一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法
【專利摘要】一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法，屬于生物冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，按以下步驟進(jìn)行：（1）將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液；（2）調(diào)節(jié)pH值；通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，制成浸出菌液；（3）將鈾礦石粉加水調(diào)成礦漿，用硫酸調(diào)pH值后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液；（4）用硫酸調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值；通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出。本發(fā)明的方法可以顯著提高鈾的浸出率，并降低酸耗；通過改善浸礦過程動(dòng)力學(xué)，縮短浸出周期，提高浸出率。本發(fā)明的方法具有生產(chǎn)成本低、投資少、設(shè)備簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈾是核電及核武器的原料，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)具有重要作用。隨著人類對(duì)能源需求的不斷擴(kuò)大，核能作為一種綠色能源，具有很大的發(fā)展空間，尤其是在中國(guó)。我國(guó)鈾礦資源的主要特點(diǎn)是，礦石類型多而復(fù)雜，中低品位鈾礦石居多、礦化不均勻、難處理的鈾礦石所占比例較大。近年來，隨著我國(guó)核電事業(yè)的迅速發(fā)展，鈾資源的供需矛盾更加突出；常規(guī)的酸法浸出由于存在酸耗大，浸出周期長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境不友好，鈾濃度低，回收工藝復(fù)雜等問題，而且還需要額外消耗氧化劑，如氯酸鈉、軟錳礦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決這一問題。因此，要緩解我國(guó)鈾資源緊缺的狀況，必須轉(zhuǎn)換思路，開發(fā)一種新技術(shù)處理此類礦物迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有酸法浸出鈾礦存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法，通過對(duì)氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌進(jìn)行培養(yǎng)，然后在攪拌條件下進(jìn)行鈾礦物的浸出，提高鈾的浸出效果。
[0004]本發(fā)明的鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法按以下步驟進(jìn)行:
1、將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1: (10~20)；
2、用硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為1.0~2.0 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)， 空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.01~0.lm3/h，攪拌速度為600~l400rpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為44~60°C，培養(yǎng)液的pH值為.1.0~2.0，培養(yǎng)時(shí)間為12~24h，制成浸出菌液；
3、將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度40~50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至1.0~2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的 20~35% ；
4、用硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為1.0~2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.01~0.lm3/h，攪拌速度為600~l400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~60°C，浸出混合液的pH值為1.0~2.0，浸出時(shí)間為12~24h。
[0005]上述的鈾礦石粉中粒度≤74 μm的部分占全部鈾礦石粉總重60~90%，鈾的重量含量為0.1~10%。
[0006]上述方法中鈾的浸出率≥99%。
[0007]上述的硫酸溶液的濃度為1~ 2N。
[0008]上述的9K培養(yǎng)基中各成分的濃度為(NH4) 2S04 3 g/L，MgSO4 ? 7H20 0.5 g/L，KCl
0.1 g/L, Ca (NO3) 2 0.01 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, FeSO4 ? 7H20 44.2 g/L。
[0009]本發(fā)明采用的浸礦細(xì)菌是由三種細(xì)菌組成的混合菌，氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌；這三種細(xì)菌以低價(jià)鐵和還原態(tài)硫?yàn)槟茉矗?4°C~60°C的溫度范圍內(nèi)具有很好的氧化活性。本發(fā)明的方法可以顯著提高鈾的浸出率，并降低酸耗；通過改善浸礦過程動(dòng)力學(xué)，縮短浸出周期，提高浸出率。本發(fā)明的方法具有生產(chǎn)成本低、投資少、設(shè)備簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明實(shí)施例中采用的氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌購(gòu)買于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例中配制硫酸溶液采用的硫酸為分析純?cè)噭?，采用的水為去離子水。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例中選用的鈾礦石粉是由礦山開采的鈾礦石經(jīng)粉碎后形成，其中重量含量2%以上的鈾礦石粉為經(jīng)人工揀選后再粉碎獲得。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例中采用的9K培養(yǎng)基中各成分的濃度為(NH4)2SO4 3g/L，MgSO4.7H20
0.5 g/L, KCl 0.1 g/L, Ca (NO3) 2 0.01 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, FeSO4.7H20 44.2 g/L。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量pH值和電位的設(shè)備為PHS-2F型酸度計(jì)。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例中制備浸出菌液和浸出時(shí)采用帶有攪拌的容器，通過水浴保溫。
[0016]實(shí)施例1
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1:10 ;
用濃度為2N的硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為1.0 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.01m3/h，攪拌速度為600rpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為40~60°C，培養(yǎng)液的pH值為l.(T2.0，培養(yǎng)時(shí)間為24h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉中粒度≤ 74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量90%，鈾的重量含量為
0.179% ；
將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度40%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至1.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的20% ；
用濃度為2N的硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為1.0-2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.01m3/h,攪拌速度為600rpm，并且控制浸出混合液的溫度為40~60°C，浸出混合液的pH值為1.0，浸出時(shí)間為24h ;鈾的浸出率為99.85% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為62.92%。
[0017]實(shí)施例2
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1:15 ;
