專利名稱：利用硫氧化細(xì)菌消除黃銅礦浸出過程鈍化膜的方法
專利說明利用硫氧化細(xì)菌消除黃銅礦浸出過程鈍化膜的方法 本發(fā)明涉及到一種利用硫氧化細(xì)菌和鐵氧化細(xì)菌組成復(fù)合菌種，在微生物浸礦過程中消除因鐵氧化細(xì)菌代謝而在黃銅礦表面形成的鈍化膜，從而提高銅浸出速率和浸出率的方法。生物冶金現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用主要有兩個(gè)方面硫化銅礦的生物浸出始于上個(gè)世紀(jì)五十年代；難處理金礦的預(yù)氧化技術(shù)廣泛地應(yīng)用于黃金工業(yè)已有20多年的歷史。目前，鈾、錳、鉛、鎳、鈷、鋅、砷、鐵等幾乎所有的硫化礦都可利用細(xì)菌浸出。占我國銅礦資源70％以上的黃銅礦是細(xì)菌最難氧化的原生硫化礦。特別是細(xì)菌浸出過程中某些硫化物形成在礦物表面的鈍化膜影響了銅離子的進(jìn)一步浸出。生物浸出黃銅礦反應(yīng)速率低、浸出率低，限制了其工業(yè)化廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的目的是提供一種利用硫氧化細(xì)菌消除因鐵氧化微生物代謝而在黃銅礦表面形成的鈍化膜的方法，從而得到能明顯提高黃銅礦金屬浸出速度和浸出率的復(fù)配菌種。
黃銅礦細(xì)菌氧化浸出時(shí)的化學(xué)過程是三價(jià)鐵的氧化作用，可表示為MS+2Fe3++H+→M2++2Fe2++H2S+初始硫產(chǎn)物的形態(tài)則與礦物酸溶與否的性質(zhì)有關(guān)，酸可溶性的黃銅礦產(chǎn)生H2S+(H2S2)按多硫化物途徑經(jīng)化學(xué)氧化或細(xì)菌氧化，最終產(chǎn)出元素硫。元素硫在黃銅礦表面聚集形成鈍化膜阻止進(jìn)一步的浸出。在硫氧化細(xì)菌的存在下，元素硫不斷被氧化成硫酸，硫酸和鐵氧化細(xì)菌產(chǎn)生的Fe3+又能促進(jìn)黃銅礦的溶解。
具體步驟如下利用硫氧化細(xì)菌消除黃銅礦浸出過程鈍化膜的方法，將喜溫硫桿菌和鐵氧化細(xì)菌菌體分別用基本鹽培養(yǎng)基懸浮后，采用中高溫復(fù)合浸礦菌種對(duì)1％-5％礦漿濃度的黃銅礦進(jìn)行浸出，浸礦溫度40-55℃，初始pH值1.6，攪拌轉(zhuǎn)速500-600rpm，每間隔一定時(shí)間取樣用原子吸收光譜測(cè)定法測(cè)定黃銅礦浸出液的Cu2+含量。所述中高溫復(fù)合浸礦菌種的細(xì)菌組成為嗜鐵鉤端螺旋菌∶嗜酸喜溫硫桿菌＝1∶0.5～2。
所述硫氧化細(xì)菌和鐵氧化細(xì)菌的篩選和培養(yǎng)方法為從酸性礦山廢水、溫泉等采集的樣品用含元素1％元素硫培養(yǎng)基在45℃下富集15天，用梯度稀釋法在Na2S2O3固體培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布，挑選培養(yǎng)基上生長出的乳白色單落，反復(fù)劃線分離純化，直至在顯微鏡下鏡檢菌體形態(tài)一致的純菌株，分離出大量喜溫硫桿菌菌株。對(duì)所篩選的細(xì)菌進(jìn)行16SrRNA序列測(cè)定和生理生化鑒定，結(jié)果為中度嗜熱嗜酸的喜溫硫桿菌。采用1％元素硫培養(yǎng)基測(cè)定菌株氧化硫的能力，從中篩選出硫氧化能力最強(qiáng)的喜溫硫桿菌菌株在45℃下采用5％硫代硫酸鈉(Na2S2O3)培養(yǎng)基中添加0.1％的葡萄糖培養(yǎng)7天，得到大量硫氧化細(xì)菌，10000rpm離心10min收集菌體。
具有氧化亞鐵能力的嗜鐵鉤端螺旋菌為生物冶金重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分離得到保藏的菌株。采用測(cè)定亞鐵氧化能力和測(cè)定黃鐵礦、黃銅礦氧化能力的方法，從實(shí)驗(yàn)室分離得到的大量菌株中篩選出高效的鐵氧化細(xì)菌。分別在45℃下采用9K培養(yǎng)基培養(yǎng)7d后10000rpm離心10min收集菌體。9K培養(yǎng)基(g/L):(NH4)2SO43；KCl 0.1；K2HPO40.5；MgSO4·7H2O 0.5；Ca(NO3)20.01g；FeSO4·7H2O 44.7。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)廣泛篩選鐵和硫氧化細(xì)菌，分別測(cè)試對(duì)鐵和硫的氧化能力，篩選出能力強(qiáng)的菌株進(jìn)行組合。無需誘變或者進(jìn)行基因工程技術(shù)等復(fù)雜操作，技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，周期短、成本低；與誘變育種和基因工程菌比較，復(fù)合菌種不會(huì)輕易發(fā)生退化或者回復(fù)突變以及質(zhì)粒丟失等現(xiàn)象，遺傳性狀穩(wěn)定，并且環(huán)境適應(yīng)性好，易于在環(huán)境中定殖。
