CN102051479B - 常温嗜酸浸矿菌及高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法 - Google Patents

常温嗜酸浸矿菌及高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了常温嗜酸浸矿菌及高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法。常温嗜酸浸矿菌为氧化亚铁硫杆菌DBS02(Thiobacillus ferrooxidans strain DBS02)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2010323。所述方法是：将矿石碎磨至80目，加入含有嗜酸浸矿菌的生物搅拌浸出***内进行生物搅拌浸出，矿浆浓度为15～25％(g/ml)，外加4～10g/l亚铁离子，稀硫酸调节pH值稳定于1.8～2.4，通过8～10天的浸出，矿石中铜的浸出率达到84％以上。本发明能有效浸出高砷高品位原生硫化铜矿的铜，无需超细研磨，具有高效节能、环保的优点。

Description

常温嗜酸浸矿菌及高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法
技术领域
本发明涉及浸矿菌和难选冶铜矿的技术领域，具体涉及常温嗜酸浸矿菌及高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法。 
背景技术
高品位、易浮选铜矿逐渐减少，低品位、难选冶铜矿日益受到重视。传统铜矿的冶炼工艺是经过矿石破碎、磨矿、浮选，对所浮选到的精矿再进行火法冶金得到金属铜。低品位铜矿现在也已经有比较成熟的技术开发利用，取得显著的经济效益；而难选冶铜矿，尤其是高含砷量的原生铜矿，浮选工艺流程长而复杂，此外还存在生产成本高、能耗大、环境污染严重等难题，采用现有的传统冶炼工艺根本无法取得经济效益。因此，提供一种经济效益好，环境友好型的高效新工艺势在必行。 
发明内容
本发明第一个目的是提供一株在常温下有高效浸矿能力的常温嗜酸浸矿菌，该菌与已有的浸矿菌相比，在常温下即有非常高的浸矿能力，无需高温运行，节省大量运行成本，且对重金属有高耐受性，在高达48g/l的铜离子浓度下依然保持高活性。 
本发明的常温嗜酸浸矿菌名称为氧化亚铁硫杆菌DBS02(Thiobacillus ferrooxidans strain DBS02)，于2010年11月30日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M 2010323；保藏单位地址为中国·武汉·武汉大学。 
本发明另一个目的是提供高砷高品位原生硫化铜矿的生物搅拌浸出方法，该方法无需经过浮选除砷，矿石不需超细磨，节省大量经济成本。该方法具体包括如下步骤： 
(1)矿山开采出来的矿石经过碎磨至80目，然后加入到调节池中，加水配制矿浆浓度为15～25％(g/ml)，用稀硫酸调节pH值为1.8～2.4； 
(2)在氧化亚铁硫杆菌DBS02培养池中加亚铁离子和步骤(1)中矿石经1+1硫酸的物理浸出所得的浸出液，扩大培养嗜酸浸矿菌，得菌液； 
(3)将步骤(1)所得的矿浆和步骤(2)所得的菌液泵入生物搅拌浸出***内进行生物搅拌浸出。 
上述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，步骤(3)中，生物搅拌浸出的矿浆浓度为15～25％(g/ml)，浸出温度要控制在25～35℃，浸出过程中矿浆pH值为1.8～ 2.4，浸出过程中还向生物搅拌浸出***不断通入空气。 
上述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，所述高砷高品位原生硫化铜矿的主要成分是砷黝铜矿，矿石中铜的平均质量分数达到31.8％，砷的平均质量分数达到4.8％，铁的平均质量分数仅1.8％。 
上述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，步骤(3)中经过生物搅拌浸出后的浸出液中砷离子含量为0.3～0.6g/l，只有3～7％的砷溶解出来，剩余的砷都在矿碴中。 
上述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，步骤(1)中矿山开采出来的矿石经过粗碎、中细碎和细磨至80目。 
上述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，所述高砷高品位原生硫化铜矿经过细磨后，其粒径小于0.18mm。 
