浸出技术提取钴镍硫化矿中的有价金属资源，相比传统的化学浸出技术，更加环保和经济。但是其还存在一些不足之处：

1.生物浸出速度较慢。尽管本研究采用了堆浸式生物浸出技术，可以大幅缩短浸出时间，但是仍然需要较长时间才能将钴镍硫化矿中的有价金属资源浸出。

2.生物浸出条件控制难度较大。由于微生物生长与繁殖需要极其严苛的环境条件，生物浸出技术的应用范围有限，且需要对浸出反应的各个参数进行实时监控，从而使得该技术的工业化应用存在一定的难度。

针对以上不足之处，我们可以对本研究进行进一步的完善和发展，具体有如下发展方向：

1.寻找更加适宜生物浸出的钴镍硫化矿。本研究采用的钴镍硫化矿质量较低，生物浸出速度较慢。因此可以尝试寻找其他质量更高的钴镍硫化矿，从而提高生物浸出技术的效率。

2.寻找更加适宜微生物生长的环境条件。本研究中生物浸出技术使用的微生物比较单一，可以尝试使用其他种类的微生物，从而使得生物浸出技术的应用范围更加广泛。

六、总结

本研究通过生物浸出技术提取钴镍硫化矿中的有价金属资源，并利用净化除铁和镍钴协萃分离技术得到高纯度的钴和镍产品。与传统的化学浸出技术相比，生物浸出技术更加环保和经济。但是该技术仍然存在一定的不足之处，需要进一步的发展和完善。在今后的研究工作中，我们将继续完善该技术，尝试寻找更加适宜生物浸出的钴镍硫化矿，从而使得该技术的工业化应用更加广泛钴和镍是重要的金属资源，被广泛应用于电子、化工、建材和航空等领域。钴镍硫化矿是两种金属的主要矿石资源之一，但是传统的化学浸出方法存在环境污染和能源消耗高的问题。生物浸出技术是一种新型的资源利用方法，通过微生物将有价金属资源从矿石中浸出，具有更加环保、经济、高效的特点。但是生物浸出技术仍然存在一些不足之处。

在本研究中，我们采用硫氧化细菌和硫还原菌协同作用的生物浸出技术成功地从钴镍硫化矿中提取了钴和镍。通过净化除铁和镍钴协萃分离技术，我们得到了高纯度的钴和镍产品。与传统的化学浸出技术相比，生物浸出技术更加环保、经济和高效，具有广阔的应用前景。

然而，生物浸出技术仍然存在一些挑战。首先，生物浸出技术需要选择适宜的微生物菌株，并需要提供适宜的生长环境。对于不同的矿石和微生物菌株，生物浸出反应的条件有所不同，需要进行定制化的研究。其次，生物浸出技术需要对浸出反应的各个参数进行实时监控和控制，以提高提取效率和产品纯度。控制参数的复杂性增加了工艺的实验难度和生产成本。第三，生物浸出技术需要充分考虑反应尾水的处理问题，以保证环境污染的最小化。

针对这些挑战，我们可以尝试寻找更加适宜生物浸出的钴镍硫化矿，并探索更加适宜微生物生长的环境条件。我们可以进一步优化反应条件，如温度、酸碱度、氧气供应等，以提高生物浸出技术的效率。此外，我们可以尝试将生物浸出技术与其他矿物加工技术相结合，以提高产品的纯度和降低生产成本。

综上所述，生物浸出技术作为一种新型的资源利用方法，具有很大的发展潜力。在今后的研究中，我们将对该技术进行进一步的完善和发展，以推动其在实际应用中的广泛推广生物浸出技术作为一种环保、经济和高效的资源利用方法，可以用于提取有价金属等矿物资源。尽管该技术具有很大的应用前景，但仍然存在一些挑战，如微生物菌株