專利名稱：一種低品位碲礦的生物浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物浸礦方法，特別是涉及一種低品位碲礦的微生物浸出方 法，屬于微生物冶煉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碲(Te)是VIA族非金屬元素，原子序數(shù)為52，在元素周期表中位于第六族硒 和釙之間，其化學(xué)性質(zhì)與硫(S)和硒(Se)相近。碲具有十分良好的傳熱和導(dǎo)電本領(lǐng)， 是金屬性最強(qiáng)的非金屬元素。因此，碲通常稱之為準(zhǔn)金屬或半金屬，是良好的半導(dǎo)體材 料，主要應(yīng)用于冶金、電子、玻璃、化工等領(lǐng)域，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)、國防與尖端技術(shù) 的維生素，創(chuàng)造人間奇跡的橋梁”，是當(dāng)代高新技術(shù)新材料。由于碲是一種分散元素， 很少有獨(dú)立礦床，在地殼中的含量很小，大部分伴生賦存于銅、鉛、金、銀、鉍等其他 獨(dú)立的礦床，碲的取得主要取自金屬銅等冶煉的副產(chǎn)物，即金屬冶煉廠的陽極泥，產(chǎn)量 較低?？蒲姓撐摹皬你G碲礦中分離碲的新技術(shù)”(蔣新宇，稀有金屬與硬質(zhì)合金， 2000，(141) 8 10)公開一種從鉍碲礦中分離碲的濕法冶金工藝。該技術(shù)將鉍碲礦用 鹽酸加氯酸鈉浸出，浸出液用Na2SO3還原得粗碲粉，還原后液水解回收鉍。粗碲粉經(jīng) 鹽酸漿化洗滌，最終得到純度約96%的碲粉。該工藝至少存在五方面的不足第一、浸 出溫度較高，長期在酸性條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)，對設(shè)備腐蝕大；第二、工藝能耗高；第 三、建設(shè)周期較長、投資量較大、操作運(yùn)行成本較高；第四、工藝主要用于處理一些較 高品位的碲礦，對于低品位碲礦效果較差、效益較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碲礦浸出方法，該方法采用 生物浸礦原理，特別適用于對低品位碲礦浸出。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種低品位碲礦的生物浸出方法，其特征在于浸礦菌種包含氧化亞鐵硫桿 菌。上述浸礦方法采用生物浸礦原理實(shí)現(xiàn)。生物浸礦技術(shù)是以微生物對礦石的直 接、間接以及兩者的共同作用，利用微生物在生命活動中自身的氧化和還原特性，使礦 石中的有用成分氧化或還原，以水溶液中離子態(tài)或沉淀的形式與原物質(zhì)分離，或靠微生 物的代謝產(chǎn)物與礦物作用，溶解提取礦物有用成分的技術(shù)。與其他工藝相比，其最大特 點(diǎn)是適用于傳統(tǒng)工藝難以處理的礦石，并具有流程短、工藝簡單、易操作、投資少、能 耗少、成本低和對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來發(fā)展迅速。特別是在目前高品位、易選 別礦產(chǎn)資源日趨減少，低品位、難選冶資源日益受到重視的形勢下，生物浸礦技術(shù)顯示 出了巨大的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境優(yōu)勢，成為礦冶工程研究和應(yīng)用的重點(diǎn)之一。礦石的生物浸出是水溶液中多相體系的一個復(fù)雜過程，它同時包含了化學(xué)氧化、生物氧化和電化學(xué)氧化反應(yīng)，因此菌種選擇與浸礦反應(yīng)條件都能夠影響浸礦方法 的成敗與效率高低。本技術(shù)方案基于微生物浸礦的基本原理，選用氧化亞鐵硫桿菌 (Thiobacillus ferrooxidans,簡稱T.f菌)浸出低品位碲礦中的碲，并通過調(diào)節(jié)控制浸礦過 程中涉及的各項(xiàng)理化條件，實(shí)現(xiàn)了微生物浸礦方法成功應(yīng)用于低品位碲礦浸出。T.f菌是 一類化能自養(yǎng)菌，其主要代謝機(jī)理是以CO2為碳源，以NH4+為氮源，通過氧化Fe2+、元 素S以及還原態(tài)的化合物等來獲得生命過程所需的能量。本技術(shù)方案采用T.f菌浸提低品 位碲礦的原理在于低品位碲礦中主要的硫化物型礦石為輝碲鉍礦，其中含有低價S。 T.f菌在浸礦過程中一方面通過氧化低價S獲得生長能量，另一方面在解離礦物的同時產(chǎn) 生152304溶解礦石，礦石中的碲以可溶化合物的形式浸出進(jìn)入溶液。在這個過程中T.f菌 作為自養(yǎng)菌還能以碲礦中伴生的或加入的還原態(tài)S或鐵礦物為能源自養(yǎng)生長。整體方法 工藝簡單，節(jié)約成本，具有應(yīng)用前景。