CN112375903B - 一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法 - Google Patents

一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法。通过在砷黄铁矿微生物浸出体系中添加磁铁矿，磁铁矿与砷黄铁矿质量比不大于2:1。在微生物以及砷黄铁矿与磁铁矿间形成的原电池的协同作用下，强化了砷黄铁矿氧化分解，显著提高了其浸出率，并缩短了浸出周期，与不添加磁铁矿的微生物浸出结果比较，其浸出率提高了19％～63％。本发明对以砷黄铁矿为主要载金矿物的难处理金矿微生物预氧化生产实践提供了技术指导。

Description

一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法
技术领域
本发明属于硫化矿微生物冶金技术领域，特别涉及一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法。
背景技术
金矿是一种重要的不可再生矿藏资源，由于长期开采，易处理金矿贮量逐渐减少，如何有效开发难处理金矿成为学者研究热点。难处理金矿又称难浸金矿，一般而言，如果金矿经过常规氰化工艺之后金的浸出率低于70％，则称为难浸金矿。难浸金矿中金很难与氰化物直接接触，其主要原因是金通常以次显微状包裹在其他硫化矿中，比如黄铁矿和砷黄铁矿。为了使被包裹的金暴露出来，在氰化提金前必须对矿石进行预处理。微生物氧化预处理与其他预处理工艺相比，具有操作方便，设备投资少，生产成本低，对周围环境危害性小等优点，因而具有广泛的工业应用前景。
但微生物氧化工艺存在氧化周期长、矿浆浓度低、原料要求苛刻等问题，特别是处理砷黄铁矿为载金矿物的难处理金矿时，金回收率往往很低，造成资源严重浪费。这主要是因为砷黄铁矿微生物氧化过程中会产生大量的砷，高浓度的砷对微生物群落的生长有显著的抑制性，阻碍其对砷黄铁矿的催化氧化作用，并进而影响后续氰化浸金工艺金的回收。因此，如何降低砷对微生物的毒害、耐砷微生物的培养，以及加快砷黄铁矿的氧化速度方法的开发是促进难浸金矿微生物预氧化技术进步的关键。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，解决微生物对砷黄铁矿氧化周期长，浸出率低的问题，本发明的目的在于提供一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法，即在砷黄铁矿微生物浸出体系中添加一定量的磁铁矿，与砷黄铁矿之间形成原电池，从而达到加快砷黄铁矿微生物浸出速度，提高砷黄铁矿的浸出率的目的，为以砷黄铁矿为主要载金矿物的难处理金矿微生物预氧化生产实践提供技术指导。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将砷黄铁矿矿样和磁铁矿矿样粉碎成0.037～0.074mm的颗粒；
步骤(2)，将配制好的9K培养基装入摇瓶，进行高温高压灭菌；
步骤(3)，将砷黄铁矿矿样加入装有9K培养基的所述摇瓶中，再加入所述磁铁矿矿样，并接种浸矿微生物；
步骤(4)，将步骤(3)的摇瓶置于恒温摇床培养。
所述9K培养基为无铁9K培养基，其组成为：(NH4)2SO4 3g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4·7H2O 0.5g/L,Ca(NO3)2 0.01g/L,KCl 0.1g/L。
所述步骤(3)中加入砷黄铁矿矿样后，以重量计，砷黄铁矿矿样的矿浆浓度不大于5％。
所述磁铁矿矿样与砷黄铁矿矿样质量比不大于2:1。
所述浸矿微生物为嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum，Fe2+或S0培养的嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans以及喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus中的一种或几种。
所述步骤(3)中初始供接种的菌液细菌浓度为1.0×108个/毫升～5.0×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为1.0×107个/毫升～5.0×107个/毫升，浸出体系初始pH为细菌生长的最适pH。
所述步骤(4)中恒温摇床温度为45～53℃，转速为160～180rpm，浸出时间为4～18天。
本发明在砷黄铁矿的微生物浸出体系中添加一定量的磁铁矿，与砷黄铁矿之间形成原电池，在微生物与原电池的协同作用下，显著促进了砷黄铁矿的氧化分解，提高了砷的浸出率。与不添加磁铁矿的微生物浸出砷黄铁矿相比，浸出率提高了19％～63％。本发明的针对性强，解决了砷黄铁矿浸出周期长，浸出效率低的问题。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明为一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将砷黄铁矿矿样和磁铁矿矿样粉碎成0.037～0.074mm的颗粒。
本发明中，砷黄铁矿矿样的成分为：
Fe33.93％，As43.58％，S22.49％。
磁铁矿矿样的成分为：
Fe69.67％，O25.82％，余量为杂质。
步骤(2)，将配制好的9K培养基装入摇瓶，进行高温高压灭菌。
具体地，本发明选择无铁9K培养基，其组成为：(NH4)2SO4 3g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO4·7H2O 0.5g/L,Ca(NO3)2 0.01g/L,KCl 0.1g/L。
