生物濕法冶金前景展望

生物濕法冶金前景展望

C.L.Brierley在“18th International Biohydrometallurgy Symposium,IBS2009,Bariloche-Argentina”上發(fā)表論文,介紹了生物濕法冶金技術(shù)的發(fā)展前景。

生物浸出,也稱作礦物生物氧化,與生物修復(fù)一起被廣泛應(yīng)用于原生硫化礦、復(fù)雜礦石、難處理硫化物金精礦的堆浸及酸性礦坑水的處理,其新領(lǐng)域是處理大量硫化物、硅酸鹽礦物以及未來的原地浸出。

金屬的價格在過去10 a里呈現(xiàn)出戲劇性變化——在增長到一個史無前例的價格之后隨之而來的是賤金屬價格隨生產(chǎn)成本的增加而陡然下降,隨后在一段時期內(nèi)始終不穩(wěn)定。這些戲劇性變化對全球礦業(yè)有明顯影響,表現(xiàn)在金屬價格上是忽高忽低。當(dāng)金屬價格下降、成本增加或二者都有時,高成本礦山就會關(guān)閉,產(chǎn)量縮減,也會改變計劃處理更高品位礦石,研發(fā)費(fèi)用通常會大大縮減。此時,生物技術(shù)因比其他技術(shù)需要更少的資金及生產(chǎn)成本而在礦業(yè)循環(huán)的低谷期更為經(jīng)濟(jì),即在采礦工業(yè)處于蕭條時期更傾向于采用生物濕法冶金工藝。

當(dāng)然,金屬價格不是促進(jìn)生物濕法冶金技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的唯一因素。其他因素還有：·生產(chǎn)成本——由于能源成本逐步增長,采礦、加工以及環(huán)境成本也都大幅度增長,而生物濕法冶金技術(shù)相比于其他技術(shù)耗能更少,可以潛在地降低工業(yè)生產(chǎn)成本;此外,生物濕法冶金工藝省去了與冶煉、精煉有關(guān)的工程費(fèi)用,以及與含有雜質(zhì)的冶煉供料有關(guān)的潛在費(fèi)用;根據(jù)需求與地點(diǎn)不同,硫酸的價格是不斷變化的,采用生物方法就地制酸可以節(jié)省或降低酸的費(fèi)用?！さV床無法采用常規(guī)方法開采甚至很難開采時——如次生硫化銅礦床,由于礦床規(guī)模太小或太遠(yuǎn),或更復(fù)雜,則采用生物氧化技術(shù)更為適宜?！ぷ畲蠡矛F(xiàn)有投資——很多銅生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)建設(shè)了溶劑萃取-電積廠,這是最重要的投資,采用生物浸出技術(shù)處理硫化銅礦可以充分利用這些設(shè)施?！げ傻V生產(chǎn)的環(huán)境許可是一項(xiàng)長期而艱難的工作,而生物濕法冶金工藝在礦物加工和廢水處理方面相比于傳統(tǒng)技術(shù)有更大的環(huán)境優(yōu)勢。某些情況下,生物加工技術(shù)被看做是“綠色”技術(shù)。

