CN102634661A - 一种添加剂在强化细菌氧化含砷金矿上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种添加剂在强化细菌氧化含砷金矿上的应用方法。该添加剂为过硫酸铵，用量为含砷金矿总量的20％～50％。有两种添加方式，第一种为与菌液一起添加到浸出体系，第二种为细菌浸出一定时间后再加入到浸出体系。采用第一种时，添加剂主要是氧化砷黄铁矿，添加剂的量由0％增加到50％，砷黄铁矿的氧化率由8.7％增加到95％。采用第二种时，添加剂主要是氧化溶液中的As(III)，添加剂的量由0％增加到50％，As(III)的氧化率由4.9％增加到91.12％。添加后不影响细菌的繁殖与活性，在氧化过程中能显著强化砷黄铁矿或者As(III)的氧化，可解决生物氧化产物的毒性问题，成为加快细菌氧化含砷金矿速率的重要措施。
Description
技术领域
本发明属于生物冶金领域，涉及一种添加剂在强化含砷金矿细菌氧化上的应用方法，实现含砷尤其是高砷金矿细菌的高效氧化，从而为含砷金矿的提金创造有利条件。
背景技术
随着黄金资源的大量开发利用，难浸金矿已逐渐成为提金的主要原料。我国含砷金矿资源比较丰富，分布广泛，在各个产金省份中均有分布。许多难处理的金银矿石中含有不同量的砷，而且往往以毒砂和FeAsS形式存在。目前，处理这类金矿的方法主要有焙烧法、高压氧化法和细菌氧化法。氧化焙烧时，砷和硫以有害气体的形式排放到大气，造成大气污染；高压氧化法处理时，硫和砷以硫酸盐、砷酸盐的形式进入溶液，与金分离，但这一方法对设备的耐压、耐腐蚀要求严格，投资和生产成本较高。随着环保生态问题日趋严重，采用经济、节能、无污染或少污染的提金技术越来越被重视。细菌预氧化-氰化浸金法具有金回收率高、费用低、无环境污染等优点，细菌氧化处理含砷金矿技术正越来越得到重视。
然而，细菌氧化脱砷法浸矿时间太长，尤其是对含砷较高(砷含量大于5％)的金矿，该工艺有一定难度。究其原因，主要是砷黄铁矿的氧化产物(亚砷酸盐和砷酸盐)对细菌的毒副作用。Collinet和Corkhill等人研究发现，嗜酸性氧化亚铁硫杆菌耐As(III)的能力为5g/L，耐As(V)的能力为40g/L。Fernandez等人研究发现As(III)的对细菌的毒性高出As(V)60倍。随着生物预氧化过程的进行，溶液中砷离子富集抑制了细菌的繁殖。因此，对于含砷金矿生物预氧化工艺来说，如何解决这个难点，即解决生物氧化产物的毒性(As(III)转化为As(V))，是加快细菌预氧化速率的关键。
研究认为As(III)在细菌氧化过程中是稳定的，为使As(III)氧化成As(V)，必须加入强氧化剂。经研究发现，在无菌体系下有利于As(III)氧化的各类氧化剂有过氧化氢、次氯酸钠、三氯化铁、高锰酸钾及臭氧等，但这些氧化剂均为强氧化剂或灭菌剂，引入细菌体系后，均会对细菌产生毒害作用，影响细菌的正常繁殖生长。因此，提供一种即能氧化As(III)，又不影响细菌活性的添加剂，十分必要。
针对目前细菌氧化含砷金矿过程中存在的上述问题，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种添加剂在强化细菌氧化含砷金矿上的应用方法；该添加剂即能氧化As(III)，又不影响细菌活性，能高效强化细菌氧化含砷金矿。
一种添加剂在强化细菌氧化含砷金矿上的应用方法：所述的添加剂为过硫酸铵，化学分子式(NH4)2S2O8，所述的添加剂应用于强化细菌氧化含砷金矿。
所述的添加剂用量为含砷金矿总重量的20％～50％。
细菌氧化含砷金矿时，直接将添加剂添加到细菌氧化含砷金矿的体系中。优选将添加剂与菌液一起添加到氧化浸出体系，或者细菌氧化浸出2天后再加入到氧化浸出体系。
采用第一种添加方式，即添加剂与菌液一起添加到氧化浸出体系时，添加剂的主要作用是氧化砷黄铁矿，添加剂的量由0％增加到50％，砷黄铁矿的氧化率由8.7％增加到95％。采用第二种添加方式，即细菌氧化浸出2天后再加入到氧化浸出体系时，添加剂的主要作用是氧化溶液中的As(III)，添加剂的量由0％增加到50％，As(III)的氧化率由4.9％增加到91.12％。该添加剂添加后不影响细菌的繁殖与活性，在氧化过程中能显著强化砷黄铁矿或者As(III)的氧化，可以解决生物氧化产物的毒性问题，成为加快细菌氧化含砷金矿速率的重要措施。
本发明提供的添加剂过硫酸铵属于中性氧化剂，在溶液体系中会发生分解，释放出活性极高的O2，添加剂本身及产物硫酸铵和O2不破坏细菌活性或者影响细菌正常氧化，活性O2有利于砷黄铁矿和As(III)的氧化，在氧化过程中不会产生环境污染和设备腐蚀等问题，具有无污染、成本低、效果显著等优点，有利于强化含砷金矿的细菌氧化，有着十分广阔的推广应用前景。
具体实施方式：
