CN105752945A - 碲矿的生物浸提方法、硫酸铜在碲矿生物浸提中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碲矿的微生物浸提方法。针对现有碲矿的微生物浸提技术中浸矿周期较长、浸矿效率低、缺乏强化手段的技术缺陷，本发明提供了一种能够提高浸出率的碲矿生物浸提方法。本方法采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)浸提碲矿矿样，浸提培养中首先进行矿样预处理，预处理是将碲矿矿样加入浸提培养基并稳定pH值，预处理结束后加入CuSO4，灭菌，加入浸矿菌液，浸提培养条件是28℃～32℃、pH＝1.8～2.2，振荡培养；浸提培养基是9K基础培养基。本发明还提供CuSO4在碲矿生物浸提中的应用。本发明方法是具有强化效果的氧化亚铁硫杆菌浸提碲矿技术方案，工艺流程短、理化条件简单且易于满足与控制、成本低廉；本发明方法能够适用于低品位碲矿。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物浸矿方法，特别是涉及一种碲矿的微生物浸提方法，属于微生物冶炼领域。
背景技术
生物浸矿技术是以微生物对矿石的直接、间接作用以及两者的相互作用为基础，利用微生物在生命活动中自身的氧化和还原特性，使矿石中的有用成分氧化或还原，以水溶液中离子态或沉淀的形式与原物质分离，或靠微生物的代谢产物与矿物作用，溶解提取矿物有用成分的技术。与其他工艺相比，其最大特点是适用于传统工艺难以处理的矿石，并具有流程短、工艺简单、易操作、投资少、能耗少、成本低和对环境友好等优点，因而近年来发展迅速。特别是在目前高品位、易选别矿产资源日趋减少，低品位、难选冶资源日益受到重视的形势下，生物浸矿技术显示出了巨大的经济、技术和环境优势，成为矿冶工程研究和应用的重点之一。
公开号为CN102020252A、名称为“一种低品位碲矿的生物浸出方法”的中国发明专利公开了一种以氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌为浸矿菌种，浸提碲矿矿样的方法。该方法中操作简便，但由于其所采用的氧化亚铁硫杆菌目前大多从自然界分离获得，本身存在生长速度慢、环境适应性较差的特征，因此导致该方法实施时出现浸矿周期较长、浸矿效率低的技术缺陷。现有技术中未公开任何碲矿生物浸矿技术方案或者操作手段的改良、优化，以强化浸矿效率。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够提高浸出率的碲矿生物浸提方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种碲矿的生物浸提方法，采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)浸提碲矿矿样，其特征在于：在浸提培养中首先进行矿样预处理稳定矿浆pH＝1.8～2.2，预处理结束后向矿浆中加入CuSO4，灭菌，加入浸矿菌液，浸提培养条件是28℃～32℃、pH＝1.8～2.2，振荡培养；所述浸提培养基是9K基础培养基，组分是(NH4)2SO43.0g/L、KCl0.1g/L、K2HPO40.5g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、Ca(NO3)20.01g/L。
矿石的生物浸出是水溶液中多相体系的一个复杂过程，同时包含了化学氧化、生物氧化和电化学氧化反应，因此菌种选择与浸矿反应条件都能够影响浸矿方法的成败与效率高低。氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans，简称T.f菌)是一类化能自养菌，其主要代谢机理是以CO2为碳源，以NH4 +为氮源，通过氧化Fe2+、元素S以及还原态的化合物等来获得生命过程所需的能量。本发明上述方法是在采用T.f菌浸提碲矿矿样的操作中，通过向浸提培养基中加入CuSO4强化浸提效果、提高碲浸出率。尽管现有研究尚未证实CuSO4对碲矿的T.f菌生物浸提具有强化效果的真正技术原理，但本发明通过试验证明了该技术效果的存在。
上述方法中，预处理目的是将矿样中碱性氧化物溶解以稳定矿浆pH值＝1.8～2.2，以便加入菌液后pH易于稳定。预处理操作一般是将碲矿矿样加入浸提培养基，在28℃～32℃振荡培养，每隔5h～6h用稀H2SO4将培养基pH值调节至1.8～2.2，直到培养基pH稳定到1.8～2.2为止结束。