上述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，步骤(3)中矿浆的溶解氧要大于2mg/l，矿浆经过生物搅拌浸出***搅拌浸出8～10天，铜的浸出率达到84％以上。 
生物搅拌浸出***可以包括多级生物氧化槽，生物氧化槽包括矿浆进口和出口，生物氧化槽内设有加热和冷凝***、充氧设备和搅拌设备，以保证生物搅拌浸出***运行稳定，提高反应器浸出效率。 
该方法利用的功能菌是从大宝山尾矿坝废矿堆分离驯化得到的常温浸矿菌。经过16SrDNA及PCR-DGGE技术分析，该浸矿菌和Acidithiobacillus ferrooxidans相似度达到99％，因此鉴定为氧化亚铁硫杆菌，在浸出过程中起主要作用。在浸出过程中，由于矿石的含铁量很低，必须加入一定的亚铁离子(4～10g/l)，才能保持细菌的活性和浸出效果。 
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：所述的高砷高品位原生硫化铜矿经过细磨后，其粒径小于0.18mm，无需超细磨，节省大量的运行成本。使用的浸矿菌在常温(25～35℃)下即有非常高的浸矿能力，无需高温运行，节省大量运行成本，且对重金属有高耐受性，在高达48g/l的铜离子浓度下依然保持高活性。经过生物搅拌浸出后的浸出液中砷离子含量仅为0.3～0.6g/l，即只有3～7％左右的砷溶解出来，剩余的砷都在矿碴中，经过处理后可以妥善安置。总的来说，本发明开辟高砷高品位原生铜矿的生物搅拌浸出新方法，为传统火法冶金工艺无法冶炼的难选冶铜矿提供了出路，提高矿产资源综合利用水平，在降低生产成本，提高经济效益的前提下，减少对环境污染。本发明除了特别适用于高砷高品位铜矿，对于一般的高品位铜矿也是非常有效。 
附图说明
图1显示为氧化亚铁硫杆菌DBS02的透射电镜图。 
具体实施方式
如图1所示，在透视电镜观察下该浸矿菌(氧化亚铁硫杆菌DBS02 CCTCC NO：M2010323)为杆状，细胞两端圆形，有侧长鞭毛，菌体大小2～2.1μm×0.5～0.6μm。 
本实施方式中，先进行采矿，矿石为高含砷量铜矿，经破碎细磨工序，粒度控制在粒径＜0.18mm，用水调制矿浆浓度为15～25％(g/ml)，再用1+1硫酸调节矿浆的pH值稳定于1.8～2.4，取上清液得浸出液，在氧化亚铁硫杆菌DBS02培养池中加亚铁离子和所得的浸出液，扩大培养嗜酸浸矿菌，将所得的菌液和所得矿浆泵入到生物搅拌浸出***，进行生物搅拌浸出。生物搅拌浸出***可以包括三级生物搅拌反应器(也称为生物氧化槽)，矿浆从生物氧化槽一边进去，从一边出来，生物氧化槽内设有搅拌***、加热和冷凝***和曝气装置；矿浆在第一级氧化槽停留时间5天左右，在第二级和第三级的停留时间都是2天左右，采用多级生物氧化槽可以使浸出效果更好；多级反应槽抗冲压能力强，整个***不易崩溃，运行稳定。 
以下结合实例对本发明作进一步说明。 
某矿山未开发的高砷高品位原生硫化铜矿主要成分为砷黝铜矿，矿石中铜的平均质量分数达到31.8％，砷的平均质量分数达到4.8％，铁的平均质量分数仅有1.8％左右。 
(1)将矿石经过粗碎、中细碎和细磨至80目(粒径小于0.18mm)，然后用自来水配成15～25％(g/ml)矿浆浓度，用1+1硫酸调节矿浆pH值稳定于1.8～2.4。 
(2)矿石经过1+1硫酸的物理浸出后，所得的浸出液已经含有嗜酸浸矿菌生长所需要的营养物质，把浸出液泵入菌培养池中，并加4～10g/l亚铁离子，放大培养细菌。 
(3)按照15-25％矿浆浓度把pH＝1.8～2.4的矿浆和菌液泵入生物搅拌浸出***，经过搅拌浸出8～10天，铜的浸出率达到84％以上。浸出结束后，分离浸出液和矿碴。经过生物搅拌浸出后的浸出液中只含有0.3～0.6g/l的砷离子，即只有3～7％左右的砷溶解出来，剩余的砷都在矿碴中，经过处理后可以妥善安置。在生物搅拌浸出过程中，需要定时监测各级反应器内矿浆pH值、温度、溶解氧量、重金属离子浓度和细菌含量。矿浆的pH值要控制在1.8～2.4，矿浆的溶解氧要大于2mg/l，矿浆的温度要控制在25～35℃，生物搅拌浸出***内矿浆中重金属离子浓度要稳定，不能波动太大。 
本发明原始浸矿菌种的分离：从广东省韶关市大宝山尾矿坝的废矿堆采集的泥样分离 纯化出来，使用的培养基是9K基础培养基，9K基础培养基的营养成分为：每升培养基中含3.0克(NH4)2SO4，0.1克KCl，0.5克K2HPO4，0.5克MgSO4·7H2O，0.01克Ca(NO3)2，30.0克FeSO4·7H2O。该菌是无机化能自养菌，以氧化二价铁离子和还原态硫获得能量，以空气中的二氧化碳为碳源。 
高效浸矿菌的驯化：在纯水中加入某矿山的高砷高品位原生铜矿矿石粉(矿石粒径小于0.18mm)，初始矿浆浓度为5％(g/ml)，pH值控制在2，经过多次驯化后，最终使该菌能在20％(g/ml)的矿浆浓度下依然保持高效的活性，能耐受48g/l的铜离子。 

