磷酸铁在强化细菌浸出硫化镍矿中的应用

摘要

本发明提供了一种磷酸铁在强化细菌浸出硫化镍矿中的应用方法。磷酸铁的用量为0.2g/L～0.6g/L。在磷酸铁的作用下，细菌浸出硫化镍矿的浸出率大幅提高、可达95％以上，而且氧化时间大幅缩短。磷酸铁中的磷酸不仅提供细菌所需的营养磷、强化了细菌的活性和浸矿功能，而且磷酸铁中被细菌氧化释放出来的Fe(Ⅲ)与溶液中的Fe(II)形成高氧化还原对，从而促进硫化镍矿的氧化分解，分解产生的Fe(II)和S是细菌生长繁殖的能源进一步强化硫化镍矿的浸出，从而促进了细菌浸出硫化镍矿的速率，为增强细菌浸出硫化镍矿提供了重要的理论及技术指导。

说明书

技术领域

本发明属于生物冶金领域，涉及磷酸铁在强化细菌浸出硫化镍矿中的应用 方法，实现细菌对硫化镍矿的高效浸出，从而为低品位硫化镍矿提镍创造有利 条件。

背景技术

镍不仅是一种保障经济发展的矿产资源，而且也是一种重要的战略储备资 源。在我国，随着硫化镍的开采，镍的品位越来越低，也越来越难处理，造成 我国镍资源供应严重短缺，对外依存度较高，已成为制约后续相关产业发展的 “瓶颈”。低品位复杂硫化镍矿采用传统的方法处理，不但回收率低，而且成本 高、工艺复杂、能耗大、经济效益不甚理想，并且产生的渣和废水难以处理， 严重污染环境。因此，急需开发一种经济的、有效的、清洁的、可持续发展的 新工艺和新技术。生物湿法冶金技术具有工艺简单、投资少、成本低、反应温 和、经济效益较高、清洁的特点，并且能有效开发低品位、难处理矿产资源而 成为冶金领域研究的热点。近几十年，生物冶金技术已在硫化矿的浸出中有了 广泛的研究，并成功地获得了工业应用，如我国的铜官山、德兴铜矿、紫金矿 业等。可见，利用生物冶金技术来处理低品位难处理硫化矿，尤其是硫化镍矿 方面具有广阔的前景。

目前细菌浸镍有一定的研究进展，但还未见有工业应用报道，问题主要在 细菌浸出硫化镍矿速度慢和浸出率低，因此，强化细菌浸出含镍硫化矿，寻找 强化浸出的方法，将是实现工业化的关键。

有研究表明金属矿物的浸出速度和浸出介质中细菌的浓度成正比，要想快 速浸出矿物中的金属离子，则必须保证细菌快速生长繁殖。做到这一点的重要 条件之一是供给细菌生长繁殖足够的营养。磷酸盐是核苷酸及其衍生物、磷脂、 某些酶和能量代谢中的一种组分，是微生物生长繁殖所必需的。试验证明，在 其他营养成分供应充足的条件下，适宜浓度的磷酸盐是浸出速率的必要因素。 另外，研究表明在微生物浸出体系添加特定的无机盐、金属离子和阴离子、表 面活性剂、催化剂等可加速微生物对矿物的氧化分解作用。如添加适量的Ag⁺、 Co²⁺、Hg²⁺、Bi³⁺在微生物浸出黄铜矿体系中具有促进作用；此外，通过控制矿浆 的介质电位也可以加速微生物浸出硫化矿，介质的电位取决于Fe³⁺/Fe²⁺的浓度， 其对浸出至关重要。含镍硫化矿的静电位都较高，所以高矿浆电位有利于含镍 硫化矿的氧化分解。因此，如何提高溶解介质电位以及持续提供细菌所需营养 源是加快细菌浸出硫化镍矿的关键。

基于目前细菌浸出硫化镍矿效率低的问题，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷酸铁在强化细菌浸出硫化镍矿中的应用方法，， 解决细菌浸出硫化镍矿浸出周期和浸出率低的问题，为硫化镍矿的高效开发利 用提供技术指导。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是：

