一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法
2023-06-06 19:32:16
一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法
【專利摘要】一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法，屬於生物冶金【技術領域】，按以下步驟進行：（1）將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至培養基中，製成培養液；（2）調節pH值後加入硫酸鈷，置於恆溫振蕩器中培養；（3）重複步驟2對細菌進行馴化，提高鈷離子濃度；（4）在完成馴化後將馴化後的菌液接種至培養基中，獲得二次培養液；通入空氣並攪拌，製成浸出菌液；（5）將鈷精礦置於浸出菌液中，對鈷精礦進行浸出。本發明的方法勞動強度低，藥劑消耗量小，工藝流程和設備要求簡單，生產成本低，不產生廢氣，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物冶金【技術領域】，特別涉及一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法。
【背景技術】
[0002]鈷是一種重要的戰略金屬，鈷具有優良的物理、化學和機械性能，是製造高強度合金、耐高溫合金、硬質合金、強磁性材料和催化劑的主要材料，在某些方面鈷的作用很難由其他金屬代替；隨著高新技術的發展，鈷作為功能性材料越來越重要。我國鈷資源缺乏，單一的鈷礦儲量僅2%左右，多數以共生元素的形式存在於鎳、銅、鐵共生等礦石當中，在我國鈷的來源主要由鎳、銅、鋅冶煉系統的回收以及在生產和使用中產生的大量含鈷廢料進行提煉；從資源儲量來看，由於我國的鈷礦資源地質勘探工作不夠，後備資源嚴重不足，屬緊缺礦種；從生產來看，由於我國鈷礦品位較低，均作為礦山副產品回收。生產過程中由於品位低、生產工藝複雜，往往回收率低；我國鈷生產長期不能滿足國內市場需求，缺口極大，我國每年均需從國外進口鈷，以彌補不足。因此開發一種能夠高效浸出鈷礦的方法是目前急需解決的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法，將三種細菌進行耐鈷馴化，利用三種菌混合在一起的協同作用和優勢互補，對鈷精礦進行細菌浸出。
[0004]本發明的鈷精礦的細菌攪拌浸出方法按以下步驟進行:
1、將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9K培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1: (10~20)；
2、用硫酸溶液調節培養液的pH值在1.0 2.0,然後加入硫酸鑽,使鑽尚子在培養液中的濃度為lg/L，再置於恆溫振蕩器中，在44~60°C和轉速15(T240rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束；
3、重複步驟2對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化；
4、在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1: (10-20);然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.01-0.lm3/h，攪拌速度為60(Tl400rpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C，pH值在1.0~2.0,培養12~24h，製成浸出菌液；
5、將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的10-25%，然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.01-0.lm3/h，攪拌速度為60(Tl400rpm，並控制浸出菌液的溫度在40-60?，pH值在1.0~2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為2~5天。[0005]上述的9K培養基中各成分的濃度為(NH4) 2S04 3 g/L, MgSO4.7H20 0.5 g/L, KCl
0.1 g/L, Ca (NO3) 2 0.01 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, FeSO4.7H20 44.2 g/L。
[0006]上述的硫酸溶液的濃度為f 2N。
[0007]上述的鈷精礦中，粒度≤74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的50、0%，鈷精礦中鈷的重量百分比為0.05~2%。
[0008]上述方法中鈷的浸出率≥97%。
[0009]本發明的方法通過對氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌進行混合耐鈷馴化，使細菌獲得了良好的耐鈷能力，採用的三種細菌是以低價鐵和還原態硫為能源的細菌，在44~6(rc的溫度範圍內具有很好的氧化活性；將馴化後的菌液置於培養基中對鈷精礦進行浸出，能夠使鈷精礦的浸出率達到一個較高的水平，同時本發明的方法勞動強度低，藥劑消耗量小，工藝流程和設備要求簡單，生產成本低，不產生廢氣，具有良好的應用前景。
【具體實施方式】
[0010]本發明實施例中採用的氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌購買於中國典型培養物保藏中心。
[0011 ] 本發明實施例中採用的硫酸鈷為分析純試劑。
[0012]本發明實施例中配製硫酸溶液採用的硫酸為分析純試劑。
[0013]本發明實施例中採用的恆溫振蕩器為HZQ-QX型恆溫振蕩培養箱。
[0014]本發明實施例中採用的鈷精礦為常規工業方法浮選獲得的鈷精礦。
[0015]本發明實施例中製備二次培養液和浸出時將物料置於有攪拌的容器中用水浴保溫。
[0016]本發明實施例中採用的9K培養基中各成分的濃度為(NH4)2SO4 3g/L，MgSO4.7H20
0.5 g/L, KCl 0.1 g/L, Ca (NO3) 2 0.01 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, FeSO4.7H20 44.2 g/L。
[0017]實施例1
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9K培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1:10 ;
用濃度為IN的硫酸溶液調節培養液的pH值在1.0，然後加入硫酸鈷，使鈷離子在培養液中的濃度為lg/L，再置於恆溫振蕩器中，在44-60?和轉速150rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束；
重複上述馴化步驟繼續對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化；
在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1:10 ;然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.01m3/h，攪拌速度為600rpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C，用濃度為IN的硫酸溶液調節pH值在1.0-2.0,培養12h，製成浸出菌液；
選用的鈷精礦中粒度< 74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的50%，鈷精礦中鈷的重量百分比為0.05%;將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的10%，然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.01m3/h，攪拌速度為600rpm，並控制浸出菌液的溫度在44~60?，ρΗ值在1.0-2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為2天；鈷的浸出率為98.25%。[0018]實施例2
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9Κ培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9Κ培養基的體積比為1:20 ;
用濃度為2Ν的硫酸溶液調節培養液的pH值在1.5，然後加入硫酸鈷，使鈷離子在培養液中的濃度為lg/L，再置於恆溫振蕩器中，在44~60°C和轉速200rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束；
重複上述馴化步驟繼續對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化；
在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1:20 ;然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.02m3/h，攪拌速度為800rpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C，用濃度為2N的硫酸溶液調節pH值在1.0-2.0,培養18h，製成浸出菌液；
