CN103014336B - 一种处理高砷高硫金矿石的制剂及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，涉及一种处理高砷高硫金矿石的制剂，该制剂的活性成分包括伯克霍尔德氏菌25%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌20%，硫磺矿硫化叶菌20%，枯草芽孢杆菌20%，铜绿假单胞菌15%。本发明还公开了一种处理高砷高硫金矿石的方法。该制剂中各微生物配伍合理，相互协同，能够达到较佳的脱硫脱砷效果，金的浸出率也大大提高，并且能够回收重复利用，环保无污染。

Description

一种处理高砷高硫金矿石的制剂及其方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种处理高砷高硫金矿石的制剂及其方法。
背景技术
随着易选金矿资源的日益枯竭，高硫高砷金矿的开发成为黄金开发的热点。高硫高砷金矿一般皆属于难处理金矿石，其开发利用是世界性难题。高硫高砷金矿属于难处理金矿石的一种，是指该矿石经磨细后直接浸金，金的浸出率较低或很低，大多低于50％。高硫高砷金矿广泛分布于中国各地，在我国已探明储量中约占1/3以上。该类型金矿床具有品位低、规模大、矿体与围岩界线不明显，金主要呈显微-次显微形式被包裹于砷化物和硫化物中，很难被裸露出来，综合回收率非常低，而且生产成本较高，能耗高，对环境污染重。为了提高金的回收率，对含硫含砷矿石进行预处理以尽可能地脱除其中的硫和砷，就成了目前采金业重点研究的方向。
近年来，国内外对高硫高砷金矿的预处理脱硫脱砷技术开展了广泛而深入的研究，如焙烧氧化、湿法氧化、细菌催化等。这些工艺技术虽然方法不同，但目的都是使砷黄铁矿、黄铁矿、毒砂等的金包裹体充分解离，让金裸露出来，从而提高金的浸出率；其中细菌预氧化的研究相当活跃。微生物催化技术用于处理矿石开始于上个世纪初期，最初主要是从低品位铜矿石或边缘铜矿石中堆浸回收铜，后来逐渐演化为用微生物来预处理难处理金矿石，经过微生物催化氧化，硫化物和砷化物分解，硫砷进入溶液，从而达到脱硫砷的目的。目前，现有技术研究的比较多的是利用铁氧化菌和硫氧化菌组成的混合微生物菌剂，它们都是混合作用于硫化矿物。现有技术的混合菌群主要是将低价硫化合物氧化为可溶性硫酸盐；这类混合菌群既能高效氧化Fe2+，又能高效氧化硫化物产生硫酸和硫酸盐。中国发明专利CN101333599A公开了一种耐砷菌氧化预处理高砷复杂难处理金矿-氰化提金方法，该方法取得了一定的成果，但是菌剂的耐砷性以及金的浸出率均有待提高。发明专利CN101538540A公开了一种复合浸矿菌群，该菌群需要繁琐的驯化步骤，而且脱硫效果较差。现有技术需要一种操作方便，菌剂配伍合理，而且效率较高的脱硫脱砷方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种处理高砷高硫金矿石的制剂，以及利用该制剂处理金矿的方法。该制剂中各微生物配伍合理，相互协同，能够达到较佳的脱硫脱砷效果，金的浸出率也大大提高，并且能够回收重复利用，环保无污染。
一种处理高砷高硫金矿石的制剂，该制剂的活性成分包括下列重量百分比的原料：
伯克霍尔德氏菌25% ，嗜酸氧化亚铁硫杆菌 20%，硫磺矿硫化叶菌20%，枯草芽孢杆菌20%，铜绿假单胞菌15%。
所述伯克霍尔德氏菌优选伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.D54，CGMCC NO.3223（可参见CN101671636A）；首先接种在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)上，28-30℃，作一级斜面培养，然后发酵培养至产品中活菌数达到1.0×108个/克。
所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌优选嗜酸氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993（可参见文献A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance: a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011）；所述硫磺矿硫化叶菌优选硫磺矿硫化叶菌（Sulfolobus solfataricus）ATCC 35092（参见文献Characterization of the thermophilic isoamylase from the thermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus ATCC 35092, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic）。所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌或者硫磺矿硫化叶菌于9K培养基((NH4)SO4 3g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，FeSO4·7H2O 44.43g/L) 28-30℃培养至产品中活菌数达到1.0×108个/克。
所述枯草芽孢杆菌优选枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ATCC6633（参见文献Appl Microbiol Biotechnol. 2006 Engineering Bacillus subtilis ATCC 6633 for improved production of the lantibiotic subtilin），将枯草芽孢杆菌试管种首先接种在牛肉膏蛋白胨培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后接种到三角瓶里做振荡二级液体培养，然后转入液体发酵罐做三级液体培养，最后接种到固体培养基上作四级培养，至产品中活菌数达到1.0×108个/克。
