CN105803194A - 一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法 - Google Patents

一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法，包括如下步骤：1.将原始浸矿菌群接种到3K培养基中进行培养；2.采用含硫培养基进行浸矿微生物硫氧化能力的筛选驯化培养；3.在培养液中加入硫化砷固定化微胶囊，该微胶囊可在pH值为1.7～1.9环境中缓慢溶解，释放出游离砷离子，驯化培养浸矿微生物的耐砷能力；4.采用筛选培养基进行培养；5.在培养液中加入金矿浮选精矿矿粉进行培养，重复上述培养驯化过程4～6次；6.将得到的耐砷浸矿微生物用于高砷难浸金矿的生物预氧化工艺。通过本方法可获得具有较高游离砷离子耐受性的浸矿微生物种群，其砷脱除率≥60％、硫氧化率≥40％，将其应用于高砷难浸金矿的生物预氧化和氰化浸出，可使精矿中的金的氰化浸出率≥80％。

Description

一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法
技术领域
本发明属于生物湿法冶金技术领域。具体涉及一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的工艺。
背景技术
我国滇黔桂“金三角”地区的金矿资源主要以含砷难浸金矿为主，往往以显微或次显微甚至晶格金的形式浸染于毒砂、黄铁矿等硫化矿中。该类矿属双重极难处理矿石，采用常规氰化提金工艺处理，金的浸出率很低，主要因为在这类矿石中金以极微细粒形态被含砷硫化物包裹，在氰化浸出过程中，金很难与浸出药剂相结合，而且溶液中形成的砷的硫化物溶解度较高，氰化时会大量消耗溶液中的氰化物和溶解氧，以及在氰化浸金时含碳基质可以吸附金的络合物的“劫金”现象。
采用微生物预氧化工艺处理该类矿物是一种有效的工艺方法。我国难浸金矿微生物氧化预处理研究是从中国科学院微生物研究所最早开始的。十几年来，我国难浸金矿细菌氧化预处理研究发展很快，取得了一些突破性进展。2000年在烟台建成了我国第一个细菌氧化预处理氰化提金厂(50t/d)，标志了我国难浸金矿的细菌预处理工艺已经从科研阶段转向工业化生产。此后辽宁天利、辽宁本溪、新疆阿希金矿也建立了生物预氧化工厂，处理规模达到100t精矿/d。目前采用国内研发的生物湿法冶金技术还没有相关的工业化应用报道。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法，通过该方法可获得高效耐砷浸矿微生物，利用该浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化工艺处理，可达到金精矿中砷脱除率≥60％、硫氧化率≥40％、金氰化浸出率≥80％的效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法，包括如下步骤：
(1)将含砷难浸金矿原始浸矿微生物接种到3K培养基中进行培养，调节培养液pH值为1.7～1.9，培养温度为28～32℃，经2-4次同培养基转接，培养时间达800～900小时，微生物达106cell/ml数量级；
(2)将步骤(1)中得到的培养液转入到含硫培养基中进行培养，调节培养液pH值为3.8～4.2；培养温度为28～32℃，经2-4次同培养基转接，提高其对硫的氧化能力，培养时间达660～700小时，微生物达106cell/ml数量级；该含硫培养基的组成为：NH4Cl，0.10重量份；KH2PO4，3重量份；MgCl2·6H2O，0.10重量份；CaCl2·2H2O，0.14重量份；硫粉，10重量份；蒸馏水，1000重量份；
(3)将步骤(2)中得到的培养菌液转入到3K培养基中，调节培养液pH值为1.7～1.9；分批次加入可缓慢溶解、释放出游离砷离子的硫化砷固定化微胶囊进行培养，该硫化砷固定化微胶囊的加入量以硫化砷重量计为培养物总重量的0.1～0.2％，在pH值为1.7～1.9环境中硫化砷固定化微胶囊缓慢溶解，释放出游离砷离子，通过该微胶囊控制培养液中游离砷离子浓度为0.2～1.0g/L，提高其对砷的耐受能力，培养时间达700～800小时，培养温度为28～32℃，微生物维持在106cell/ml数量级；
