一种强化黄铜矿微生物浸出的方法

摘要

本发明公开了一种强化黄铜矿微生物浸出的方法，包括以下步骤：（1）将黄铜矿矿样、黄铁矿矿样和闪锌矿矿样也粉粹成颗粒；（2）将培养基，黄铜矿，及将要添加的闪锌矿和/或黄铁矿进行高温高压灭菌；（3）将灭菌后的矿样按要求加入装有培养基的摇瓶中，并接种浸矿微生物；（4）将步骤（3）的摇瓶放置恒温摇床培养；（5）测定浸出过程中铜的浸出效率。本发明通过在黄铜矿微生物浸出体系中添加黄铁矿及闪锌矿，使得溶液中的pH较低，铁离子浓度和氧化还原电位较高，在生物和物理化学因子的协同作用下，强化了黄铜矿的氧化分解，提高了铜的浸出率，与不添加任何矿物的微生物浸出结果比较，其浸出率提高了5.0%~5.5%。本发明对黄铜矿的高效浸出提供了技术指导。

权利要求

1.一种强化黄铜矿微生物浸出的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将黄铜矿矿样粉粹成颗粒，同时将要添加的黄铁矿矿样和/或闪锌矿矿样也粉粹成颗粒；

（2）将培养基，黄铜矿，及将要添加的闪锌矿和黄铁矿进行高温高压灭菌；

（3）将灭菌后的黄铜矿加入装有培养基的摇瓶中，再加入黄铁矿和闪锌矿，调节矿浆pH值为2.0，并接种浸矿微生物；

（4）将步骤（3）的摇瓶放置恒温摇床培养；

（5）测定浸出过程中铜的浸出效率；

其中，所述浸矿微生物包括：从德兴铜矿中分离的三株细菌喜温硫杆菌Acidithiobacillus  caldus ，嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans，嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum和一株古菌嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum组成的人工共培养体系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人工共培养体系中三株细菌喜温硫杆菌Acidithiobacillus  caldus ，嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans，嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum和一株古菌嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum，四株菌按菌数比例1:1:1:1加入。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，黄铜矿矿样、添加的黄铁矿矿样和闪锌矿矿样粉粹成颗粒的粒度大小为0.074mm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，第(3)步中的矿浆浓度为2%，并接种浸矿微生物，使得溶液中微生物浓度为1.0×106个/毫升。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，第(4)步培养条件为温度为40°C，并在转速为170rpm条件下浸出30天。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述培养基为9K培养基。

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，黄铜矿与黄铁矿，或者是黄铜矿与闪锌矿等质量比加入，或者黄铜矿，与黄铁矿和闪锌矿混合矿是等质量比加入。

说明书

一种强化黄铜矿微生物浸出的方法

技术领域

[0001] 本发明属于硫化矿微生物冶金技术领域，具体涉及一种强化黄铜矿微生物浸出的方法。

背景技术

[0002] 随着社会的迅速发展，人们对矿物资源的需求量正在不断增加，传统的冶金过程不仅能耗大，对人们耐以生存的生活环境的污染也很大，因此，反应温和、环境友好、流程简单、能耗低、效率高的生物浸矿技术对我们的作用日益明显。利用微生物的作用从矿石中回收重金属离子，已经是全世界都建立的生物技术过程。目前，该技术主要应用于应用于铜、镍、金和银等。

[0003] 黄铜矿矿物品位低，结构复杂，不利于持续进行生物浸出，而且矿物中铁和硫所占比例较高，极易产生两种钝化反应。当前，多种强化策略例如高温浸出、低pH、添加表面活性剂、银离子、氯离子及低Eh体系都被尝试用于解决黄铜矿钝化问题，但是这些方法都有一些局限性。黄铜矿生物浸出是一个生物和化学同时进行的过程，两个过程相互促进并之约，因此在生物浸出过程中，需要综合考虑化学和生物反应效应。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种强化黄铜矿微生物浸出的方法，解决微生物对黄铜矿氧化分解效果差、浸出率低的问题，为黄铜矿的高效开发利用提供技术指导。

[0005] 本发明提供的技术方案是：一种强化黄铜矿微生物浸出的方法，包括以下步骤：

[0006] （1）将黄铜矿矿样粉粹成颗粒，同时将要添加的黄铁矿矿样和/或闪锌矿矿样也粉粹成颗粒；

[0007] （2）将培养基，黄铜矿，及将要添加的闪锌矿和/或黄铁矿进行高温高压灭菌；

[0008] （3）将灭菌后的黄铜矿加入装有培养基的摇瓶中，再分别加入黄铁矿或闪锌矿，并接种浸矿微生物；

[0009] （4）将步骤（3）的摇瓶放置恒温摇床培养；

[0010] （5）测定浸出过程中铜的浸出效率。

[0011] 本发明的一个具体技术方案是，一种强化黄铜矿微生物浸出的方法，包括以下步骤：

[0012] （1） 将黄铜矿矿样粉粹成粒度大小约为0.074mm的颗粒，同时将要添加的黄铁矿矿样和/或闪锌矿矿样也粉粹成粒度大小约为0.074mm的颗粒；

[0013] （2）将9K培养基和黄铜矿及添加黄铁矿和/或闪锌矿均高温高压灭菌；

[0014] （3）将灭菌后的黄铜矿加入装有培养基的摇瓶中，再分别加入黄铁矿或闪锌矿，矿浆浓度为2%，调节矿浆pH值为2.0，并接种浸矿微生物，使得溶液中微生物浓度为1.0×106个/毫升；