浸礦方法以9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基為浸礦培養(yǎng)基，首先稱取碲礦礦樣加入浸礦培養(yǎng)基， 調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.5 2.5;待礦漿pH值穩(wěn)定后接種T.f菌菌液，接種量為2.5% 7.5% ；最后進(jìn)行恒溫振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為溫度26 33°C、轉(zhuǎn)速120 150r/min。浸 礦30d后測定，浸碲率為62.7 68.4%。在此基礎(chǔ)上，本技術(shù)方案進(jìn)一步采用混合菌種浸提低品位碲礦以提高碲浸出 率。具體是采用以T.f菌為主的T.f菌與氧化硫硫桿菌(T.thiooxidans，簡稱T.t菌)的 混合菌種。接種菌液是T.f菌菌液與T.f菌菌液按3 1 5 1混合而成。浸礦方法 以9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基為浸礦培養(yǎng)基，首先稱取碲礦礦樣加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)礦漿pH值至 1.5 2.0;待礦漿pH值穩(wěn)定后接種混合菌液，接種量為3.0% 9.0%;最后進(jìn)行恒溫振 蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為溫度28 32°C、轉(zhuǎn)速120 150r/min。浸礦30d后測定，浸碲率 為 66.2 75.8%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)采用生物浸礦原理實(shí)現(xiàn)了對低品 位碲礦的浸出，因此具有生物浸礦技術(shù)的固有優(yōu)點(diǎn)，主要包括可以很經(jīng)濟(jì)地處理低品 位、難處理礦石和傳統(tǒng)開發(fā)方式剩下的礦產(chǎn)廢料，且對環(huán)境危害小、投資少、能耗低、 藥耗少等方面；(2)采用的浸礦菌種常見、分布廣泛、容易獲得；(3)充分利用了與碲礦 石伴生的硫鐵礦作為細(xì)菌生長能源物和營養(yǎng)物，有利于碲礦中伴生資源的循環(huán)和高效利 用；(4)浸礦過程中要求的理化條件簡單、容易滿足與控制。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例一采用氧化亞鐵硫桿菌浸提低品位碲礦。1、菌種與主要實(shí)驗(yàn)材料菌種氧化亞鐵硫桿菌(T.f菌)。T.f菌株先經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)，取對數(shù)生長期的菌液 作為接種菌液；擴(kuò)大培養(yǎng)基是在9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入4.5 ^FeSO4并調(diào)節(jié)pH到2.0; 9K 基礎(chǔ)培養(yǎng)基，組份為(NH4) 2S043g/L、KC10.1g/L、K2HPO40.5g/L> MgSO4 · 7H20 0.5g/ L、Ca (NO3) 20.01g/L。礦樣經(jīng)浮選的低品位碲精礦，是以輝碲鉍礦為主的混合硫化礦；礦樣磨碎，粒度 124μιη 178 μ m。浸礦培養(yǎng)基9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基。2、浸提方法(1)向500mL三角瓶中加入200mL 9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，稱取碲礦礦樣2 IOg到三 角瓶中，調(diào)節(jié)礦漿pH至1.5 2.5;(2)礦漿pH值穩(wěn)定后接種T.f菌液，接種量為2.5% 7.5% ；(3)將三角瓶恒溫振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為溫度26 33°C、轉(zhuǎn)速120 150r/ min。培養(yǎng)30d后，采用原子熒光法測定浸出液碲濃度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后溶液中碲含量 的變化，計(jì)算碲礦中碲的浸出率。30d浸碲率為62.7 68.4%。實(shí)施例二采用氧化亞鐵硫桿菌浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例一相同之處不再重復(fù)，其不 同之處在于(1)礦樣低品位碲礦磨碎，粒度165 μ m ；(2)向200mL 9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基加入碲礦礦樣5g，并調(diào)節(jié)礦漿至pH2.0 ；(3) T.f菌液接種量為7.5 % ；(4)恒溫振蕩培養(yǎng)條件為溫度30°C、轉(zhuǎn)速150r/min。培養(yǎng)30d后，計(jì)算碲礦中碲的浸出率。30d浸碲率為68.4%。實(shí)施例三采用氧化亞鐵硫桿菌浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例二相同之處不再重復(fù)，其不 同之處在于T.f菌液接種量為2.5 %。