一种磷酸铁在强化细菌浸出硫化镍矿中的应用方法：在细菌浸出硫化镍矿 时添加磷酸铁，化学分子式为FePO₄。

上述方法中磷酸铁在浸出体系中的用量优选为0.2g/L～0.6g/L。

上述方法浸出时的矿浆质量浓度为1-20％。

上述方法接种后浸出体系中细菌的个数达到10^5～9个/mL。

上述方法接种的细菌优选为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌。

上述方法浸出硫化镍矿的为缺磷的培养基。优选为缺磷的9K培养基。

缺磷的9K培养基组成成分为：(NH₄)₂SO₄(3g/L)，KCl(0.1g/L)，MgSO₄·7H₂O (0.5g/L)，Ca(NO₃)₂(0.01g/L)，溶液中Fe²⁺浓度为9g/L。

上述方法浸出过程温度28-32℃，振荡器转速120-180r/min，浸出至少12 天。优选浸出过程温度30℃，振荡器转速150r/min，浸出12天。

本发明的方法可以显著缩短微生物浸矿周期和提高浸出率，浸出12天后， 镍的浸出率最高可达到95％以上。一方面磷酸铁中的磷酸能够提供细菌所需的 营养，可促进细菌生长繁殖从而强化细菌的活性和浸矿功能；另一方面磷酸铁 中被细菌氧化释放出来的Fe(Ⅲ)与介质中的Fe(II)形成高氧化还原电位，提高矿 浆还原电位，从而促进硫化镍矿的氧化分解，分解产生的Fe(II)和S是细菌 生长繁殖的能源，进一步强化硫化镍矿的浸出。在磷酸铁两方面的作用下加速 了细菌对硫化镍矿的浸出速率，因此，该方法将是一种有效提高细菌浸出硫化 镍矿体系中镍浸出率的措施。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，而非限制本发明。

原料条件：

硫化镍矿：硫化镍矿镍品位为2.47％，主要以硫化镍形式存在；

其它条件：先配置初始pH为1.6的缺磷9K培养基，然后加入一定质量的 硫化镍矿进行灭菌，矿浆质量浓度达到1-20％，灭菌后加入0.2～0.6g/L的磷酸铁 (分子式为FePO₄)，最后接种10ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)(接种后细 菌的数量达到10^8～9个/ml)。

实施例1：在250mL锥形瓶中加入100mL缺磷9K培养基溶液，然后加入一 定质量的硫化镍矿进行灭菌，矿浆质量浓度达到1％，灭菌后加入0.2g/L的磷酸 铁，最后接种10ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)，接种后细菌的数量达到10⁸个/ml。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速150r/min，浸出12天后， 镍的浸出速率是未加添加剂的1.31倍，浸出率达到74.58％。

实施例2：在250mL锥形瓶中加入100mL缺磷9K培养基溶液，然后加入一 定质量的硫化镍矿进行灭菌，矿浆质量浓度达到1％，灭菌后加入0.3g/L的磷酸 铁，最后接种10ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)，接种后细菌的数量达到10⁸个/ml。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速150r/min，浸出12天后， 镍的浸出速率是未加添加剂的1.45倍，浸出率达到82.55％。

实施例3：在250mL锥形瓶中加入100mL缺磷9K培养基溶液，然后加入一 定质量的硫化镍矿进行灭菌，矿浆质量浓度达到1％，灭菌后加入0.4g/L的磷酸 铁，最后接种10ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)，接种后细菌的数量达到10⁸个/ml。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速150r/min，浸出12天后， 镍的浸出速率是未加添加剂的1.68倍，浸出率达到95.64％。

对照例：在250mL锥形瓶中加入100mL 9K培养基溶液，然后加入一定质量 的硫化镍矿进行灭菌，矿浆质量浓度达到1％，最后接种10ml嗜酸性氧化亚铁 硫杆菌(A.f菌)，接种后细菌的数量达到10⁸个/ml。在空气浴振荡器中30℃恒温 培养，振荡器转速150r/min，浸出12天后，镍的浸出率是56.93％。