依照生物浸矿的常规方法，上述方法的浸矿菌液一般是生长至对数期的T.f菌菌液。在此条件下，CuSO4加入量是0.1g～2g/90mL矿浆，其中以1g/90mL矿浆为优选。对数期T.f菌菌液的获得一般是用向浸提培养基(即9K基本培养基)中加入适宜T.f菌生长的FeSO444.2g/L得到名称为9K培养基的扩大培养基，将T.f菌接种至扩大培养基，培养至对数时期。
碲(Te)是一种分散元素，很少有独立矿床，在地壳中的含量很小，大部分伴生赋存于铜、铅、金、银、铋等其他独立的矿床。其采矿效率的提高本身受到复杂环境条件与矿样条件的影响。尤其在目前高品位、易选别矿产资源日趋减少的情况下，低品位、难选冶的碲矿资源开采技术日益显现出重要意义。本发明方法通过系列实验证明能够适用于低品位碲矿的生物冶炼。
本发明的另一目的是提供CuSO4在碲矿生物浸提中的应用，具体技术方案是：
CuSO4在碲矿生物浸提中的应用，采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)浸提碲矿矿样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)提供了一种具有强化效果的氧化亚铁硫杆菌浸提碲矿工艺；(2)强化技术手段只需在浸提矿浆中添加CuSO4，工艺流程短、理化条件简单且易于满足与控制、成本低廉；(3)本发明方法能够适用于低品位碲矿，尤其是能够适用于原生低品位碲矿。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的优选技术方案作进一步的描述。
实施例一
采用CuSO4强化碲矿的生物浸提方法。
1、菌种、矿样、主要实验材料
菌种：氧化亚铁硫杆菌(T.f菌)。T.f菌株先经扩大培养，取对数生长期的菌液作为接种菌液；扩大培养基是将9K基础培养基调节pH＝1.8～2.2并加入44.2g/LFeSO4；9K基础培养基组份为(NH4)2SO43.0g/L、KCl0.1g/L、K2HPO40.5g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、Ca(NO3)20.01g/L。
碲矿矿样：辉碲铋矿原生矿，矿样磨碎，过100目筛。矿样基本成分见表1.1。矿样中碲质量分数0.51％，属于原生低品位矿样。
表1.1矿样主要成分元素质量分数(％)
| Te | Bi | S | Cu | Fe | Mg | As | K | Ca |
| 0.51 | 1.44 | 59.6 | 0.07 | 9.12 | 2.97 | 0.09 | 0.67 | 8.19 |
浸提培养基：9K基础培养基。
稀酸：稀H2SO4(体积分数为20％)。
2、浸提方法
步骤S1向250mL三角瓶中加入90mL浸提培养基，称取碲矿矿样2g到三角瓶中，得到待处理矿浆，浓度表示为2g矿样/90mL9K浸提培养基；
步骤S2、预处理稳定矿浆pH值：将三角瓶置于28℃～32℃摇床中，以150r/min速度振荡培养。其间每5h～6h检测并用稀H2SO4调节培养基pH，保证培养基pH＝1.8～2.2，直至检测到矿浆pH值稳定在1.8～2.2结束；
步骤S3、预处理结束，加入CuSO41g，120℃以下高压灭菌；
步骤S4、无菌操作条件下接种T.f菌液10mL；
步骤S5、浸提培养：将三角瓶恒温振荡培养，培养条件为：温度28℃～32℃、转速150r/min。培养期间每2d检测并用稀H2SO4调节培养基pH，保证培养基pH＝1.8～2.2。
培养10d～15d后，经离心去除沉淀物质，取上清液用ICP-MAS(电感耦合等离子体质谱)检测碲含量。根据实验前后溶液中碲含量的变化，计算碲矿中碲的浸出率，见表1.2。
对比例一
在与实施例一相同操作条件下，以不添加CuSO4的浸出过程进行CK对照试验。结果数据见表1.2。
表1.2实施例一、对比例一结果
表1.2数据显示，CuSO4的加入显著提高了浸矿菌对碲矿矿样中碲的浸出。
实施例二
采用CuSO4强化碲矿的生物浸提方法，矿样进行预处理。其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于：
步骤S3中，加入CuSO40.5g。
培养10d～15d后，经离心去除沉淀物质，取上清液用ICP-MAS(电感耦合等离子体质谱(检测碲含量。根据实验前后溶液中碲含量的变化，计算碲矿中碲的浸出率，见表2。
对比例二
在与实施例二相同操作条件下，以不添加CuSO4的浸出过程进行CK对照试验。结果数据见表2。
表2.实施例二、对比例二结果
表2数据显示，CuSO4的加入显著提高了浸矿菌对碲矿矿样中碲的浸出。
实施例三
采用CuSO4强化碲矿的生物浸提方法，矿样进行预处理。其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于：
步骤S3中，加入CuSO40.1g。
