一种利用海水进行细菌浸出硫化矿的方法

摘要

本发明提供了一种利用海水进行细菌浸出硫化矿的方法。将海水或者稀释后的海水溶液pH用硫酸调整至1.6～1.8，然后添加硫酸亚铁使Fe

说明书

技术领域

本发明属于生物冶金领域，涉及应用海水进行细菌浸出硫化矿的方法，实 现对硫化矿细菌的高效浸出。

背景技术

矿产资源是保障国家经济健康发展的基础，随着我国经济的高速发展，对 金属的需求不断扩大。急速膨胀的消费也给现有的采、选、冶等各个环节带来 了不同程度的压力和影响，进而引发了资源、能源、环境等方面的严重问题， 成为制约我国社会和经济可持续发展的重要因素。并且随着开采的进行，富矿 日益枯竭，各大型矿山产生含硫化物金属矿的废石、表外矿、废矿坑、尾矿却 堆积如山，造成资源的浪费。如果利用好这部分低品位金属硫化矿资源，就能 很好地缓解目前我国资源供应不足的紧张局势。现有的研究表明，生物浸出技 术特别适合处理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出。

生物浸出的研究始于20世纪50年代，半个多世纪以来，许多学者对生物 浸出进行了大量的研究。Miller等对南非低品位镍矿进行了细菌堆浸的模拟实 验，在浸出70d后镍的浸出率在30％～50％。日本Nakazawa等报道了采用氧 化亚铁硫杆菌对金川低品位镍矿在较低pH值(1.0～1.7)条件浸出42d，可浸出 75％的镍和14％的铜。Ahonent和Tuovinen用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌混 合菌浸出复杂硫化矿，主要矿物为黄铜矿、含钴镍黄铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿、 黄铁矿可，浸出25％的镍时只有2％的铜被浸出。陈勃伟等研究了某低品位硫 化镍铜矿的生物浸出工艺矿物学，考察了接种量、初始pH、矿石粒度、浸出周 期对该矿摇瓶浸出过程的影响，在矿石粒度-0.074mm占90％、矿浆浓度2％、 细菌接种量30％、初始pH 1.5、浸出周期30天、摇床转速150r·min^-1的条件下， 可获得最大的镍铜浸出率，分别为89.79％和41.80％。

目前，生物浸出技术已成功应用于铜矿的浸出、铀矿的浸出，及复杂难处 理金矿的生物预氧化。但细菌浸出硫化矿还存在细菌浸矿周期长，浸出率低的 问题。因此，对于细菌浸出硫化矿来说，如何加快氧化速度，缩短浸矿周期， 是促进该技术进步及生产力可持续发展的关键。

常规用于浸矿的培养是9K溶液，组成成分为：(NH₄)₂SO₄(3g/L)，KCl (0.1g/L)，K₂HPO₄(0.5g/L)，MgSO₄·7H₂O(0.5g/L)，Ca(NO₃)₂(0.01g/L)，溶 液中Fe²⁺浓度为9g/L。海水含有丰富的营养成分，主要成分为：阳离子Na⁺(10.62g/L)，K⁺(0.38g/L)，Ca²⁺(0.4g/L)，Mg²⁺(1.28g/L)和Sr²⁺(13mg/L)五 种，阴离子有Cl^-(19.10g/L)，SO₄^2-(2.66g/L)，Br^-(65mg/L)，HCO₃^-(152mg/L)， F^-(1.4mg/L)五种，还有以分子形式存在的其它物质，所有元素总和占海水盐分 的99.9％,平均每立方公里的海水中有3570万吨的矿物质和80多种化学元素，总 盐量为3.5％左右。因此，海水中含有的营养成分足以满足培养浸矿菌种的需求， 海水含有的独特成分(如微量元素、氨基酸、维生素等)还可以增强细菌的活 性，从而加速细菌氧化硫化矿的能力。此外，应用微生物浸矿每年要消耗大量 的水和购买大量的营养成分来培养细菌，而海水资源是巨大的。因此，利用海 水作为培养基不但可以强化微生物活性以达到提高浸矿效率，而且还可以节约 成本以及淡水资源。

针对目前细菌浸出硫化矿浸矿效率低的问题和海水含有的丰富营养成分， 特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用海水进行细菌浸出硫化矿的方法，即在细菌 浸出硫化矿时添加海水，不仅可以提高细菌的活性，而且浸矿溶液中的二价铁 消耗小，生成阻碍细菌浸出的黄钾铁矾很少，因此，可高效强化细菌浸出硫化 矿。该方法流程简单、操作方便、环保、成本低，流程短，适合大规模应用。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是：

一种利用海水进行细菌浸出硫化矿的方法，在细菌浸出硫化矿时加入海水。

上述方法是直接添加海水或者将其用淡水稀释后添加。稀释时，淡水与海 水的质量比值为1:1。上述方法需要将海水或者稀释后的海水溶液pH值调整至 1.6～1.8后再添加。优选采用硫酸调整pH值。上述方法还需要在海水或者稀释 后的海水溶液中添加亚铁，使Fe²⁺浓度达到3-6g/L后再用于浸出矿。优选添加 硫酸亚铁，使Fe²⁺浓度优选达到5g/L。

