权利要求
1.一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)微纳米气泡的生成：在浸出液输送管道上安装微反应器，通入氧气或空气，将浸出液在一定压力下通过微反应器，生成含有微纳米气泡的浸出液;
b)含气浸出液的输送：将含有微纳米气泡的浸出液输送至矿石堆浸区域，使其在堆浸过程中与矿石充分接触;
c)堆浸过程的强化：利用微纳米气泡的高渗透性和高传质特性，促进浸出液渗入矿石颗粒的细小缝隙，增强氧化反应，提高金属的浸出速率。
2.根据权利要求1所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述步骤a)中，微反应器采用多孔介质、射流空化或旋涡空化方式生成微纳米气泡，压力范围为0.1-0.5MPa。
3.根据权利要求1所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述步骤a)中，浸出液为氰化物溶液、硫酸溶液或其他适用于目标金属的浸出剂。
4.根据权利要求3所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述氰化物溶液为金矿浸出，NaCN浓度为0.02%-0.1%，用量为1-5m3/吨矿石;
所述硫酸溶液为铜矿浸出，H2SO4浓度为3-10%，用量为2-8m3/吨矿石;
所述其他浸出剂，如硫脲金矿浸出的浓度为0.5-2.0%，氨水铜矿浸出的浓度为2-8%。
5.根据权利要求1所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述步骤b)中，
矿石堆浸区域指经过预处理的金属矿石堆积区，包含以下部分：
堆浸基垫层：由防渗材料HDPE膜或黏土层铺设的底层，防止浸出液渗漏;
矿石堆体：矿石按粒径分层堆砌形成的高渗透性矿堆，高度通常为3-10米;
喷淋区：浸出液通过滴灌或喷淋系统覆盖的矿堆表层区域;
渗滤收集区：位于堆浸基垫层下方的浸出液收集沟渠或管道系统。
6.根据权利要求5所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述预处理为破碎、分级、堆砌;
所述喷淋速率为5-15L/m2·h，优选为8-12L/m2·h。
7.根据权利要求1所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述步骤b)中，
堆浸时间：根据矿石类型和目标金属含量调整，通常为15-60天;
金矿：20-40天;
铜矿：30-60天。
8.根据权利要求1所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，其特征在于，所述步骤b)中，
矿石粒径为0-50mm，金矿优选为0-20mm，铜矿优选为0-30mm;
矿石金属含量：
金矿：0.5-3.0g/t;
铜矿：0.3-1.5%。
9.一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的系统，其特征在于，包括：浸出液储罐、微反应器、气体供应装置、输送管道、堆浸场;其中，
所述浸出液储罐：用于存储浸出液;
所述微反应器：用于生成含有微纳米气泡的浸出液;
所述气体供应装置：用于为微反应器提供氧气或空气;
所述输送管道：用于将含气浸出液输送至堆浸场;
所述堆浸场：用于放置待处理的金属矿石堆。
10.根据权利要求9所述的一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的系统，其特征在于，所述微反应器安装在浸出液输送管道上。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及矿物资源的湿法冶金领域，尤其涉及一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法及系统。
背景技术