所述铜绿假单胞菌优选Pseudomonas aeruginosaATCC 15442（例如参见文献Adaptation of Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 to didecyldimethylammonium bromide induces changes in membrane fatty acid composition and in resistance of cells，Journal of Applied Microbiology，2001）；铜绿假单胞菌首先在培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合发酵培养至产品中活菌数达到1.0×108个/克，所述培养基成分为：NH4 C1 1．0g，CH3 COONa 3．5g，MgC1 2 0．1g，CaC12 0．1g，KH2 PO4 0．6g，K2 HPO4 0．4g，酵母膏 0．1g，水 1000mI ，pH7．2。
将上述培养的菌液按照质量比例5：4：4：4：3混合得到液体菌剂；然后与载体搅拌混合，优选以硅藻土（40－80目）为载体，按照液体菌剂：载体为3：1的重量比混合，然后进行干燥，干燥温度为29℃，干燥后含水量为30％。
上述菌液的获得方式仅仅是优选方式，上述步骤中菌种扩大培养的方法不是唯一的，本领域技术人员可以根据常识选择合适的培养基及扩大培养方法，使活菌数达到108个/克。
本发明所述菌种均可以从中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)中国典型培养物保藏中心以及美国模式培养物集存库（ATCC）购买得到。 
本发明还公开了一种处理高砷高硫金矿石的方法，包括如下步骤：
将高砷高硫金矿石经过碎矿机破碎，保持矿石颗粒的粒径在10mm以下，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，其中球磨机中添加活化剂，添加量为矿石质量的千分之一；所述活化剂按照硅酸钠：煤油为1：1的质量比混合而成；加水调整成矿粉浓度为30%（w/v）的矿浆液，然后在矿浆液中添加磷酸铵，搅拌均匀，其中磷酸铵和矿浆液的质量比例为1：100。
将上述获得的制剂投入到矿浆液中，其中制剂和矿浆液的质量比例为1：100；边通入空气边搅拌，搅拌速度为100转/分，空气每分钟的通入量为0.5 m3/m3矿浆液，在29℃的条件下进行微生物催化，催化时间为6天，其中在第三天时，在矿浆液中再次添加磷酸铵，其中磷酸铵和矿浆液的质量比例为1：100；
催化反应完成后，过滤收集滤液和滤渣，其中所得滤液用于下一次催化反应；所得滤渣加水调配成质量体积比为30%的渣浆，然后用石灰将渣浆酸度调整到11，酸度稳定后加入氰化钠，氰化钠用量1kg/吨渣浆，通入空气，在200转/分的搅拌速度下氰化提金，氰化时间为24小时；经检测，金的浸出率达到98.16％。
本发明取得的有益效果如下：
1．本发明选择合适的微生物种类以及配比，使得微生物之间较好的共生，它们之间具有较好的协同作用和优势互补，并且能够有效地能将包裹金的砷、硫矿物分解，使微粒金暴露出来，易于氰化提取，大大提高了金的浸出率。
2．本发明微生物制剂对砷和硫的耐受性好，并且能够回收重复利用，节约了资源，避免了环境污染。
3．本发明无需高温煅烧处理步骤，大大降低了工业能耗，降低了成本。
4．本发明在球磨过程中添加了活化剂，提高了粉碎效率，减少了金的损失率。
5．本发明的微生物制剂可处理含砷12%以上，含硫量15％以上的的高砷高硫金矿，脱砷脱硫后矿渣中含砷量在0.1%以下，含硫量为0.2%以下。并且由于硫砷等杂质的大幅度降低，氰化提金所需要的氰化钠得以大幅降低，氰化钠的用量为1kg/t滤渣。 
具体实施方式
以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种处理高砷高硫金矿石的制剂，该制剂的活性成分包括下列重量百分比的原料：
伯克霍尔德氏菌25% ，嗜酸氧化亚铁硫杆菌 20%，硫磺矿硫化叶菌20%，枯草芽孢杆菌20%，铜绿假单胞菌15%。
所述伯克霍尔德氏菌是伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.D54，CGMCC NO.3223。所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌是嗜酸氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC53993。所述硫磺矿硫化叶菌优选硫磺矿硫化叶菌Sulfolobus solfataricus ATCC35092。所述枯草芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ATCC6633。所述铜绿假单胞菌是铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa ATCC15442。
具体培养方式如下：
伯克霍尔德氏菌：首先接种在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)上，28-30℃，作一级斜面培养，然后发酵培养至产品中活菌数达到1.0×108个/克。
嗜酸氧化亚铁硫杆菌或硫磺矿硫化叶菌：分别于9K培养基((NH4)SO4 3g/L,KCl 0.1g/L,K2HPO4 0.5g/L,Ca(NO3)2 0.01g/L,FeSO4.7H2O 44.43g/L) 28-30℃培养至产品中活菌数达到1.0×108个/克。