生物濕法冶金技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化應(yīng)用會遇到多種障礙與問題：

·時間——調(diào)研、開發(fā)、試生產(chǎn)、工業(yè)化應(yīng)用所需時間或許達(dá)10 a甚至20 a之久?！傩浴锛庸ず徒饘偕镄迯?fù)技術(shù)通常具有專屬性,因此,幾乎每種方法都需要現(xiàn)場檢驗(yàn)甚至大規(guī)模驗(yàn)證,現(xiàn)場檢驗(yàn)和大規(guī)模驗(yàn)證不但花費(fèi)高昂而且非常耗時。·風(fēng)險——新技術(shù)無論是生物技術(shù)、物理/化學(xué)技術(shù)都有成功的可能性。工業(yè)化開發(fā)新技術(shù)是有風(fēng)險的。技術(shù)失敗不僅會有經(jīng)濟(jì)損失,也會造成開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的個人及機(jī)構(gòu)、涉及最終設(shè)計和試運(yùn)行的工程公司以及礦業(yè)公司的聲譽(yù)損失?！ね顿Y成本——一項(xiàng)新技術(shù)通常需要大量投資,因?yàn)閷?shí)際的生物濕法冶金工藝的前端和末端都需要新的單元操作過程。如,智利丘基卡馬塔礦山BioCOP示范廠年產(chǎn)量2萬t,約需6 000萬美元。當(dāng)然,一個完整的工廠會需要更高的成本?！ぶR產(chǎn)權(quán)——在金屬生產(chǎn)過程中,生物濕法冶金技術(shù)許可費(fèi)用或技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用很難商議,因?yàn)橛绊懮a(chǎn)的很多因素都不是技術(shù)擁有者可以控制的?！けｋU——礦山所有者也許會被要求為采礦生產(chǎn)與環(huán)境生物技術(shù)投保。對于如生物堆浸或環(huán)境凈化這樣的過程,保險是很難策劃的,因?yàn)榫哂泻軓?qiáng)的變化性,不易監(jiān)測與控制。同時,礦山擁有者同時也“擁有”風(fēng)險。礦業(yè)公司在這一過程中花費(fèi)巨大,不論是一個礦物加工流程還是環(huán)境技術(shù)都要控制工廠原料的質(zhì)量,并且控制加工全過程。·經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員的可用性——金屬價格的明顯下降幾乎總會導(dǎo)致采礦工業(yè)減少研發(fā),也就意味著減少專業(yè)技術(shù)人員的數(shù)量,但經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇時,那些人已經(jīng)不再具有高效率,并且合作記憶也已經(jīng)消失。要使經(jīng)驗(yàn)不足的專業(yè)人員掌握這項(xiàng)技術(shù)并了解歷史發(fā)展過程則需要數(shù)年時間。

生物濕法冶金技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用也會遇到技術(shù)上的挑戰(zhàn)：

·原生硫化礦的堆浸——最近,黃銅礦的生物堆浸研究取得了一些進(jìn)展,但是仍需要更多的研發(fā)來全面了解原生硫化礦的浸出條件及如何控制浸出條件?！ど锒呀Ｐ偷拈_發(fā)、整合與驗(yàn)證——在堆浸的很多方面都已經(jīng)建立了數(shù)學(xué)模型,如水文學(xué)和熱平衡學(xué)模型,但是有關(guān)生物堆浸方面仍需要可靠的模型。為了全面開發(fā)堆浸模型,必須用現(xiàn)有的工業(yè)開采數(shù)據(jù)來整合與驗(yàn)證。驗(yàn)證模型所需的一些必要的資料可能有些還未采集到?！ご紊蚧~礦的堆浸——盡管次生硫化銅礦的破碎堆浸技術(shù)已經(jīng)廣泛使用了10余年,但是依然存在一些生產(chǎn)問題：微生物種群在反應(yīng)堆中的生長時間;礦石接種;整個浸出過程中的通風(fēng)條件;堆浸過程中要保持的溫度;硫化物礦物的氧化速度、黃鐵礦的氧化作用;氧化還原電位、p H值、金屬的溶解量與微生物/礦石分界面之間的關(guān)系;復(fù)雜多金屬礦石、硫化礦、硅酸鹽礦石的堆浸條件;礦石中存在磁黃鐵礦時如何嚴(yán)格控制其在反應(yīng)中迅速釋放的大量熱量及酸耗;是否可以應(yīng)用微生物技術(shù)控制地下礦床原地浸出時的浸出液?是否可以利用微生物來提高地下礦床的滲透率?某些礦物原地浸出技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可能還需要較長時間,但圍繞這種方法開始基本理論研究并不為時尚早;·采用生物轉(zhuǎn)盤治理在黃金生產(chǎn)中產(chǎn)生的含氰化物、硫氰酸鹽、金屬的污染水可以節(jié)省大量資金;采用生物技術(shù)穩(wěn)定含硫化物廢石與尾礦,防止形成酸性礦坑水等還需要有更多的新想法。

將來,生物濕法冶金技術(shù)在礦山生產(chǎn)與修復(fù)方面會發(fā)揮更重要的作用。

[唐維維摘譯自《Hydrometallurgy》2010,104(3/4)：324-328]