一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法
2023-07-07 03:42:46
一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法。將海水或者稀釋後的海水溶液pH用硫酸調整至1.6～1.8，然後添加硫酸亞鐵使Fe2+濃度達到3～5g/L，將配製好的溶液添加到硫化物礦的浸出容器中，接一定量的菌液到該體系中進行細菌浸礦。硫化礦的浸出(氧化)效率可提高1.7倍以上，而且氧化時間大幅縮短。利用海水作為培養基細菌浸出硫化礦時，不僅可以提高細菌的活性，而且浸礦溶液中的二價鐵消耗小，生成阻礙細菌浸出的黃鉀鐵礬很少，因此，可高效強化細菌浸出硫化礦。該方法流程簡單、操作方便、環保、成本低，流程短，適合大規模應用。
【專利說明】一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物冶金領域，涉及應用海水進行細菌浸出硫化礦的方法，實現對硫化礦細菌的高效浸出。
【背景技術】
[0002]礦產資源是保障國家經濟健康發展的基礎，隨著我國經濟的高速發展，對金屬的需求不斷擴大。急速膨脹的消費也給現有的採、選、冶等各個環節帶來了不同程度的壓力和影響，進而引發了資源、能源、環境等方面的嚴重問題，成為制約我國社會和經濟可持續發展的重要因素。並且隨著開採的進行，富礦日益枯竭，各大型礦山產生含硫化物金屬礦的廢石、表外礦、廢礦坑、尾礦卻堆積如山，造成資源的浪費。如果利用好這部分低品位金屬硫化礦資源，就能很好地緩解目前我國資源供應不足的緊張局勢。現有的研究表明，生物浸出技術特別適合處理貧礦、廢礦、表外礦及難採、難選、難冶礦的堆浸和就地浸出。
[0003]生物浸出的研究始於20世紀50年代，半個多世紀以來，許多學者對生物浸出進行了大量的研究。Miller等對南非低品位鎳礦進行了細菌堆浸的模擬實驗，在浸出70d後鎳的浸出率在30%?50%。日本Nakazawa等報導了採用氧化亞鐵硫桿菌對金川低品位鎳礦在較低pH值(1.0?1.7)條件浸出42d，可浸出75%的鎳和14%的銅。Ahonent和Tuovinen用氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫桿菌混合菌浸出複雜硫化礦，主要礦物為黃銅礦、含鈷鎳黃鐵礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦可，浸出25%的鎳時只有2%的銅被浸出。陳勃偉等研究了某低品位硫化鎳銅礦的生物浸出工藝礦物學，考察了接種量、初始pH、礦石粒度、浸出周期對該礦搖瓶浸出過程的影響，在礦石粒度-0.074mm佔90%、礦漿濃度2%、細菌接種量30%、初始pH 1.5、浸出周期30天、搖床轉速150r.mirT1的條件下，可獲得最大的鎳銅浸出率，分別為89.79%和41.80%。
[0004]目前，生物浸出技術已成功應用於銅礦的浸出、鈾礦的浸出，及複雜難處理金礦的生物預氧化。但細菌浸出硫化礦還存在細菌浸礦周期長，浸出率低的問題。因此，對於細菌浸出硫化礦來說，如何加快氧化速度，縮短浸礦周期，是促進該技術進步及生產力可持續發展的關鍵。
[0005]常規用於浸礦的培養是9K溶液，組成成分為:(NH4)2S04(3g/L)，KCl (0.lg/L)，K2HPO4 (0.5g/L)，MgSO4.7Η20(0.5g/L)，Ca (NO3)2 (0.0 lg/L)，溶液中 Fe2+ 濃度為 9g/L。海水含有豐富的營養成分，主要成分為:陽離子Na+(10.62g/L)，K.(0.38g/L)，Ca2+(0.4g/L)，Mg2+(1.28g/L)和 Sr2+(13mg/L)五種，陰離子有 Cr (19.10g/L), SO廣(2.66g/L), Br_(65mg/L), HCO3-(152mg/L), F_(1.4mg/L)五種，還有以分子形式存在的其它物質，所有元素總和佔海水鹽分的99.9%，平均每立方公裡的海水中有3570萬噸的礦物質和80多種化學元素，總鹽量為3.5%左右。因此，海水中含有的營養成分足以滿足培養浸礦菌種的需求，海水含有的獨特成分(如微量元素、胺基酸、維生素等)還可以增強細菌的活性，從而加速細菌氧化硫化礦的能力。此外，應用微生物浸礦每年要消耗大量的水和購買大量的營養成分來培養細菌，而海水資源是巨大的。因此，利用海水作為培養基不但可以強化微生物活性以達到提高浸礦效率，而且還可以節約成本以及淡水資源。
[0006]針對目前細菌浸出硫化礦浸礦效率低的問題和海水含有的豐富營養成分，特提出本發明。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法，即在細菌浸出硫化礦時添加海水，不僅可以提高細菌的活性，而且浸礦溶液中的二價鐵消耗小，生成阻礙細菌浸出的黃鉀鐵礬很少，因此，可高效強化細菌浸出硫化礦。該方法流程簡單、操作方便、環保、成本低，流程短，適合大規模應用。
[0008]為了實現以上目的，本發明的技術方案是:
[0009]一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法，在細菌浸出硫化礦時加入海水。
[0010]上述方法是直接添加海水或者將其用淡水稀釋後添加。稀釋時，淡水與海水的質量比值為1:1。上述方法需要將海水或者稀釋後的海水溶液PH值調整至1.6?1.8後再添力口。優選採用硫酸調整pH值。上述方法還需要在海水或者稀釋後的海水溶液中添加亞鐵，使Fe2+濃度達到3-6g/L後再用於浸出礦。優選添加硫酸亞鐵，使Fe2+濃度優選達到5g/L。
[0011]上述方法中優選接種嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌浸出硫化礦。接種後浸出體系中細菌的個數達到15?9個/mL。
[0012]上述方法中優選浸出時的礦漿質量濃度為1_20%。
[0013]本發明的方法不僅可以提高細菌活性來加強細菌浸出硫化礦的浸出速率，而且細菌對亞鐵消耗量非常少，阻礙細菌浸出的黃鉀鐵礬生成非常少，從而進一步加快細菌的浸出，因此，利用此技術可為硫化礦尤其是靠近海邊的硫化礦山進行微生物浸出提供一種技術上的指導。