(4)将步骤(3)中得到的培养菌液转接到筛选培养基中进行培养，调节培养液pH值为3.8～4.2，培养时间80～120小时，培养温度为28～32℃，该筛选培养基是以步骤(2)所述含硫培养基为基底，加入五氧化二砷1.6g/L；
(5)向步骤(4)中得到的培养菌液中加入含砷难浸金矿浮选精矿矿粉，加入的矿粉量为培养物总重量的5％～10％，调节培养液pH值为1.7～1.9，培养温度为28～32℃，培养时间200～300小时，提高该浸矿微生物对矿样的适应性；
(6)检查步骤(5)获得的培养菌液中浸矿微生物的砷脱除率和硫氧化率，若未达到预设标准，则重复(3)～(5)步骤4-6次，获得菌浓度为106～108cell/ml的适应性驯化浸矿微生物种群；
(7)在金矿浮选精矿矿浆中加入经步骤(6)得到的耐砷浸矿微生物，进行生物预氧化，调节预氧化体系pH值为1.7～1.9，预氧化温度为28～32℃，预氧化时间为12～18天；
(8)对步骤(7)得到的预氧化体系进行固液分离操作，分别得到氧化液和氧化渣，氧化液返回步骤(7)，循环利用其中的浸矿微生物和残余酸，氧化渣进入氰化浸金工序。
如上所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中3K培养基的组成为：(NH4)2SO4，3重量份；MgSO4·7H2O，0.5重量份；K2HPO4，0.5重量份；Ca(NO3)2，0.01重量份；KCl，0.1重量份；FeSO4·7H2O，14.4重量份；蒸馏水，950重量份；其中，该FeSO4·7H2O采用过滤除菌，其余组分采用高压蒸汽灭菌；该3K培养基的pH值为1.7～1.9。
如上所述的方法，优选地，所述步骤(3)的硫化砷固定化微胶囊的胶囊材料为海藻酸钠壳聚糖和羧甲基纤维素。
如上所述的方法，优选地，所述步骤(6)砷脱除率和硫氧化率的预设标准为砷脱除率≥60％、硫氧化率≥45％。
如上所述的方法，优选地，所述步骤(7)中初始矿浆浓度为(5～15)wt％；步骤(6)得到的耐砷浸矿微生物菌液与初始矿浆的体积比为(10～20)∶100。
如上所述的方法，优选地，所述含砷难浸金矿中砷含量≥1.5wt％。
本发明的有益效果为：本发明方法中所应用的微胶囊内硫化砷可缓慢释放砷离子溶解于培养液中，使溶液中砷离子浓度范围为0.2g/L～1.0g/L。从而影响浸矿微生物的正常代谢过程，达到浸矿微生物筛选驯化的目的。经筛选驯化后的适应性驯化浸矿微生物种群，其最佳生长温度在28～32℃，最佳生长pH值为1.7～1.9，该微生物可用于含砷难浸金矿精矿或微生物预氧化工艺，使矿物生物预氧化砷脱除率≥60％、硫氧化率≥40％。该浸矿微生物筛选驯化效率高，对含砷难浸出金矿预氧化处理能力较强。
附图说明
图1为耐砷浸矿微生物驯化流程图。
图2为生物预氧化流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下所举实施例是为便于更好地理解本发明，但并不用来限定本发明的范围，本领域技术人员可以对本发明做各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请权利要求书所限定的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到。
实施例1
本实例中矿样采自贵州某金矿高效浮选得到的精矿，矿样中金品位为18.75g/t，砷含量为1.83％，硫含量为33.75％。原始浸矿微生物采自于该矿矿坑水中，该矿坑水pH值为4.5，水中微生物种群一般以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，嗜酸性氧化硫硫杆菌，嗜酸性氧化亚铁微螺菌为主，并含有部分的弧菌和古细菌，及部分异养菌群。
(1)初步培养(如图1中步骤1)