選用的鈷精礦中粒度≤ 74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的60%，鈷精礦中鈷的重量百分比為0.12% ;將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的25%，然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.02m3/h，攪拌速度為800rpm，並控制浸出菌液的溫度在44~60?，ρΗ值在1.0-2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為3天；鈷的浸出率為97.98%ο
[0019]實施例3
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9Κ培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9Κ培養基的體積比為1:15 ;
用濃度為1.5Ν的硫酸溶液調節培養液的pH值在2.0，然後加入硫酸鈷，使鈷離子在培養液中的濃度為lg/L,再置於恆溫振蕩器中，在44~60°C和轉速240rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束；
重複上述馴化步驟繼續對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化；
在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1:15 ;然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.06m3/h,攪拌速度為lOOOrpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C，用濃度為1.5N的硫酸溶液調節pH值在1.0-2.0,培養24h，製成浸出菌液；
選用的鈷精礦中粒度≤74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的70%，鈷精礦中鈷的重量百分比為1.05%;將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的15%，然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.06m3/h，攪拌速度為lOOOrpm，並控制浸出菌液的溫度在44~60℃，ρΗ值在1.0-2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為4天；鈷的浸出率為97.23%。
[0020]實施例4
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9Κ培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9Κ培養基的體積比為1:10 ;
用濃度為IN的硫酸溶液調節培養液的pH值在1.0，然後加入硫酸鈷，使鈷離子在培養液中的濃度為lg/L，再置於恆溫振蕩器中，在44~60℃和轉速150rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束；
重複上述馴化步驟繼續對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化；
在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1:10 ;然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.08m3/h，攪拌速度為1200rpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C，用濃度為IN的硫酸溶液調節pH值在1.0-2.0,培養15h，製成浸出菌液；
選用的鈷精礦中粒度< 74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的80%，鈷精礦中鈷的重量百分比為1.53% ；將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的20%,然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.08m3/h，攪拌速度為1200rpm，並控制浸出菌液的溫度在44~60℃，ρΗ值在1.0-2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為5天；鈷的浸出率為98.12%。
[0021]實施例5
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9Κ培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9Κ培養基的體積比為1:20 ;
用濃度為2Ν的硫酸溶液調節培養液的pH值在2.0，然後加入硫酸鈷，使鈷離子在培養液中的濃度為lg/L，再置於恆溫振蕩器中，在44~60°C和轉速240rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束；
重複上述馴化步驟繼續對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化；
在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1:20 ;然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.lm3/h，攪拌速度為1400rpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C， 用濃度為2N的硫酸溶液調節pH值在1.0-2.0,培養20h，製成浸出菌液；
選用的鈷精礦中粒度< 74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的90%，鈷精礦中鈷的重量百分比為2% ;將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的25%，然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.lm3/h，攪拌速度為1400rpm，並控制浸出菌液的溫度在44-60?，ρΗ值在1.0-2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為5天；鈷的浸出率為 97.33%。
【權利要求】
1.一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法，其特徵在於按以下步驟進行: (1)將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種至9K培養基中，製成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1: (10-20)； (2)用硫酸溶液調節培養液的pH值在1.0 2.0,然後加入硫酸鑽,使鑽尚子在培養液中的濃度為lg/L，再置於恆溫振蕩器中，在44~60°C和轉速15(T240rpm條件下振蕩培養，對細菌的耐鈷能力進行馴化；當細菌的數量增長至IO8CelVmL以上時，培養液中二價鐵離子氧化完全，此次馴化結束； (3)重複步驟2對細菌進行馴化，控制鈷離子在培養液中的濃度按每次馴化比上一次馴化高lg/L，當鈷離子在培養液中的濃度達到35 g/L時，完成最後一次馴化； (4)在完成馴化後的培養液中取出馴化後的菌液，將馴化後的菌液接種至9K培養基中，獲得二次培養液，接種量按馴化後的菌液與9K培養基的體積比為1: (10-20);然後向二次培養液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升二次培養液為0.01~0.lm3/h，攪拌速度為60(Tl400rpm，並控制二次培養液的溫度在44~60°C，pH值在1.0~2.0，培養12~24h，製成浸出菌液； (5)將鈷精礦置於浸出菌液中，鈷精礦佔浸出菌液總重量的10-25%，然後向浸出菌液中通入空氣並攪拌，空氣通入量按每升浸出菌液為0.01~0.lm3/h，攪拌速度為60(Tl400rpm，並控制浸出菌液的溫度在4~60?，pH值在1.0~2.0，對鈷精礦進行浸出，浸出時間為2~5天。
2.根據權利要求1所述的一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法，其特徵在於所述的鈷精礦中粒度≤74 μ m的部分佔全部鈷精礦總重量的50-90%，鈷精礦中鈷的重量百分比為0.05~2%。
3.根據權利要求1所述的一種鈷精礦的細菌攪拌浸出方法，其特徵在於鈷的浸出率≤ 97%。
【文檔編號】C22B23/00GK103572049SQ201310580248
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】楊洪英, 佟琳琳 申請人:東北大學