[0002]堆浸是一种经济有效的金属回收方法，特别适用于低品位、大规模的金属矿石。然而，在实际的堆浸过程中，存在浸出效率低、浸出时间长、药剂消耗大等问题。这主要由于矿石中有价值金属的赋存状态复杂，矿石颗粒的孔隙和裂隙不均匀，以及浸出液在矿堆中的渗透性差，导致浸出过程的传质效率低下。
[0003]近年来，微纳米气泡技术作为一种新型的强化传质手段，已在水处理、浮选等领域取得了显著的效果。微纳米气泡由于其尺寸小、比表面积大、表面带电、在水中寿命长等特性，可以显著提高液-固界面的传质效率。然而，将微纳米气泡技术应用于金属矿石的堆浸过程，尚缺乏系统的研究和应用。
[0004]因此，提供一种可以提高金属的浸出速率，缩短浸出时间，降低生产成本的方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法及系统。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
[0007]一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，包括如下步骤：
[0008]a)微纳米气泡的生成：在浸出液输送管道上安装微反应器，通入氧气或空气，将浸出液在一定压力下通过微反应器，生成含有微纳米气泡的浸出液;
[0009]b)含气浸出液的输送：将含有微纳米气泡的浸出液输送至矿石堆浸区域，使其在堆浸过程中与矿石充分接触;
[0010]c)堆浸过程的强化：利用微纳米气泡的高渗透性和高传质特性，促进浸出液渗入矿石颗粒的细小缝隙，增强氧化反应，提高金属的浸出速率。
[0011]优选的，所述步骤a)中，微反应器采用多孔介质、射流空化或旋涡空化方式生成微纳米气泡，压力范围为0.1-0.5MPa。
[0012]优选的，所述步骤a)中，浸出液为氰化物溶液、硫酸溶液或其他适用于目标金属的浸出剂。
[0013]优选的，所述氰化物溶液为金矿浸出，NaCN浓度为0.02%-0.1%，用量为1-5m3/吨矿石;
[0014]所述硫酸溶液为铜矿浸出，H2SO4浓度为3-10%，用量为2-8m3/吨矿石;
[0015]所述其他浸出剂，如硫脲金矿浸出的浓度为0.5-2.0%，氨水铜矿浸出的浓度为2-8%。
[0016]优选的，所述步骤b)中，矿石堆浸区域指经过预处理的金属矿石堆积区，包含以下部分：
[0017]堆浸基垫层：由防渗材料HDPE膜或黏土层铺设的底层，防止浸出液渗漏;
[0018]矿石堆体：矿石按粒径分层堆砌形成的高渗透性矿堆，高度通常为3-10米;
[0019]喷淋区：浸出液通过滴灌或喷淋系统覆盖的矿堆表层区域;
[0020]渗滤收集区：位于堆浸基垫层下方的浸出液收集沟渠或管道系统。
[0021]优选的，所述预处理为破碎、分级、堆砌;
[0022]所述喷淋速率为5-15L/m2·h，优选为8-12L/m2·h。
[0023]优选的，所述步骤b)中，
[0024]堆浸时间：根据矿石类型和目标金属含量调整，通常为15-60天;
[0025]金矿：20-40天;
[0026]铜矿：30-60天。
[0027]优选的，所述步骤b)中，
[0028]矿石粒径为0-50mm，金矿优选为0-20mm，铜矿优选为0-30mm;
[0029]矿石金属含量：
[0030]金矿：0.5-3.0g/t;
[0031]铜矿：0.3-1.5%。
[0032]一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的系统，包括：浸出液储罐、微反应器、气体供应装置、输送管道、堆浸场;其中，
[0033]所述浸出液储罐：用于存储浸出液;
[0034]所述微反应器：用于生成含有微纳米气泡的浸出液;
[0035]所述气体供应装置：用于为微反应器提供氧气或空气;
[0036]所述输送管道：用于将含气浸出液输送至堆浸场;
[0037]所述堆浸场：用于放置待处理的金属矿石堆。
[0038]优选的，所述微反应器安装在浸出液输送管道上。