每个摇瓶装3K培养基100ml，按3K培养基的体积比20％接种金矿矿坑水。用10％稀硫酸调节培养基初始pH值为1.8，培养过程中通过10％稀硫酸调节维持溶液pH值1.7～1.9。水平空气浴摇床培养，转速为150转/分，培养温度为30℃。培养液培养5天后变为淡黄绿色，然后液体颜色稍微变深，10天左右出现少许浑浊，14天左右颜色变为淡黄色；将此培养物在新的3K培养基中转接，进行继代培养，培养条件同前，但每次转接时间间隔相应缩短。第一次转接后培养10天，第二次转接后培养7天，第三次转接后培养5天。经继代培养三次后，累计培养时间已达864小时，镜检观察发现存在杆状、球状等多种形态的菌体。经计数，微生物数达到约0.8×106cell/ml。
表13K培养基的组成
(2)含硫培养基培养(如图1中步骤2)
换用含硫培养基进行培养，含硫培养基配方及制备方法见表2。
表2含硫培养基配方及制备
将步骤(1)获得的培养菌液接种于100ml含硫培养基中，接种量为体积比10％。用10％稀硫酸和10％NaOH溶液调节接种后培养基的pH值为4.0，培养过程中通过10％稀硫酸和10％NaOH溶液调节维持溶液pH值3.8～4.2。水平空气浴摇床培养，培养温度30℃，转速150转/分。培养7天后，再经同培养基反复转接3次，每次转接时间间隔为7天。共培养28天后该浸矿微生物数量达到约1.0×108cell/ml。该浸矿微生物的硫氧化率为69％。
(3)耐砷性能筛选驯化培养(如图1中步骤3)
对步骤(2)获得的培养液进行再次转接，转入3K培养基，用10％稀硫酸调节培养基初始pH值为1.8，培养过程中通过10％稀硫酸调节维持溶液pH值1.7～1.9。水平空气浴摇床培养，转速为150转/分，培养温度为30℃。在培养液中加入预先制得的硫化砷固定化微胶囊，加入量为0.2g/L。该硫化砷固定化微胶囊的胶囊材料为海藻酸钠壳聚糖和羧甲基纤维素。该微胶囊可在pH值为1.7～1.9环境中缓慢溶解，释放出游离砷离子，进入培养液体系，并控制培养液中游离砷离子浓度小于0.2～1.0g/L。水平空气浴摇床培养，转速为150转/分，培养温度为30℃。培养驯化每隔5天，添加0.2g/L的该微胶囊，同条件操作培养，直至微胶囊累计量达到1.0g/L为止，共培养30天后该浸矿微生物数量仍保持在0.5×108cell/ml。
(4)筛选培养(如图1中步骤4)
将步骤(3)获得的培养液转入筛选培养基中进行继代转接，用10％稀硫酸和10％NaOH溶液调节接种后培养基的pH值为4.0，培养过程中通过10％稀硫酸和10％NaOH溶液调节维持溶液pH值3.8～4.2。水平空气浴摇床培养，转速为150转/分，培养温度为30℃。筛选培养基以含硫培养基为基底，加入五氧化二砷1.6g/L，培养时间100小时。
(5)浮选精矿矿粉培养(如图1中步骤5)
向步骤(4)获得的培养菌液加入金矿浮选精矿矿粉，加入的矿粉量为培养物总重量的5％，水平空气浴摇床培养，转速为150转/分，培养温度为30℃。随时监测培养液酸度和氧化还原电位值，培养过程中通过10％稀硫酸调节维持溶液pH值1.7～1.9。培养时间10天。
(6)驯化(如图1中步骤6)
检查步骤(5)获得的培养菌液中浸矿微生物的砷脱除率和硫氧化率，若未达到预设标准，则重复(3)～(5)步骤。本实例中共重复5次，得到针对该含砷难浸金矿矿物高砷离子耐受性浸矿微生物种群微生物数量为0.9×108cell/ml，15天生物预氧化砷脱除率为62％、硫氧化率为45％。
(7)生物预氧化(如图2中步骤1)
在该金矿浮选精矿矿粉中加入经步骤(6)得到的耐砷浸矿微生物菌液，矿粉粒度为：-400目90％(质量比)，预氧化体系中补充3K培养基20％(质量比)，初始矿浆浓度为10wt％，耐砷浸矿微生物菌液与初始矿浆的体积比为15∶100。预氧化温度控制在(30±2)℃范围内，用10％稀硫酸调节预氧化体系初始pH值为1.8，培养过程中通过10％稀硫酸调节维持溶液pH值1.7～1.9。预氧化时间15天。
(8)固液分离(如图2中步骤2)
对步骤(7)得到的预氧化体系进行固液分离操作，分别得到氧化液和氧化渣，氧化液返回步骤(7)，循环利用其中的浸矿微生物和残余酸，氧化渣进入氰化浸金工序。
(9)氰化浸金(如图2中步骤3)
对步骤(8)得到的氧化渣进行氰化浸金处理，氰化液固比为2∶1，氧化钙用量：30kg/t氧化钙处理时间3小时，***用量10kg/t，氰化浸出时间24小时。经氰化浸出后，金的浸出率达到85.5％。