(2)篩選出的復(fù)合菌種兼有鐵氧化和硫氧化能力，浸出體系中酸度更低，不易在黃銅礦浸出過程中形成明顯的硫或黃鉀鐵礬覆蓋在礦物表面，從而有效消除鈍化膜。與單純的鐵氧化細(xì)菌相比，浸出速率更快，浸出率更高。實(shí)施例1.采用喜溫硫桿菌細(xì)菌與嗜鐵鉤端螺旋菌細(xì)菌濃度比例為1∶1的復(fù)合菌種在35℃、40℃、45℃和50℃條件下對(duì)黃銅礦精礦(成分分析見表1)進(jìn)行10L攪拌槽浸出實(shí)驗(yàn)。礦樣銅含量為29.06％，鐵含量25.96％，硫含量30.46％，以原生黃銅礦為主。礦漿濃度2％，接種后細(xì)菌濃度為1×107個(gè)/mL，初始pH值1.6，轉(zhuǎn)速500rpm。原子吸收光譜測(cè)定法測(cè)定黃銅礦浸出液的Cu2+含量，并間隔一定時(shí)間用蒸餾水補(bǔ)充所蒸發(fā)水分。平行實(shí)驗(yàn)兩組。20天后浸出結(jié)果如表2。
表1所用黃銅礦的主要成分的質(zhì)量百分比含量
表2不同溫度下黃銅礦浸出率與浸出速率的比較
結(jié)果表明，中高溫復(fù)合菌種浸出黃銅礦45℃效果最佳。
實(shí)施例2.采用喜溫硫桿菌細(xì)菌與嗜鐵鉤端螺旋菌細(xì)菌濃度比例分別為1∶1/2、1∶1和1∶2的中高溫復(fù)合菌種對(duì)黃銅礦精礦進(jìn)行10L攪拌槽浸出實(shí)驗(yàn)。礦樣成分如上。礦漿濃度2％，接種后細(xì)菌濃度為1～2×107個(gè)/mL，浸礦溫度45℃，初始pH值1.6，轉(zhuǎn)速500-600rpm。原子吸收光譜測(cè)定法測(cè)定黃銅礦浸出液的Cu2+含量，并間隔一定時(shí)間用蒸餾水補(bǔ)充所蒸發(fā)水分。同時(shí)采用嗜鐵鉤端螺旋菌純菌浸出黃銅礦作為對(duì)照。20天后浸出結(jié)果如表3。
表3復(fù)合菌種與純菌浸出黃銅礦浸出率與浸出速率的比較
結(jié)果表明，黃銅礦精礦的攪拌槽浸出過程，中高溫復(fù)合浸礦菌種最佳組合為嗜鐵鉤端螺旋菌∶喜溫硫桿菌＝1∶2。
實(shí)施例3.采用喜溫硫桿菌細(xì)菌與嗜鐵鉤端螺旋菌細(xì)菌濃度比例為1∶2的中高溫復(fù)合菌種對(duì)礦漿濃度為1％、3％和5％的黃銅礦精礦進(jìn)行10L攪拌槽浸出實(shí)驗(yàn)。礦樣成分如上。接種后細(xì)菌濃度為1～2×107個(gè)/mL，浸礦溫度45℃，初始pH值1.6，轉(zhuǎn)速500-600rpm。原子吸收光譜測(cè)定法測(cè)定黃銅礦浸出液的Cu2+含量，并間隔一定時(shí)間用蒸餾水補(bǔ)充所蒸發(fā)水分。20天后浸出結(jié)果如表4。
表4不同礦漿濃度下黃銅礦浸出率與浸出速率的比較
權(quán)利要求
1.利用硫氧化細(xì)菌消除黃銅礦浸出過程鈍化膜的方法，其特征在于將喜溫硫桿菌和鐵氧化細(xì)菌菌體分別用基本鹽培養(yǎng)基懸浮后，采用中高溫復(fù)合浸礦菌種對(duì)1％-5％礦漿濃度的黃銅礦進(jìn)行浸出，浸礦溫度40-55℃，初始pH值1.6，所述中高溫復(fù)合浸礦菌種的細(xì)菌組成為嗜鐵鉤端螺旋菌嗜酸喜溫硫桿菌＝1∶0.5～2。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種利用硫氧化細(xì)菌在微生物浸礦過程中消除黃銅礦表面鈍化膜的方法。篩選嗜酸喜溫硫桿菌，與嗜鐵鉤端螺旋菌復(fù)配形成復(fù)合菌種。該復(fù)合菌種與單純的嗜鐵鉤端螺旋菌相比，對(duì)黃銅礦浸出速度和浸出率大大提高。鐵氧化細(xì)菌代謝產(chǎn)生元素硫在黃銅礦表面聚集形成鈍化膜阻止進(jìn)一步的浸出，而在硫氧化細(xì)菌的存在下，元素硫不斷被氧化成硫酸促進(jìn)黃銅礦的溶解。該菌種復(fù)配技術(shù)有利于開發(fā)利用占我國銅礦資源70％以上的原生硫化礦(黃銅礦)。
文檔編號(hào)C22B15/00GK101016583SQ200610032460
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者邱冠周, 周洪波, 符波, 曾偉民, 柳建設(shè), 劉晰, 劉飛飛 申請(qǐng)人:中南大學(xué)