專利名稱：一種浸礦菌及低品位硫化鋅礦的選擇性生物浸出工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浸礦菌及低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，特別是在含鐵較
高的情況下，在生物浸出體系中，保持鋅礦物高浸出率的同時，有效的抑制鐵的浸出，降低后續(xù)除鐵成本。
背景技術(shù)：
我國的硫化鋅礦中以鐵閃鋅礦形式賦存的鋅儲量占了相當(dāng)大的比例，如云南省低品位硫化鋅礦儲量為800多萬t，湖南黃沙坪、廣西大廠產(chǎn)出的鋅礦石也是典型的鐵閃鋅礦資源。在鐵閃鋅礦成礦過程中，鐵及多種元素以類質(zhì)同象進(jìn)入礦物晶格中，尤其是鐵置換鋅普遍存在于硫化鋅礦中，用機(jī)械磨礦和選礦的方法難以使鐵分離。隨著易選冶鋅礦資源的逐漸枯竭，開發(fā)利用鐵閃鋅礦資源的比例將日益增大。采用微生物冶金技術(shù)處理高鐵低品位閃鋅礦可提高鋅的綜合回收率，同時避免生成S(^、減少環(huán)境污染。但是在以往的閃鋅礦生物浸出工藝中，鐵和鋅被同時浸出進(jìn)入浸出液，大量的鐵積累造成后續(xù)分離工藝的困難，增加了成本，浪費了資源。針對此問題，有必要提供一種新的生物浸出工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種浸礦菌及低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，該工藝為生物浸出體系的生物提鋅降鐵工藝，特別適合用于黃鐵礦含量高的低品位硫化鋅礦石。本工藝流程短、設(shè)備簡單、投資省、成本低、無污染，在不影響鋅浸出率的同時，可有效抑制黃鐵礦的大量浸出，大大降低后續(xù)除鐵工藝成本，該工藝的實施，可使鐵含量高的低品位硫化鋅礦資源得以有效開發(fā)利用，提高鋅礦資源的綜合利用率，可獲得更大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案 新工藝采用的浸礦細(xì)菌命名為L印tospirillum ferrooxidans Retech-SPL-1，現(xiàn)已寄存并保藏在中國典型培養(yǎng)物保藏中心(武漢大學(xué)校內(nèi))，保藏登記號為CCTCC No:M208162。保藏日期2008年10月17日。 低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，它包括以下步驟
(1)礦石的準(zhǔn)備、筑堆及細(xì)菌的培養(yǎng) 將含鐵低品位硫化鋅礦石破碎至_20mm，運(yùn)輸?shù)蕉褕鲞M(jìn)行筑堆，筑堆過程中盡量使顆粒分布均勻，防止偏析，同時避免被壓實，保持良好的透氣性。 采集含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵鉤端螺旋菌的礦酸性礦坑水，利用9K培養(yǎng)基，在45t:下進(jìn)行選育、分離篩選浸礦菌種。同時考察浸礦菌種的特征，研究其生長規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，通過添加礦粉馴化浸礦菌株，考察其生長代謝規(guī)律以及浸礦能力，最終得到耐受性較強(qiáng)的專屬浸礦菌。
(2)含鐵低品位閃鋅礦的選擇性生物浸出 目前國內(nèi)硫化鋅礦中鐵品位較高，主要是以黃鐵礦的形式存在。黃鐵礦既是微生
3物的能源，又為浸出體系提供硫酸，在生物浸出過程中，過量的黃鐵礦溶解會造成浸出液中鐵過剩，在循環(huán)體系中不斷積累，增加了后續(xù)除鐵工藝成本。硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，主要是在不影響鋅浸出率的前提下，抑制黃鐵礦溶解的工藝。 在該低品位硫化鋅礦生物浸出過程中，隨著浸出的進(jìn)行，溶液電位逐步升高。微生物的存在加速了堆中Fe2+氧化速率，使溶液電位上升，從而在加速鋅礦物浸出的同時，也促進(jìn)了黃鐵礦的氧化溶解。因此，必須控制浸出過程中的氧化還原電位，抑制黃鐵礦的溶解速率。 具體方案如下①參照Zn-Fe-S-H20系的E-pH圖確定抑鐵浸鋅的最佳電位、pH值范圍，通過調(diào)節(jié)浸出體系的微生物、化學(xué)及物理等條件參數(shù)使體系達(dá)到選擇性浸出的最佳值?？刂戚^低的pH值，降低細(xì)菌氧化？62+的速率，因此控制較低的pH值能抑制電位的過快增長。pH值控制在1. 0 1. 5，可使電位保持在650 800mV(SCE)范圍內(nèi)。②在不同浸出時期，采取分階段間歇和連續(xù)兩種噴淋方式，或提高噴淋強(qiáng)度和次數(shù)[噴淋強(qiáng)度為20 30L/(m2 h)]來實現(xiàn)降低堆內(nèi)溫度的目的，以保持堆內(nèi)溫度在20 45t:范圍內(nèi)，以利于有效控制較低的電位；同時使堆高保持在4 6m，堆中保持良好的透氣性，同時保證浸出液順利滲透。③浸出液循環(huán)過程中采用中和沉淀法除Fe3+，以控制噴淋液中總鐵濃度在合適的范圍。通過以上方法來控制合適的氧化還原電位，從而在不影響硫化鋅浸出率的同時，抑制黃鐵礦的浸出，實現(xiàn)二者的選擇性浸出。