Claims (6)

1.一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将含砷难浸金矿原始浸矿微生物接种到3K培养基中进行培养，调节培养液pH值为1.7～1.9，培养温度为28～32℃，经2-4次同培养基转接，培养时间达800～900小时，微生物达106cell/ml数量级；
(2)将步骤(1)中得到的培养液转入到含硫培养基中进行培养，调节培养液pH值为3.8～4.2；培养温度为28～32℃，经2-4次同培养基转接，提高其对硫的氧化能力，培养时间达660～700小时，微生物达106cell/ml数量级；该含硫培养基的组成为：NH4Cl，0.10重量份；KH2PO4，3重量份；MgCl2·6H2O，0.10重量份；CaCl2·2H2O，0.14重量份；硫粉，10重量份；蒸馏水，1000重量份；
(3)将步骤(2)中得到的培养菌液转入到3K培养基中，调节培养液pH值为1.7～1.9；分批次加入可缓慢溶解、释放出游离砷离子的硫化砷固定化微胶囊进行培养，该硫化砷固定化微胶囊的加入量以硫化砷重量计为培养物总重量的0.1～0.2％，在pH值为1.7～1.9环境中硫化砷固定化微胶囊缓慢溶解，释放出游离砷离子，通过该微胶囊控制培养液中游离砷离子浓度为0.2～1.0g/L，提高其对砷的耐受能力，培养时间达700～800小时，培养温度为28～32℃，微生物维持在106cell/ml数量级；
(4)将步骤(3)中得到的培养菌液转接到筛选培养基中进行培养，调节培养液pH值为3.8～4.2，培养时间80～120小时，培养温度为28～32℃，该筛选培养基是以步骤(2)所述含硫培养基为基底，加入五氧化二砷1.6g/L；
(5)向步骤(4)中得到的培养菌液中加入含砷难浸金矿浮选精矿矿粉，加入的矿粉量为培养物总重量的5％～10％，调节培养液pH值为1.7～1.9，培养温度为28～32℃，培养时间200～300小时，提高该浸矿微生物对矿样的适应性；
(6)检查步骤(5)获得的培养菌液中浸矿微生物的砷脱除率和硫氧化率，若未达到预设标准，则重复(3)～(5)步骤446次，获得菌浓度为106～108cell/ml的适应性驯化浸矿微生物种群；
(7)在金矿浮选精矿矿浆中加入经步骤(6)得到的耐砷浸矿微生物，进行生物预氧化，调节预氧化体系pH值为1.7～1.9，预氧化温度为28～32℃，预氧化时间为12～18天；
(8)对步骤(7)得到的预氧化体系进行固液分离操作，分别得到氧化液和氧化渣，氧化液返回步骤(7)，循环利用其中的浸矿微生物和残余酸，氧化渣进入氰化浸金工序。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中3K培养基的组成为：(NH4)2SO4，3重量份；MgSO4·7H2O，0.5重量份；K2HPO4，0.5重量份；Ca(NO3)2，0.01重量份；KCl，0.1重量份；FeSO4·7H2O，14.4重量份；蒸馏水，950重量份；其中，该FeSO4·7H2O采用过滤除菌，其余组分采用高压蒸汽灭菌；该3K培养基的pH值为1.7～1.9。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)的硫化砷固定化微胶囊的胶囊材料为海藻酸钠壳聚糖和羧甲基纤维素。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)砷脱除率和硫氧化率的预设标准为砷脱除率≥60％、硫氧化率≥45％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中初始矿浆浓度为(5～15)wt％；步骤(6)得到的耐砷浸矿微生物菌液与初始矿浆的体积比为(10～20)∶100。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述含砷难浸金矿中砷含量≥1.5wt％。
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