培養(yǎng)30d后浸碲率為62.7 %。實(shí)施例四采用氧化亞鐵硫桿菌浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例二相同之處不再重復(fù)，其不 同之處在于T.f菌液接種量為5.0 %。培養(yǎng)30d后浸碲率為66.3 %。實(shí)施例五采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦。1、菌種與主要實(shí)驗(yàn)材料混合菌種氧化亞鐵硫桿菌(T.f菌)與氧化硫硫桿菌(T.t菌)。T.f菌株和T.t 菌株經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)，分別取對數(shù)生長期的菌液按3 1 5 1混合作為接種菌液；T.f菌 株擴(kuò)大培養(yǎng)基是在9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入4.5% FeSO4并調(diào)節(jié)pH到2.0，T.t菌株擴(kuò)大培養(yǎng) 基是在9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入1 %單質(zhì)硫并調(diào)節(jié)pH到2.0。礦樣經(jīng)浮選的低品位碲精礦，是以輝碲鉍礦為主的混合硫化礦；礦樣磨碎， 粒度 124μιη 178 μ m。浸礦培養(yǎng)基9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，組份為(NH4) 2S043g/L、KCl 0.1g/L、 K2HPO40.5g/L、MgSO4 · 7H20 0.5g/L、Ca (NO3) 20.01g/L。2、浸提方法(1)向500mL三角瓶中加入200mL 9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，稱取碲礦礦樣4 16g到三角瓶中，調(diào)節(jié)礦漿pH至1.5 2.0;(2)礦漿pH值穩(wěn)定后接種混合菌液，接種量為3.0% 9.0% ；(3)將三角瓶恒溫振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為溫度28 32°C、轉(zhuǎn)速120 150r/ min。培養(yǎng)30d后，計(jì)算碲礦中碲的浸出率。30d浸碲率為66.2 75.8%。實(shí)施例六采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例五 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于(1)混合菌種氧化亞鐵硫桿菌(T.f菌)與氧化硫硫桿菌(T.t菌)按4 1混 合；(2)礦樣低品位碲礦磨碎，粒度165 μ m ；(3)向200mL 9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基加入碲礦礦樣6g，并調(diào)節(jié)礦漿至pH1.5 ；(4)混合菌液接種量為7.5% ；(5)恒溫振蕩培養(yǎng)條件為溫度30°C、轉(zhuǎn)速150r/min。培養(yǎng)30d后，計(jì)算碲礦中碲的浸出率。30d浸碲率為75.8%。實(shí)施例七采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例六 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于混合菌液接種量為4.5%。培養(yǎng)30d后浸碲率為69.1%。實(shí)施例八采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例六 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于 混合菌液接種量為6.0 %。培養(yǎng)30d后浸碲率為73.5 %。實(shí)施例九采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例六 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于稱取礦樣IOg ；混合菌液接種量為7.5%。培養(yǎng)30d后浸碲率為71.6%。實(shí)施例十采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例九 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于稱取礦樣15g。培養(yǎng)30d后浸碲率為68.2%。實(shí)施例i^一采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例六 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于混合菌種氧化亞鐵硫桿菌(T.f菌)與氧化硫硫桿菌(T.t菌)按3 1混合；培養(yǎng)30d后，計(jì)算碲礦中碲的浸出率。30d浸碲率為70.3%。實(shí)施例十二采用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合菌種浸提低品位碲礦，其與實(shí)施例六 相同之處不再重復(fù)，其不同之處在于