所述的礦石破碎粒度為5 20mm。 本發(fā)明的優(yōu)點是工藝流程短、設(shè)備簡單、投資省、成本低、無污染、回收率高，生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚?，能夠處理傳統(tǒng)選冶工藝不能處理的低品位鋅礦產(chǎn)資源，擴(kuò)大資源利用范圍，提高鋅金屬的綜合回收水平。


圖1為本發(fā)明一種實施例的工藝流程框圖
具體實施例方式
圖1中工序1為礦石的準(zhǔn)備及破碎工序，控制粒徑< 20mm ;破碎好的礦石被送往礦堆進(jìn)入筑堆工序2 ;然后進(jìn)行布液、滴淋操作，再進(jìn)入到工序3選擇性浸出處理工序；將工序4中得到的混合浸礦菌加入工序2中，同時經(jīng)過工序5、6，調(diào)節(jié)浸出液pH、滴淋強(qiáng)度及休閑制度(連續(xù)噴淋2天，休息1天)等措施控制電位的變化；浸出液進(jìn)入后續(xù)處理過程。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實施例1 該新工藝應(yīng)用于國內(nèi)某含鐵低品位硫化鋅礦，礦石中金屬礦物主要是黃鐵礦，其次是褐鐵礦、赤鐵礦；含鋅礦物主要為閃鋅礦(30-40% )。脈石礦物主要是石英、水云母，另有少量粘土礦物；碳酸鹽類礦物少。
(1)專屬浸礦菌的選育、馴化、擴(kuò)大培養(yǎng) 本發(fā)明采用的細(xì)菌是采自某礦山酸性礦坑水，在90ml Leathen培養(yǎng)基中，接種10ml礦坑水樣，在搖床中恒溫水浴培養(yǎng)，根據(jù)不同菌種分別控制溫度為45t:，控制搖床轉(zhuǎn)速為160轉(zhuǎn)/分鐘，定時測定液相中氧化還原電位(Eh)、pH值和細(xì)胞密度。向處于對數(shù)生長后期的氧化亞鐵硫桿菌滴加3. 0mol/LH2S04，使培養(yǎng)液保持pHl. 5左右，加入的營養(yǎng)物質(zhì)為 (NH4)2S04 0. 15g/L， KC1 0. 05g/L， K2HP04 0 . 05g/L， MgS04 7H20 0. 05g/L， Ca(N03)2 0. Olg/ L， FeS04 7H20 0. lg/L。 所述的馴化是在不含上述營養(yǎng)物質(zhì)的自來水中加入粒度小于0. 074mm的礦粉， 加入礦石粉后形成的礦漿濃度為1 20%重量百分比，pH值在1. 5 2. 0之間；馴化菌 液含氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌，菌液的氧化還原電位為650 850mV(SCE)，細(xì)菌濃度為107 109個/ml ;所述微生物生長溫度為15 45。C，最佳生長溫 度35 45°C。 在培養(yǎng)好的菌液中逐步加入礦粉，金屬離子濃度不斷提高，轉(zhuǎn)接4-5次，得到耐受 性較好的混合菌。 在鐵閃鋅礦細(xì)菌浸出過程中，礦石中的重金屬元素如Zn2+、Cd2+等將隨著礦物的溶 解而進(jìn)入溶液中，當(dāng)這些離子的濃度達(dá)到一定值時，就會對細(xì)菌的生長活性產(chǎn)生一定的影 響，從而影響細(xì)菌浸礦的速率。
(2)選擇性生物浸出 閃鋅礦容易溶解，低電位下浸出率較高，而黃鐵礦在低電位下很難浸出，隨著電位 的升高浸出速率不斷提高，所以控制電位是實現(xiàn)選擇性浸出的關(guān)鍵步驟。在浸出過程中主 要是由細(xì)菌氧化F^+來維持氧化還原電位，通過控制細(xì)菌的活性，調(diào)控電位可以實現(xiàn)選擇 性浸出。 首先在筑堆過程中要使礦石顆粒分布均勻，避免產(chǎn)生偏析，影響滲透性。礦石粒度 破碎至-15mm，增加堆高，降低堆中的透氣性，控制細(xì)菌的活性。在不同浸出時期，采取分階 段間歇和連續(xù)兩種噴淋方式，當(dāng)在浸出前期(堆浸前三個月)，采取間歇噴淋方式，噴淋強(qiáng) 度為20 30L/(m2 h)，間歇噴淋方式有利于布液和堆中細(xì)菌生長繁殖及堆中氣體溫度調(diào) 節(jié)，有利于鋅礦物的浸出。當(dāng)在浸出后期(堆浸后三個月)時，改為連續(xù)噴淋方式，提高噴 淋強(qiáng)度，降低堆內(nèi)溫度和降低細(xì)菌活性，保持堆內(nèi)溫度在20 45t:范圍內(nèi)，控制較低的電 位，有效抑制黃鐵礦的過量浸出。當(dāng)溶液中氧化還原電位低于800mV(SHE)時，浸出5個月 后，黃鐵礦的浸出率低于20%。 本發(fā)明的效果是除了有利于環(huán)保外，還可以用來開發(fā)傳統(tǒng)選冶技術(shù)不可利用的 低品位鋅礦產(chǎn)資源，降低成本，擴(kuò)大鋅礦產(chǎn)資源的利用范圍，提高鋅的綜合回收率。