枯草芽孢杆菌：首先接种在牛肉膏蛋白胨培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后接种到三角瓶里做振荡二级液体培养，然后转入液体发酵罐做三级液体培养，最后接种到固体培养基上作四级培养，至产品中活菌数达到1.0×108个/克。
铜绿假单胞菌：首先在培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合发酵培养至产品中活菌数达到1.0×108个/克，所述培养基成分为：NH4 Cl 1.0g，CH3 COONa 3.5g，MgC1 2 0.1g，CaC12 0.1g，KH2 PO4 0.6g，K2 HPO4 0.4g，酵母膏0.1g,水1000ml,pH7.2。
将上述获得的菌液按照质量比例5：4：4：4：3混合得到液体菌剂；然后按照液体菌剂：硅藻土为3：1的重量比混合，搅拌均匀，然后进行干燥，干燥温度为29℃，干燥后含水量为30％。
实施例2
材料选的金矿是山东省某高硫高砷金矿，主要金属矿物为黄铁矿和毒砂，脉石矿物以石英为主。矿样的主要元素分析结果见表1
元素 As Fe Cu S Au K
含量％ 12.3 23.7 0.03 15.4 0.0048 2.1
一种处理高砷高硫金矿石的方法，包括如下步骤：
将高砷高硫金矿石经过碎矿机破碎，保持矿石颗粒的粒径在10mm以下，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，其中球磨机中添加活化剂，添加量为矿石质量的千分之一；所述活化剂按照硅酸钠：煤油为1：1的质量比混合而成；加水调整成矿粉浓度为30%（w/v）的矿浆液，然后在矿浆液中添加磷酸铵，搅拌均匀，其中磷酸铵和矿浆液的质量比例为1：100。
将实施例1制备的制剂投入到矿浆液中，其中制剂和矿浆液的质量比例为1：100；边通入空气边搅拌，搅拌速度为100转/分，空气每分钟的通入量为0.5 m3/m3矿浆液，在29℃的条件下进行微生物催化，催化时间为6天，其中在第三天时，在矿浆液中再次添加磷酸铵，其中磷酸铵和矿浆液的质量比例为1：100；
催化反应完成后，过滤收集滤液和滤渣，其中所得滤液用于下一次催化反应；所得滤渣加水调配成质量体积比为30%的渣浆，然后用石灰将渣浆酸度调整到11，酸度稳定后加入氰化钠，氰化钠用量1kg/t，通入空气，在200转/分的搅拌速度下氰化提金，氰化时间为24小时；经检测，金的浸出率达到98.16％。
实施例3
对比试验：分为三个对照组，具体为对照1，对照2，本发明实施例2组。
对照组1：微生物制剂为嗜酸氧化亚铁硫杆菌与嗜酸硫杆菌按照1：1配比制得，氰化钠用量为5kg/t，其余同实施例2；对照组2：微生物制剂为嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸硫杆菌以及嗜铁钩端螺旋菌按照1：1：1配比制得，氰化钠用量为2kg/t，其余同实施例2。通过检测获得脱硫率、脱砷率以及金的浸出率，见表2.
表2
组别 脱硫率% 脱砷率% 金的浸出率%
对照组1 78.13 84.29 89.35
对照组2 82.34 92.15 93.14
本发明 99.86 99.91 98.16
通过比较发现，本发明的微生物制剂的脱硫脱砷效果大大优于现有技术常用的制剂，并且金的浸出率大大提高，同时降低了氰化钠的用量，降低了成本。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种处理高砷高硫金矿石的制剂，该制剂的活性成分包括下列重量百分比的原料：
伯克霍尔德氏菌25% ，嗜酸氧化亚铁硫杆菌 20%，硫磺矿硫化叶菌20%，枯草芽孢杆菌20%，铜绿假单胞菌15%；
所述伯克霍尔德氏菌是伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.D54，CGMCC NO.3223；所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌是嗜酸氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC53993；所述硫磺矿硫化叶菌是硫磺矿硫化叶菌Sulfolobus solfataricus ATCC35092；所述枯草芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ATCC6633；所述铜绿假单胞菌是铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa ATCC15442。
2.一种处理高砷高硫金矿石的方法，包括如下步骤：
将高砷高硫金矿石经过碎矿机破碎，保持矿石颗粒的粒径在10mm以下，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，其中球磨机中添加活化剂，添加量为矿石质量的千分之一；所述活化剂按照硅酸钠：煤油为1：1的质量比混合而成；加水调整成矿粉浓度为重量体积比30%的矿浆液，然后在矿浆液中添加磷酸铵，搅拌均匀，其中磷酸铵和矿浆液的质量比例为1：100；
将权利要求1的制剂投入到矿浆液中，其中制剂和矿浆液的质量比例为1：100；边通入空气边搅拌，搅拌速度为100转/分，每分钟空气的通入量为0.5 m3/m3矿浆液，在29℃的条件下进行微生物催化，催化时间为6天，其中在第三天时，在矿浆液中再次添加磷酸铵，其中磷酸铵和矿浆液的质量比例为1：100；
生物催化完成后，过滤收集滤渣；往滤渣中加水调配成质量体积比为30%的渣浆，然后用石灰将渣浆调整到pH为11，待pH稳定后加入氰化钠，氰化钠用量1kg/t滤渣，通入空气，在200转/分的搅拌速度下氰化提金，氰化时间为24小时。
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