用濃度為IN的硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為1.5 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.02m3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為44~60°C，培養(yǎng)液的pH值為1.0~2.0，培養(yǎng)時(shí)間為12h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉中粒度≤ 74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量81%，鈾的重量含量為
0.382%
將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至1.5，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的25% ；用濃度為IN的硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為1.(T2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.02m3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~6(rC，浸出混合液的pH值為1.5，浸出時(shí)間為12h ;鈾的浸出率為 99.37% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為45.25%。
[0018]實(shí)施例3
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到 9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1:20 ;
用濃度為2N的硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為2.0 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.03m3/h，攪拌速度為800rpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為 44~6(rC，培養(yǎng)液的pH值為l.(T2.0，培養(yǎng)時(shí)間為16h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉中粒度< 74 iim的部分占全部鈾礦石粉總重量60%，鈾的重量含量為
0.527%
將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度45%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的30% ；
用濃度為2N的硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為1.(T2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.03m3/h,攪拌速度為800rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~6(rC，浸出混合液的pH值為2.0，浸出時(shí)間為16h ;鈾的浸出率為 99.08% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入 菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為23.34%。
[0019]實(shí)施例4
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到 9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1:12 ;
用濃度為1.5N的硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為1.5 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.015m3/h，攪拌速度為lOOOrpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為44~60°C，培養(yǎng)液的pH值為1.(T2.0，培養(yǎng)時(shí)間為24h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉是經(jīng)過人工揀選后粉碎獲得，粒度< 74 iim的部分占全部鈾礦石粉總重量75%，鈾的重量含量為10%
將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至1.5，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的35% ；
用濃度為1.5N的硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為1.5 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.015m3/h,攪拌速度為lOOOrpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~6(TC，浸出混合液的pH值為1.(T2.0，浸出時(shí)間為24h ;鈾的浸出率為 99.44% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為20.12%。
[0020]實(shí)施例5
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到 9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1:18 ;
用濃度為IN的硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為2.0 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.lm3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為44~60?，培養(yǎng)液的pH值為1.0-2.0，培養(yǎng)時(shí)間為20h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉是經(jīng)過人工揀選后粉碎獲得，粒度< 74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量90%，鈾的重量含量為7.5%
將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度40%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的15% ；
用濃度為IN的硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.lm3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~60°C，浸出混合液的pH值為1.0-2.0，浸出時(shí)間為20h ;鈾的浸出率為99.57% ； 在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為29.36%。
【權(quán)利要求】
1.一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養(yǎng)基中，制成培養(yǎng)液，接種量按混合菌液與9K培養(yǎng)基的體積比為1: (10-20)； (2)用硫酸溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值為1.0-2.0 ;向培養(yǎng)液中通入空氣并攪拌進(jìn)行培養(yǎng)，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.Ο1-Ο.lm3/h，攪拌速度為600-1400rpm，并且控制培養(yǎng)液的溫度為44~60°C，培養(yǎng)液的pH值為1.0-2.0，培養(yǎng)時(shí)間為12~24h，制成浸出菌液； (3)將鈾礦石粉加水調(diào)成重量濃度40-50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調(diào)至1.0-2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的20-35% ； (4)用硫酸溶液調(diào)節(jié)浸出混合液的pH值為1.0-2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進(jìn)行浸出，空氣通入量按每升培養(yǎng)液為0.Ο1-Ο.1m3A,攪拌速度為600-1400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~60°C，浸出混合液的pH值為1.0-2.0，浸出時(shí)間為12~24h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法，其特征在于所述的鈾礦石粉中粒度≤74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量60-90%，鈾的重量含量為0.f 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈾礦石的細(xì)菌攪拌浸出方法，其特征在于鈾的浸出率≤ 99%ο
【文檔編號(hào)】C22B60/02GK103572047SQ201310579403
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】楊洪英, 佟琳琳, 李鵬 申請(qǐng)人:東北大學(xué)