下面结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
原料条件：含砷金矿砷品位为17.8％，砷主要以砷黄铁矿形式存在。
实施例1：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(细菌采用常见的用于浸矿的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，培养采用常规9k培养基，大量繁殖后细菌的数量达到108～9个/ml)，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，在细菌接种的同时添加该添加剂(过硫酸铵)，搅拌氧化时间为144h。添加剂添加量为含砷金矿总重量的20％时，含砷金矿砷的氧化率为40.4％，As(III)转化率为30.41％。
实施例2：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL与实施例1相同的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，在细菌接种的同时添加该添加剂(过硫酸铵)，搅拌氧化时间为120h。添加剂添加量为含砷金矿总量的50％时，含砷金矿的砷氧化率为95％，As(III)转化率为38.43％。
实施例3：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL与实施例1相同的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，细菌浸出48h后添加该添加剂(过硫酸铵)，再持续浸出至120h。添加剂添加量为含砷金矿总量的20％时，此时含砷金矿砷的氧化率为35.1％，As(III)转化率为48.8％。
实施例4：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL与实施例1相同的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，细菌浸出48h后添加该添加剂(过硫酸铵)，再持续浸出至120h。添加剂添加量为含砷金矿总量的30％时，含砷金矿砷的氧化率为65.2％，As(III)转化率为72.9％。
实施例5：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL与实施例1相同的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，细菌浸出48h后添加该添加剂(过硫酸铵)，再持续浸出至120h。添加剂添加量为含砷金矿总量的50％时，含砷金矿砷的氧化率为83.7％，As(III)转化率为91.12％。
对照例1：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL与实施例1相同的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，搅拌氧化时间为144h。添加剂(过硫酸铵)添加量为0g时，含砷金矿砷的氧化率为8.7％，As(III)转化率为4.9％，溶液中砷主要以As(III)存在。
对照例2：在250mL锥形瓶中加入150mL9K培养基并加入5.0g的砷黄铁矿，然后接种10mL与实施例1相同的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，调节矿浆pH 1.8。在空气浴振荡器中30℃恒温培养，振荡器转速160r/min，搅拌氧化时间为144h。添加剂(硫酸铁，被广泛认为是最有效的含砷金矿氧化剂)添加量为含砷金矿总重量的50％时，含砷金矿砷的氧化率为71％，As(III)转化率为7.3％，氧化剂的主要作用是氧化砷，而对As(III)的氧化作用甚微。
Claims (4)
1.一种添加剂在强化细菌氧化含砷金矿上的应用方法，其特征在于：所述的添加剂为过硫酸铵，化学分子式(NH4)2S2O8，所述的添加剂应用于强化细菌氧化含砷金矿。
2.根据权利要求1所述的应用方法，其特征在于：所述的添加剂用量为含砷金矿总重量的20％～50％。
3.根据权利要求1或2所述的应用方法，其特征在于：细菌氧化含砷金矿时，直接将添加剂添加到细菌氧化含砷金矿的体系中。
4.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于：将添加剂与菌液一起添加到氧化浸出体系，或者细菌氧化浸出2天后再加入到氧化浸出体系。
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