步骤(3)，将砷黄铁矿矿样加入装有9K培养基的所述摇瓶中，以重量计，砷黄铁矿矿样的矿浆浓度不大于5％，再加入所述磁铁矿矿样，磁铁矿矿样与砷黄铁矿矿样质量比不大于2:1，并接种浸矿微生物。
本发明中，浸矿微生物为嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum(保藏编号：CBCBSUCSU208123，菌株号：L1)，Fe2+或S0培养的嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillusthermosulfidooxidans(保藏编号：CBCBSUCSU208043，菌株号：YN22)以及喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus(保藏编号：CBCBSUCSU208026，菌株号：S1)等浸矿微生物中的一种或几种，上述菌株均保存在中国典型培养物保藏中心，位于湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学校内，上述菌株在专利CN 105734285 A中已有公布。
初始供接种的菌液细菌浓度为1.0×108个/毫升～5.0×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为1.0×107个/毫升～5.0×107个/毫升，浸出体系初始pH为细菌生长的最适pH。
步骤(4)，将步骤(3)的摇瓶置于恒温摇床培养，恒温摇床温度为45～53℃，转速为160～180rpm，浸出时间为4～18天。
以下，分别以上述三种菌株为例，说明本发明的浸出方案与效果。
实施例1
嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum浸出砷黄铁矿加入磁铁矿的体系：将砷黄铁矿和磁铁矿矿石粉碎成0.037～0.074mm的颗粒，浸出体系中砷黄铁矿的矿浆浓度为1％，磁铁矿的矿浆浓度为1％，初始供接种的菌液细菌浓度为5×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为5×107个/毫升；浸出体系初始pH值为1.0。摇床转速165rpm，温度为48℃。没有添加磁铁矿的砷黄铁矿有菌浸出体系，浸出18天砷黄铁矿的浸出率仅为15.59％；磁铁矿与砷黄铁矿质量比为1:1的有菌浸出体系，浸出18天砷黄铁矿的浸出率达到35.52％，提高了19.93％。
实施例2
Fe2+培养的嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans浸出砷黄铁矿加入磁铁矿的体系：将砷黄铁矿和磁铁矿矿石粉碎成0.037～0.074mm的颗粒，浸出体系中砷黄铁矿的矿浆浓度为1％，磁铁矿的矿浆浓度为1％，初始供接种的菌液细菌浓度为2×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为2×107个/毫升；浸出体系初始pH值为1.6。摇床转速165rpm，温度为48℃。没有添加磁铁矿的砷黄铁矿有菌浸出体系，浸出4天砷黄铁矿的浸出率仅为18.18％；磁铁矿与砷黄铁矿质量比为1:1的有菌浸出体系，浸出4天砷黄铁矿的浸出率达到63.24％，提高了45.06％。
实施例3
S0培养的嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans浸出砷黄铁矿加入磁铁矿的体系：将砷黄铁矿和磁铁矿矿石粉碎成0.037～0.074mm的颗粒，浸出体系中砷黄铁矿的矿浆浓度为1％，磁铁矿的矿浆浓度为1％，初始供接种的菌液细菌浓度为5×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为5×107个/毫升；浸出体系初始pH值为1.6。摇床转速165rpm，温度为48℃。没有添加磁铁矿的砷黄铁矿有菌浸出体系，浸出10天砷黄铁矿的浸出率仅为28.76％；磁铁矿与砷黄铁矿质量比为1:1的有菌浸出体系，浸出10天砷黄铁矿的浸出率达到63.54％，提高了34.78％。
实施例4
Fe2+培养的嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans与喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus混合菌浸出砷黄铁矿加入磁铁矿的体系：将砷黄铁矿和磁铁矿矿石粉碎成0.037～0.074mm的颗粒，浸出体系中砷黄铁矿的矿浆浓度为1％，磁铁矿的矿浆浓度为1％，初始供接种的菌液细菌浓度为2×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为2×107个/毫升；浸出体系初始pH值为1.6。摇床转速165rpm，温度为48℃。上述两种细菌按浓度比例2:1混合使用。没有添加磁铁矿的砷黄铁矿有菌浸出体系，浸出4天砷黄铁矿的浸出率仅为25.35％；磁铁矿与砷黄铁矿质量比为1:1的有菌浸出体系，浸出4天砷黄铁矿的浸出率达到88.49％，提高了63.14％。
本发明的原理在于：
自然界中有很多矿物都具有半导体性质，而且各种矿物的静电位大小不同。静电位大小不同的矿物相互接触会形成原电池，静电位较低的矿物作为阳极发生氧化反应，溶解加剧，静电位较高的矿物作为阴极被保护或者被还原。在砷黄铁矿浸出过程中添加一些静电位较高的导电材料，与砷黄铁矿之间产生原电池反应，促进砷黄铁矿的溶解。磁铁矿导电性强，静电位高，且结构稳定，磁性强，易于回收再利用，可作为原电池强化砷黄铁矿浸出的理想阴极材料。
在加入微生物后，在微生物以及砷黄铁矿与磁铁矿间形成的原电池的协同作用下，进一步强化砷黄铁矿氧化分解，显著提高其浸出率，并缩短浸出周期，与不添加磁铁矿的微生物浸出结果比较，其浸出率可提高19％～63％。