[0015] （4）将（3）的摇瓶放置恒温摇床培养，调控温度为40°C，并在转速为170rpm条件下浸出30天；

[0016] （5）测定浸出过程中铜的浸出效率。

[0017] 浸矿微生物包括：从德兴铜矿中分离的三株细菌喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus（保藏号：CBCBSUCSU208026，菌株号：S1），嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans（保藏号：CBCBSUCSU208043，菌株号：YN22），嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum（保藏号：CBCBSUCSU208015，菌株号：YSK）和一株古菌嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum（保藏号：CBCBSUCSU208123，菌株号：L1）组成的人工共培养体系。微生物富集物的富集培养条件为：分别在不同能源（硫酸亚铁，元素硫，硫酸亚铁+元素硫+ 0.01% wt/vol 酵母抽提液），不同的温度（30°C， 40°C，50°C）和不同的 pH （1.0， 1.8，2.5）下分别培养后混合。人工共培养体系中四株菌的浓度是相同的，按菌数比例1:1:
1:1加入。

[0018] 上述方法优选几种工艺如下：

[0019] 喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus，嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans，嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum和嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum构成的人工共培养体系浸出加入黄铁矿的黄铜矿体系：将黄铜矿和黄铁矿矿石粉粹成约0.074mm的颗粒，投入到含有人工共培养体系的9K培养基中，浸出条件为矿浆浓度2%，接种后浸溶液微生物浓度为1.0×106个/毫升，pH值为2.0，培养温度为40°C，摇床转速170rpm，浸出30天，其中黄铜矿与黄铁矿是等比例加入。

[0020] 喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus，嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans，嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum和嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum构成的人工共培养体系浸出加入黄铁矿和闪锌矿的黄铜矿体系：将黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿矿石粉粹成约0.074mm的颗粒，投入到含有人工共培养体系的9K培养基中，浸出条件为矿浆浓度2%，接种后浸溶液微生物浓度为1.0×106个/毫升，pH值为2.0，培养温度为40°C，摇床转速170rpm，浸出30天，其中黄铜矿、黄铁矿与闪锌矿是等比例加入。

[0021] 上述方法取样导致的浸出液的损失用9K培养基补充，蒸发损失用无菌pH2.0的蒸馏水补充

[0022] 本发明具有以下有益效果：

[0023] 黄铁矿的静电位比黄铜矿高，黄铁矿充当阴极被保护，黄铜矿因为静电位相对较低，充当阳极，被氧化，加速黄铜矿的溶解，有利于铜的生物浸出。本发明所采用的技术方案在强酸性的细菌培养基溶液中添加黄铁矿和/或闪锌矿，使得溶液中铁离子浓度和氢离子浓度提高，在微生物与高铁离子、高氢离子的协同作用下，显著提高了黄铜矿的氧化分解。本发明的针对性强，解决了黄铜矿浸出时间长，浸出效率低的问题。

附图说明

[0024] 图1所示三种不同矿物在人工共培养体系中和非人工共培养体系中pH随时间的变化情况。

[0025] 图2所示三种不同矿物在人工共培养体系中和非人工共培养体系中氧化还原电位随时间的变化情况。

[0026] 图3所示三种不同矿物在人工共培养体系中和非人工共培养体系中铁离子浓度随时间的变化情况。

[0027] 图4所示三种不同矿物在人工共培养体系中和非人工共培养体系中铜的浸出率随时间的变化情况。

具体实施方式

[0028] 本发明有下列实施例进一步说明，但不受这些实施例的限制。

[0029] 实施例1

[0030] 喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus，嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans，嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum和嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum（这四类菌株均保存在武汉大学保藏中心，位于湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学校内）构成的人工共培养体系浸出加入黄铁矿的黄铜矿体系：将黄铜矿和黄铁矿矿石粉粹成约0.074mm的颗粒，投入到含有微生物富集物的9K培养基中，浸出条件为矿浆浓度2%，接种后浸溶液微生物浓度为1.0×106个/毫升，pH值为2.0，培养温度为40°C，摇床转速170rpm，浸出30天，其中黄铜矿与黄铁矿是等比例加入。当黄铜矿单独微生物浸出体系中，浸出9天后，pH值为1.75（图1），Eh为662（图2），铁离子浓度为1.365g/L（图3，黄铜矿的浸出率仅为29.39%（图4）；添加等量的10g/L黄铁矿体系中，浸出9天，Eh为
682（图2），pH值为2.0（图1），铁离子浓度为0.006g/L（图3），黄铜矿的浸出率达到37.48%（图
4），提高了8.09%。

[0031] 实施例2

[0032] 喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus，嗜热氧化硫硫化杆菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans，嗜铁钩端螺旋菌Leptospirillum ferriphilum和嗜热铁质菌Ferroplasma thermophilum构成的人工共培养体系浸出加入黄铁矿和闪锌矿的黄铜矿体系：将黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿矿石粉粹成约0.074mm的颗粒，投入到含有人工共培养体系的9K培养基中，浸出条件为矿浆浓度2%，接种后浸溶液微生物浓度为1.0×106个/毫升，pH值为2.0，培养温度为40°C，摇床转速170rpm，浸出30天，其中黄铜矿、黄铁矿与闪锌矿是等比例加入。当黄铜矿单独微生物浸出体系中，浸出9天后，pH值为1.75（图1），Eh为662（图2），铁离子浓度为1.365g/L（图3），黄铜矿的浸出率仅为29.39%（图4）；添加等量的10g/L黄铁矿和闪锌矿体系中，浸出9天，pH值为1.49（图1），Eh为644（图2），铁离子浓度为2.16g/L（图3），黄铜矿的浸出率达到42.94%（图4），提高了13.55% 。