Claims (5)

1.高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)矿山开采出来的矿石经过碎磨至80目，然后加入到调节池中，加水配制矿浆浓度为15～25％g/ml，用1+1硫酸调节矿浆的pH值稳定于1.8～2.4，取上清液得浸出液；
(2)在氧化亚铁硫杆菌DBS02培养池中加亚铁离子和步骤(1)中矿石经1+1硫酸的物理浸出所得的浸出液，扩大培养嗜酸浸矿菌，得菌液；
(3)将步骤(1)所得的矿浆和步骤(2)所得的菌液泵入生物搅拌浸出***内进行生物搅拌浸出，其中生物搅拌浸出的矿浆浓度为15～25％g/ml，浸出温度要控制在25～35℃，浸出过程中矿浆pH值为1.8～2.4，浸出过程中还向生物搅拌浸出***不断通入空气，所述高砷高品位原生硫化铜矿的主要成分是砷黝铜矿，矿石中铜的平均质量分数达到31.8％，砷的平均质量分数达到4.8％，铁的平均质量分数仅1.8％。
2.根据权利要求1所述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，其特征在于：步骤(3)中经过生物搅拌浸出后的浸出液中砷离子含量为0.3～0.6g/l，只有3～7％的砷溶解出来，剩余的砷都在矿碴中。
3.根据权利要求1所述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，其特征在于步骤(1)中矿山开采出来的矿石经过粗碎、中细碎和细磨至80目。
4.根据权利要求3所述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，其特征在于：所述高砷高品位原生硫化铜矿经过细磨后，其粒径小于0.18mm。
5.根据权利要求1所述的高砷高品位原生硫化铜矿生物搅拌浸出方法，其特征在于步骤(3)中矿浆的溶解氧要大于2mg/l，矿浆经过生物搅拌浸出***搅拌浸出8～10天，铜的浸出率达到84％以上。
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