Claims (2)

1.一种强化砷黄铁矿微生物浸出的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），将砷黄铁矿矿样和磁铁矿矿样粉碎成0.037~0.074mm 的颗粒；
步骤（2），将配制好的9K培养基装入摇瓶，进行高温高压灭菌；
步骤（3），将砷黄铁矿矿样加入装有9K培养基的所述摇瓶中，再加入所述磁铁矿矿样，并接种浸矿微生物；其中，加入砷黄铁矿矿样后，以重量计，砷黄铁矿矿样的矿浆浓度不大于5%，且磁铁矿矿样与砷黄铁矿矿样质量比不大于2:1；所述浸矿微生物为嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum，Fe2+ 或S0培养的嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans以及喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus中的一种或几种，初始供接种的菌液细菌浓度为1.0×108个/毫升~ 5.0×108个/毫升，接种后浸出体系中细菌浓度为1.0×107个/毫升~5.0×107个/毫升，浸出体系初始pH为细菌生长的最适pH；
步骤（4），将步骤（3）的摇瓶置于恒温摇床培养，其中恒温摇床温度为45~53℃，转速为160~180 rpm，浸出时间为4~18天。
2.根据权利要求1所述强化砷黄铁矿微生物浸出的方法，其特征在于，所述9K培养基为无铁9K培养基，其组成为：(NH4)2SO4 3g/L, K2HPO4 0.5g/L, MgSO4·7H2O 0.5g/L, Ca(NO3)2 0.01g/L, KCl 0.1g/L。
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