上述方法中优选接种嗜酸性氧化亚铁硫杆菌浸出硫化矿。接种后浸出体系 中细菌的个数达到10^5～9个/mL。

上述方法中优选浸出时的矿浆质量浓度为1-20％。

本发明的方法不仅可以提高细菌活性来加强细菌浸出硫化矿的浸出速率， 而且细菌对亚铁消耗量非常少，阻碍细菌浸出的黄钾铁矾生成非常少，从而进 一步加快细菌的浸出，因此，利用此技术可为硫化矿尤其是靠近海边的硫化矿 山进行微生物浸出提供一种技术上的指导。

本发明将海水或稀释后的海水添加少量亚铁作为细菌氧化硫化矿的培养基 (常规培养基的Fe²⁺浓度为9g/L，即所谓的9K培养基)，由于海水含有丰富的 营养成分，从而为细菌的生长提供足够的营养成分，甚至可能促进细菌基因表 达某些可加速浸矿的物质，并且含有可为细菌提供的能源物质，从而减少亚铁 使用，进而减少阻碍细菌浸出的黄钾铁矾的生成，因此，本发明不仅可以强化 细菌的活性加速浸矿速率，而且通过减少黄钾铁矾的生成进一步加速细菌浸出 硫化矿，为加快细菌浸出硫化矿提供重要措施。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。

原料条件：

A矿：硫化镍矿品位为2.47％，镍主要以镍黄铁矿形式存在；

B矿：硫化铜矿品位为0.87％，铜主要以黄铜矿形式存在；

C矿：含硫砷金精矿，金品位为44.3g/t，硫砷含量达到21％。

海水取自厦门近海。

主要成分为：阳离子Na⁺(10.62g/L)，K⁺(0.38g/L)，Ca²⁺(0.4g/L)， Mg²⁺(1.28g/L)和Sr²⁺(13mg/L)五种，阴离子有Cl^-(19.10g/L)，SO₄^2-(2.66g/L)， Br^-(65mg/L)，HCO₃^-(152mg/L)，F^-(1.4mg/L)五种，还有以分子形式存在的其它 物质，所有元素总和占海水盐分的99.9％。

实施例1：在250mL锥形瓶中加入100mL没有稀释的海水培养基，调整培养 基pH为1.6，加入1g硫化镍矿(A矿)和5g/LFe²⁺，然后接种10mL的嗜酸性氧 化亚铁硫杆菌(A.f菌)(细菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸出容器浸出 4天后，镍的浸出率达到37％，浸出10天后镍的浸出率达到55.3％，浸出23天 后镍的浸出率达到87.5％。

对照例1：在250mL锥形瓶中加入100mL9K培养基，调整培养基pH为1.6， 加入1g硫化镍矿(A矿)，然后接种10mL的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)(细 菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸出容器浸出4天后，镍的浸出率达到 12％，浸出10天后镍的浸出率达到32.5％，浸出23天后镍的浸出率达到67.3％。

实施例2：在250mL锥形瓶中加入100mL淡水稀释一倍的海水作为培养基， 调整培养基pH为1.6，加入1g硫化镍矿(A矿)和5g/LFe²⁺，然后接种10mL的 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)(细菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸出 容器浸出4天后，镍的浸出率达到43％，浸出10天后镍的浸出率达到69％，浸 出23天后镍的浸出率达到92.5％。

实施例3：在250mL锥形瓶中加入100mL淡水稀释一倍的海水作为培养基， 调整培养基pH为1.6，加入1g硫化铜矿(B矿)和5g/LFe²⁺，然后接种10mL的 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)(细菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸出 容器浸出4天后，铜的浸出率达到21％，浸出10天后铜的浸出率达到63.5％， 浸出23天后铜的浸出率达到85.7％。

对照例2：在250mL锥形瓶中加入100mL9K培养基，调整培养基pH为1.6， 加入1g硫化铜矿(B矿)，然后接种10mL的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)(细 菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸出容器浸出4天后，铜的浸出率达到 13％，浸出10天后铜的浸出率达到43％，浸出23天后铜的浸出率达到71.2％。

实施例4：在250mL锥形瓶中加入100mL淡水稀释一倍的海水作为培养基， 调整培养基pH为1.6，加入1g含硫砷金精矿(C矿)和3g/LFe²⁺，然后接种10mL 的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)(细菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸 出容器浸出4天后，硫砷的氧化率达到13％，浸出10天后硫砷的氧化率达到58％， 浸出23天后硫砷的氧化率达到86％。

对照例3：在250mL锥形瓶中加入100mL9K培养基，调整培养基pH为1.6， 加入1g含硫砷金精矿(C矿)，然后接种10mL的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌) (细菌的数量达到10^8～9个/ml)。在30℃恒温浸出容器浸出4天后，硫砷的氧化 率达到8％，浸出10天后硫砷的氧化率达到41.2％，浸出23天后硫砷的氧化率 达到65.9％。