權(quán)利要求
一種浸礦菌，其特征在于浸礦細(xì)菌命名為Leptospirillum ferrooxidansRetech-STC-1，現(xiàn)已寄存并保藏在中國國家典型培養(yǎng)物保藏中心(武漢大學(xué)校內(nèi))，保藏登記號為CCTCC NoM208162。保藏日期2008年10月17日。
2. —種含鐵低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，其特征在于它包括以下步驟(1) 將專屬浸礦菌L印tospirilium ferrooxidans Retech-STC-l馴化和放大培養(yǎng)；(2) 選擇性生物浸出將礦石破碎至-20mm進(jìn)行筑堆，然后將(1)中獲得細(xì)菌接入到堆中，噴淋強(qiáng)度為20 30L/(m2 h)，其噴淋液中含浸礦混合菌107 108個/ml，噴淋液的氧化還原電位650 800mV(SCE)，控制堆內(nèi)溫度在20 45。C范圍內(nèi)，浸出體系的pH值1. 0 1.5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鐵低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，其特征在于所述的對采集的含菌酸性礦坑水的選育是在Leathen基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入含菌礦坑水(重量比20-30% )進(jìn)行的，加入的營養(yǎng)物質(zhì)為(NH4)2S040. 15g/L， KC1 0. 05g/L，K2HP040. 05g/L， MgS04 7H20 0. 05g/L， Ca(N03)20. 01g/L， FeS04 7H20 0. lg/L ;所述的馴化是在不含上述營養(yǎng)物質(zhì)的自來水中加入粒度小于0. 074mm的礦粉，加入礦石粉后形成的礦漿濃度為1 20X重量百分比，pH值在1. 5 2. 0之間；馴化菌液含氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化鐵微螺球菌，菌液的氧化還原電位為650 850mV (SCE)，細(xì)菌濃度為107 109個/ml ;所述微生物生長溫度為15 45°C 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含鐵低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，其特征在于最佳生長溫度35 45°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種含鐵低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝，其特征在于所述的礦石破碎粒度為5 20mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種浸礦菌及含鐵低品位硫化鋅礦選擇性生物浸出工藝。所述的浸礦菌命名為Leptospirillum ferrooxidans Retech-STC-1，現(xiàn)已寄存并保藏在中國國家典型培養(yǎng)物保藏中心(武漢大學(xué)校內(nèi))，保藏登記號為CCTCC NoM208162。保藏日期2008年10月17日。本工藝?yán)煤瑢俳V微生物和Fe3+離子的稀硫酸溶液浸出含鐵硫化鋅礦，通過調(diào)節(jié)pH、滴淋強(qiáng)度、休閑制度及透氣性等措施，控制浸出過程氧化還原電位，實現(xiàn)硫化鋅礦的選擇性浸出。本工藝流程短、設(shè)備簡單、投資省、成本低、無污染、回收率高，生產(chǎn)規(guī)模可大可小，能夠處理傳統(tǒng)選冶工藝不能處理的低品位鋅礦產(chǎn)資源，擴(kuò)大資源利用范圍，提高鋅金屬的綜合回收水平。
文檔編號C22B3/18GK101748080SQ200810227389
公開日2010年6月23日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者劉學(xué), 武名麟, 武彪, 溫建康 申請人:北京有色金屬研究總院