[0039]本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0040](1)提高浸出效率：微纳米气泡增强了浸出液的渗透性和氧化能力，促进了金属的溶解，提高了浸出率;
[0041](2)缩短浸出时间：强化的传质过程加速了反应速率，促进浸出液中溶质的内扩散和外扩散过程，使得达到目标浸出率的时间缩短;
[0042](3)降低生产成本：由于浸出时间缩短、药剂消耗降低，整体生产成本得到下降;
[0043](4)环保效益：减少了药剂的使用量和排放量，降低了对环境的影响;
[0044](5)提高氧化能力：微纳米气泡具有高比表面积，能够提高氧气在浸出液中的溶解度和传质速率，增强氧化反应的效率;
[0045](6)广阔的应用前景和推广价值：具有操作简单，适用于金矿、铜矿等多种金属矿石的堆浸过程，具有广阔的应用前景和推广价值。
附图说明
[0046]图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0047]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]如图1所示，本发明公开了一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的方法，包括如下步骤：
[0049]a)微纳米气泡的生成：在浸出液输送管道上安装微反应器，通入氧气或空气，将浸出液在一定压力下通过微反应器，生成含有微纳米气泡的浸出液;
[0050]b)含气浸出液的输送：将含有微纳米气泡的浸出液输送至矿石堆浸区域，使其在堆浸过程中与矿石充分接触;
[0051]c)堆浸过程的强化：利用微纳米气泡的高渗透性和高传质特性，促进浸出液渗入矿石颗粒的细小缝隙，增强氧化反应，提高金属的浸出速率。
[0052]步骤a)中，微反应器采用多孔介质、射流空化或旋涡空化方式生成微纳米气泡，压力范围为0.1-0.5MPa。
[0053]步骤a)中，浸出液为氰化物溶液、硫酸溶液或其他适用于目标金属的浸出剂。
[0054]氰化物溶液为金矿浸出，NaCN浓度为0.02%-0.1%，用量为1-5m3/吨矿石;
[0055]所述硫酸溶液为铜矿浸出，H2SO4浓度为3-10%，用量为2-8m3/吨矿石;
[0056]所述其他浸出剂，如硫脲金矿浸出的浓度为0.5-2.0%，氨水铜矿浸出的浓度为2-8%。
[0057]步骤b)中，矿石堆浸区域指经过预处理的金属矿石堆积区，包含以下部分：
[0058]堆浸基垫层：由防渗材料HDPE膜或黏土层铺设的底层，防止浸出液渗漏;
[0059]矿石堆体：矿石按粒径分层堆砌形成的高渗透性矿堆，高度通常为3-10米;
[0060]喷淋区：浸出液通过滴灌或喷淋系统覆盖的矿堆表层区域;
[0061]渗滤收集区：位于堆浸基垫层下方的浸出液收集沟渠或管道系统。
[0062]预处理为破碎、分级、堆砌;
[0063]喷淋速率为5-15L/m2·h，优选为8-12L/m2·h。
[0064]步骤b)中，堆浸时间：根据矿石类型和目标金属含量调整，通常为15-60天;
[0065]金矿：20-40天;
[0066]铜矿：30-60天。
[0067]步骤b)中，矿石粒径为0-50mm，金矿优选为0-20mm，铜矿优选为0-30mm;
[0068]矿石金属含量：
[0069]金矿：0.5-3.0g/t;
[0070]铜矿：0.3-1.5%。
[0071]本发明还公开了一种利用微纳米气泡提高金属矿石堆浸效率的系统，包括：浸出液储罐、微反应器、气体供应装置、输送管道、堆浸场;其中，
[0072]浸出液储罐：用于存储浸出液;
[0073]微反应器：用于生成含有微纳米气泡的浸出液;
[0074]气体供应装置：用于为微反应器提供氧气或空气;
[0075]输送管道：用于将含气浸出液输送至堆浸场;
[0076]堆浸场：用于放置待处理的金属矿石堆。
[0077]微反应器安装在浸出液输送管道上。
[0078]实施例1：金矿堆浸过程中的应用
[0079]1.准备工作：