[0014]本發明將海水或稀釋後的海水添加少量亞鐵作為細菌氧化硫化礦的培養基(常規培養基的Fe2+濃度為9g/L，即所謂的9K培養基)，由於海水含有豐富的營養成分，從而為細菌的生長提供足夠的營養成分，甚至可能促進細菌基因表達某些可加速浸礦的物質，並且含有可為細菌提供的能源物質，從而減少亞鐵使用，進而減少阻礙細菌浸出的黃鉀鐵礬的生成，因此，本發明不僅可以強化細菌的活性加速浸礦速率，而且通過減少黃鉀鐵礬的生成進一步加速細菌浸出硫化礦，為加快細菌浸出硫化礦提供重要措施。
【具體實施方式】
[0015]以下實施例旨在進一步說明本
【發明內容】
，而不是限制本發明的保護範圍。
[0016]原料條件:
[0017]A礦:硫化鎳礦品位為2.47 %，鎳主要以鎳黃鐵礦形式存在；
[0018]B礦:硫化銅礦品位為0.87%，銅主要以黃銅礦形式存在；
[0019]C礦:含硫神金精礦，金品似為44.3g/t，硫神含量達到21 。
[0020]海水取自廈門近海。
[0021]主要成分為:陽離子Na+(10.62g/L), K+(0.38g/L), Ca2+(0.4g/L), Mg2+(1.28g/L)和 Sr2+(13mg/L)五種，陰離子有 0Γ(19.10g/L) ,SO廣(2.66g/L),Br-(65mg/L),HC03_(152mg/L)，F_(1.4mg/L)五種，還有以分子形式存在的其它物質，所有元素總和佔海水鹽分的99.9%。
[0022]實施例1:在250mL錐形瓶中加入10mL沒有稀釋的海水培養基，調整培養基pH為1.6，加入Ig硫化鎳礦(A礦)和5g/LFe2+，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，鎳的浸出率達到37%，浸出10天後鎳的浸出率達到55.3%，浸出23天後鎳的浸出率達到87.5%。
[0023]對照例1:在250mL錐形瓶中加入100mL9K培養基，調整培養基pH為L 6，加入Ig硫化鎳礦(A礦)，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，鎳的浸出率達到12%，浸出10天後鎳的浸出率達到32.5%，浸出23天後鎳的浸出率達到67.3%。
[0024]實施例2:在250mL錐形瓶中加入10mL淡水稀釋一倍的海水作為培養基，調整培養基pH為1.6，加入Ig硫化鎳礦(A礦)和5g/LFe2+，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，鎳的浸出率達到43%，浸出10天後鎳的浸出率達到69%，浸出23天後鎳的浸出率達到92.5%。
[0025]實施例3:在250mL錐形瓶中加入10mL淡水稀釋一倍的海水作為培養基，調整培養基pH為1.6，加入Ig硫化銅礦(B礦)和5g/LFe2+，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，銅的浸出率達到21 %，浸出10天後銅的浸出率達到63.5 %，浸出23天後銅的浸出率達到85.7%。
[0026]對照例2:在250mL錐形瓶中加入100mL9K培養基，調整培養基pH為L 6，加入Ig硫化銅礦(B礦)，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，銅的浸出率達到13%，浸出10天後銅的浸出率達到43%，浸出23天後銅的浸出率達到71.2%。
[0027]實施例4:在250mL錐形瓶中加入10mL淡水稀釋一倍的海水作為培養基，調整培養基pH為1.6，加入Ig含硫砷金精礦(C礦)和3g/LFe2+，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，硫砷的氧化率達到13%，浸出10天後硫砷的氧化率達到58%，浸出23天後硫砷的氧化率達到 86%。
[0028]對照例3:在250mL錐形瓶中加入100mL9K培養基，調整培養基pH為1.6，加入Ig含硫砷金精礦(C礦)，然後接種1mL的嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)(細菌的數量達到18?9個/ml)。在30°C恆溫浸出容器浸出4天後，硫砷的氧化率達到8%，浸出10天後硫砷的氧化率達到41.2%，浸出23天後硫砷的氧化率達到65.9%。
【權利要求】
1.一種利用海水進行細菌浸出硫化礦的方法，其特徵在於，在細菌浸出硫化礦時加入海水。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，或者將海水用淡水稀釋後添加。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，稀釋時，淡水與海水的質量比值為1:1。
4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，將海水或者稀釋後的海水溶液邱值調整至1.6?1.8。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，採用硫酸調整邱值。
6.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，在海水或者稀釋後的海水溶液中添加亞鐵，使濃度達到3-68/1。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，添加硫酸亞鐵，使濃度達到58/1。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，接種嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌浸出硫化礦。
9.根據權利要求1或8所述的方法，其特徵在於，接種後浸出體系中細菌的個數達到105?9個氣
10.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，浸出時的礦漿質量濃度為1-20%。
【文檔編號】C22B3/18GK104404252SQ201410799171
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】李騫, 邱冠周, 楊永斌, 姜濤, 賴慧敏, 徐斌, 範曉慧, 李光輝, 郭宇峰, 陳許玲, 張元波 申請人:中南大學