混合菌種氧化亞鐵硫桿菌(T.f菌)與氧化硫硫桿菌(T.t菌)按5 1混合；培養(yǎng)30d后，計(jì)算碲礦中碲的浸出率。30d浸碲率為72.7%。
權(quán)利要求
1.一種低品位碲礦的生物浸出方法，其特征在于浸礦菌種包含氧化亞鐵硫桿菌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于浸礦培養(yǎng)基為9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，按如下 步驟進(jìn)行51、稱取碲礦礦樣加入浸礦培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.5 2.5;52、待礦漿pH值穩(wěn)定后接種氧化亞鐵硫桿菌液，接種量為2.5% 7.5%；53、進(jìn)行恒溫振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為溫度26 33°C、轉(zhuǎn)速120 150r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟Sl中調(diào)節(jié)礦漿pH值至2.0； 所述步驟S3中恒溫振蕩培養(yǎng)條件為溫度30°C、轉(zhuǎn)速150r/min;所述步驟S2中菌液接種 量為5.0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述浸礦菌是混合菌，還含有氧化硫 硫桿菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述混合菌組分為氧化亞鐵硫桿菌 氧化硫硫桿菌=3 1 5 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述混合菌組分為氧化亞鐵硫桿菌 氧化硫硫桿菌=4 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于浸礦培養(yǎng)基為9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，按如下 步驟進(jìn)行51、稱取碲礦礦樣加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.5 2.0;52、待礦漿pH值穩(wěn)定后接種氧化亞鐵硫桿菌液，接種量為3.0% 9.0%；53、進(jìn)行恒溫振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為溫度28 32°C、轉(zhuǎn)速120 150r/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于所述步驟Sl中調(diào)節(jié)礦漿pH值至1.5;所 述步驟S3中恒溫振蕩培養(yǎng)條件為溫度30°C、轉(zhuǎn)速150r/min;所述步驟S2中菌液接種量 為 4.5%或 6.0%或 7.5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一所述的方法，其特征在于使用礦樣為輝碲鉍礦。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于使用礦樣為碲礦磨碎至粒度 124ym 178 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低品位碲礦的微生物浸出方法。針對現(xiàn)有技術(shù)中從鉍碲礦中分離碲采用的是濕法冶金工藝，具有能耗高、成本高、條件復(fù)雜的缺陷，本發(fā)明提供了一種利用生物浸礦原理浸出低品位碲礦中碲的方法。本方法選用氧化亞鐵硫桿菌及其與氧化硫硫桿菌的混合菌作為浸礦菌種，經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后接種入低品位碲礦礦樣，在控制pH值、接種量等條件的基礎(chǔ)上經(jīng)恒溫振蕩培養(yǎng)。培養(yǎng)30d后，氧化亞鐵硫桿菌浸碲率為62.7～68.4％，混合菌浸碲率為66.2～75.8％。本發(fā)明方法原理可靠，浸礦菌種容易獲得，操作簡單。方法整體成本經(jīng)濟(jì)，能兼顧資源與環(huán)境利益，尤其適用于低品位碲礦的浸出，具有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。
文檔編號C01B19/02GK102020252SQ20101061398
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者侯立瑋, 彭書明, 李凜, 童晉, 謝鴻觀, 雷濘菲 申請人:成都理工大學(xué)