[0080]矿石准备：选取含金量为1.5g/t的低品位金矿石，破碎至粒径为0-20mm，堆积在堆浸场地上，堆高5米;
[0081]浸出液制备：配制浓度为0.05%的氰化钠(NaCN)溶液作为浸出液。
[0082]2.微纳米气泡生成：
[0083]设备配置：在浸出液输送管道上安装微反应器，选用射流空化方式，操作压力为0.3MPa;
[0084]气体供应：采用工业纯氧气，供气压力为0.35MPa，气液比为1:20;
[0085]生成含气浸出液：浸出液通过微反应器，与氧气充分接触，生成含有高浓度微纳米氧气泡的浸出液。
[0086]3.堆浸过程：
[0087]浸出液喷淋：将含气浸出液通过喷淋系统均匀地洒在矿石堆表面，喷淋速率为10L/m2·h;
[0088]渗滤收集：浸出液在重力作用下渗透矿石堆，溶解金后在堆底部收集;
[0089]循环使用：收集的富液送至金回收系统，尾液经处理后返回浸出液储罐循环使用。
[0090]4.结果分析：
[0091]浸出率提高：经过30天的堆浸，金的浸出率达到85%，比传统方法提高了10个百分点;
[0092]浸出时间缩短：达到相同浸出率所需时间减少了20%;
[0093]氰化物消耗降低：氰化物的单位矿石消耗量降低了15%;
[0094]实施例2：铜矿堆浸过程中的应用
[0095]1.准备工作：
[0096]矿石准备：选取含铜量为0.5%的氧化铜矿石，破碎至粒径为0-30mm，堆积在堆浸场地上，堆高6米;
[0097]浸出液制备：配制浓度为5%的硫酸溶液作为浸出液。
[0098]2.微纳米气泡生成：
[0099]设备配置：在浸出液输送管道上安装多孔介质微反应器，操作压力为0.2MPa;
[0100]气体供应：采用空气作为气源，供气压力为0.25MPa，气液比为1:15;
[0101]生成含气浸出液：浸出液通过微反应器，与空气充分混合，生成含有微纳米气泡的浸出液。
[0102]3.堆浸过程：
[0103]浸出液喷淋：将含气浸出液均匀喷洒在铜矿石堆上，喷淋速率为8L/m2·h。
[0104]渗滤收集：浸出液渗透矿石堆，溶解铜后在堆底部收集;
[0105]循环使用：收集的富液送至铜电积回收系统，尾液经处理后循环使用。
[0106]4.结果分析：
[0107]浸出率提高：经过40天的堆浸，铜的浸出率达到75%，比传统方法提高了12个百分点;
[0108]酸消耗降低：硫酸的单位矿石消耗量降低了10%;
[0109]环境效益：尾液中污染物浓度降低，降低尾液处理负担。
[0110]实施例3：硫化铜矿堆浸(添加硫脲强化)
[0111]矿石参数：
[0112]含铜量1.2%(硫化铜)，粒径0-30mm，堆高7米。
[0113]浸出液配制：
[0114]硫酸浓度8%+硫脲0.8%(复合浸出剂)。
[0115]微纳米气泡生成：
[0116]微反应器类型：旋涡空化，压力0.4MPa，气液比1:10(氧气)。
[0117]堆浸过程：
[0118]喷淋速率12L/m2·h，浸出时间50天。
[0119]结果：铜浸出率达82%(传统方法为65%)，酸耗降低18%。
[0120]实施例4：低品位金矿堆浸(硫脲替代氰化物)
[0121]矿石参数：
[0122]含金量0.8g/t，粒径0-15mm，堆高4米。
[0123]浸出液配制：
[0124]硫脲浓度1.5%，硫酸浓度0.5%。
[0125]微纳米气泡生成：
[0126]微反应器类型：多孔陶瓷，压力0.25MPa，气液比1:18(空气)。
[0127]堆浸过程：
[0128]喷淋速率10L/m2·h，浸出时间35天。
[0129]结果：金浸出率达78%(传统氰化法为65%)，硫脲消耗降低12%。不同浸出剂浓度对金浸出率的影响如表1所示;
[0130]表1：
[0131]
[0132]通过上述实施例，可以看出本发明利用微纳米气泡技术，在金属矿石的堆浸过程中，显著提高了浸出效率，缩短了浸出时间，降低了药剂消耗，具有显著的经济效益和环境效益。
[0133]以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
说明书附图(1)