培养10d～15d后，经离心去除沉淀物质，取上清液用ICP-MAS(电感耦合等离子体质谱(检测碲含量。根据实验前后溶液中碲含量的变化，计算碲矿中碲的浸出率，见表3。
对比例三
在与实施例三相同操作条件下，以不添加CuSO4的浸出过程进行CK对照试验。结果数据见表3。
表3实施例三、对比例三结果
表3数据显示，CuSO4的加入显著提高了浸矿菌对碲矿矿样中碲的浸出。
实施四
采用CuSO4强化碲矿的生物浸提方法，矿样进行预处理。其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于：
步骤S3中，加入CuSO41.5g。
培养10d～15d后，经离心去除沉淀物质，取上清液用ICP-MAS(电感耦合等离子体质谱(检测碲含量。根据实验前后溶液中碲含量的变化，计算碲矿中碲的浸出率，见表4。
对比例四
在与实施例四相同操作条件下，以不添加CuSO4的浸出过程进行CK对照试验。结果数据见表4。
表4实施例四、对比例四结果
表4数据显示，CuSO4的加入显著提高了浸矿菌对碲矿矿样中碲的浸出。
实施五
采用CuSO4强化碲矿的生物浸提方法，矿样进行预处理。其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于：
步骤S3中，加入CuSO42g。
培养10d～15d后，经离心去除沉淀物质，取上清液用ICP-MAS(电感耦合等离子体质谱(检测碲含量。根据实验前后溶液中碲含量的变化，计算碲矿中碲的浸出率，见表5。
对比例五
在与实施例五相同操作条件下，以不添加CuSO4的浸出过程进行CK对照试验。结果数据见表5。
表5实施例五、对比例五结果
表5数据显示，CuSO4的加入显著提高了浸矿菌对碲矿矿样中碲的浸出。
综合表1.2～表5数据可见，与CK组相比，向矿浆中加入CuSO4的显著提高了浸矿菌对碲矿矿样中碲的浸出，缩短了浸矿周期、提高了浸出率，且在CuSO4浓度为1g/90mL矿浆时，氧化亚铁硫杆菌对碲的浸出效率强化作用最优。
Claims (10)
1.碲矿的生物浸提方法，采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)浸提碲矿矿样，其特征在于：在浸提培养中首先进行矿样预处理稳定矿浆pH＝1.8～2.2，预处理结束后加入CuSO4，灭菌，加入浸矿菌液，浸提培养条件是28℃～32℃、pH＝1.8～2.2，振荡培养；所述浸提培养基是(NH4)2SO43.0g/L、KCl0.1g/L、K2HPO40.5g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、Ca(NO3)20.01g/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述CuSO4加入量是0.1g～2g/90mL矿浆，所述矿浆是将2g碲矿矿样加入90mL浸提培养基。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述CuSO4加入量是1g/90mL矿浆，所述矿浆是将2g碲矿矿样加入90mL浸提培养基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预处理是将碲矿矿样加入浸提培养基在28℃～32℃振荡培养，每5h～6h检测并调节培养基pH，保证培养基pH＝1.8～2.2，直至检测到矿浆pH值稳定在1.8～2.2结束。
5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于：所述氧化亚铁硫杆菌在9K培养基中培养至对数期，所述9K培养基是浸提培养基中加入FeSO444.2g/L。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预处理振荡培养或浸提振荡培养是150r/min。
7.CuSO4在碲矿生物浸提中的应用方法，采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)浸提碲矿矿样。
8.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于：所述碲矿矿样是辉碲铋矿样。
9.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于：所述碲矿矿样是低品位矿样。
10.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于：所述碲矿矿样是原生低品位矿样。
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