CN103320610A - 一种伴生金有价元素分选工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伴生金有价元素分选工艺，包括复合菌液的制备、脱硫脱碳除磷、分选以及菌肥制备。本发明还公开了一种处理土壤污染的菌肥。本发明工艺无污染能耗低，操作工艺简单，可大规模工业化，并且在分选有价元素的同时，利用废弃菌液制备了菌肥，变废为宝。

Description

一种伴生金有价元素分选工艺

 

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，具体涉及一种伴生金有价元素分选工艺。

 

背景技术

我国有色金属伴生金的储量占黄金总储量的44.3％，而且伴生金有一半以上产自含金铁矿。但是我国的铁矿中伴生金的回收状况与发达国家还有较大差距，例如目前美国伴生金回收率为60％～70％，俄罗斯为70％，我国伴生金回收率平均只有50％～60％，资源未得到充分的综合利用。目前我国含金含铁矿的选矿方法是浮选出精矿，使金尽可能的富集到精矿中。石灰高碱工艺是目前硫分离最为成熟和可靠的方法之一，但也存在着缺陷，在高pH 值下硫化含黄铁矿中伴生金受到抑制，金的回收率受到极大影响，影响了伴生金的回收利用。

    近年来，分选工艺取得了长足发展，目前国内外针对提高伴生金回收率的研究主要有：

    1、新型含铁矿选矿药剂的研究。目前国内研制出很多硫化矿物浮选新型捕收剂。这些新的捕收剂目前应用范围不广，但是，已表现出了卓越的性能，它们能将更多的硫化铁矿物丢弃到浮选尾矿中，对pH不敏感，选择性高。

    2、磨矿工艺和磨矿细度的改进。有色金属矿中伴生的金矿物有着各自的嵌布特性。矿物的结晶粒度是确定磨矿细度的一个重要依据，金矿物一般比矿物结晶粒度细小，因此，为最大限度地综合回收金，采用较细的磨矿细度往往更有效。大量试验表明，嵌布于含黄铁矿中的金矿物不论其粒度大小，主要随载体矿物进入泡沫产品；而赋存于脉石矿物中的金矿物必须单体解离才能得以回收。大量的研究和生产实践说明，改善磨矿工艺、强化磨矿作业、选择合理的磨矿细度，对于提高伴生金的选矿回收率具有十分重要的意义，很多矿山从中获得了可观的经济效益。 

    3、选矿工艺流程的改进。如混合浮选、优先浮选、半混合半优先浮选、异步浮选、分步浮选、快速浮选、联合浮选等流程，其目的是尽快尽早地分选出易浮的金矿物和金载体矿物，实现早收快收等，对提高金回收率均取得了明显的效果。特别指出的是伴生金矿物比重大，在硫化矿物、脉石矿物中呈粗、细粒不均匀嵌布，在浮选中与主金属的富集状态不尽相同。因此，在浮选伴生金时，单体游离金和粗粒金载体矿物的回收应引起重视。一些矿山对这方面的问题进行了一些研究。对于这部分金常用跳汰、溜槽等重选设备处理，收到了较好的效果。

但是因各矿山矿石性质差异，采用新型药剂取得效果并不理想，其主要原因在于：1.采用新型抑制剂在低碱度条件下对黄铁矿的抑制效果不如使用大量的石灰。2.采用对金有特殊捕收能力的新型捕收剂时，若捕收剂选择性强、对黄铁矿捕收能力弱，会使黄铁矿包裹金及连生金进入尾矿，造成金回收率降低；若捕收剂捕收能力强，会使黄铁矿进入精矿，造成精矿品位降低而难以销售。改进磨矿细度虽然对金回收率有利，但因金、铁嵌布粒度差异，提高磨矿细度后易造成铁的回收率降低，易产生过磨，使矿浆泥化对浮选造成危害，并且使磨矿能耗大幅提高。选矿工艺流程的改进因牵扯到流程衔接及改进流程的投资等问题，流程改进复杂，投资较大。为了克服现有技术的不足，目前研究人员热衷于无污染低能耗的微生物分选工艺。

 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种伴生金有价元素分选工艺。该工艺技术无污染低能耗。本发明是通过如下技术方案来完成的：

一种伴生金有价元素分选工艺，其包括如下步骤：

1）复合菌液的制备：复合菌液由如下重量分数的原料菌混合而成，其中，红球菌25%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌20％，亚硝化菌15％，蜡状芽孢杆菌15％，粪产碱杆菌10%、黑曲霉10%，脱氮硫杆菌5%；各原料菌的浓度均为2.0×10⁸个/ml；

2）脱硫脱碳除磷：将含金铁矿石经过碎矿机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，然后将矿粉与100目以上的石灰石混合，搅拌均匀得到混合物1，然后通过进料口送至生物反应器，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对混合物1进行脱硫脱碳除磷处理，生物反应器下部的搅拌机将复合菌液和混合物1搅拌均匀，控制搅拌速度为100转/分钟，生物反应器内的温度控制在30℃，脱硫脱碳除磷处理完毕后，得到混合物2；

3）分选：混合物2通过出料口排出，过滤回收滤液和滤渣，将滤渣70-80℃下烘干，然后进行磁选获得富铁精粉和尾矿，往尾矿中添加等质量的水，搅拌均匀得到混合物3，然后用石灰将混合物3的pH调整到11，然后加入氰化钠氰化提金；

4）菌肥制备：将步骤3）的滤液与载体搅拌混合，按照滤液：载体为1：1的重量比混合，搅拌均匀，然后置于低温烘干机中干燥，干燥后含水量控制在10％左右，即得菌肥；所述载体由草炭土、锯末、麸皮以及硅藻土按照5：3：2：1的质量比例混合得到。

上述菌株可为本领域常用的菌，优选地，

1、所述红球菌优选红球菌（Rhodococcus rhodochrous） ATCC 15906（例如参见Cloning and Characterization of Benzoate Catabolic Genes in the Gram-Positive Polychlorinated Biphenyl DegraderRhodococcus sp. Strain RHA1，J. Bacteriol.November 2001）；红球菌的培养优选：将红球菌菌种接种在营养肉汤培养基，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2.0×10⁸个/ml。

2、所述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）；嗜酸氧化亚铁硫杆菌的培养优选：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2.0×10⁸个/ml； 

3、所述亚硝化菌优选为亚硝化菌（Nitrosomonas europaea）CCTCC No：M 2010002(CN101955885公开使用)；亚硝化菌的培养：亚硝化菌首先在培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合发酵培养等至产品中活菌数达到2.0×10⁸个/ml，所述培养基成分为：2％葡萄糖(w/v)，1.5％牛肉膏(w/v)，1.5％蛋白胨(w/v)，0.058％硫酸镁(w/v)，0.025％硫酸锰(w/v)，0.22％乙酸钠(w/v)，0.2％磷酸氢二钾(w/v)，溶剂为水；

4、所述蜡状芽孢杆菌优选蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）ATCC 10876（例如New J. Chem., 2007, 31, 748-755）；蜡状芽孢杆菌的培养优选：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，至产品中活菌数达到2.0×10⁸个/ml。

5、所述粪产碱杆菌优选粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）ATCC 31555(例如参见文献Structural studies of an extracellular polysaccharide (S-130) elaborated by Alcaligenes ATCC31555, Carbohydrate Research，1986)；粪产碱杆菌的培养优选：首先接种在培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合发酵培养等至产品中活菌数达到2.0×10⁸个/ml，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。

6、所述黑曲霉优选为黑曲霉（Aspergillus nige）CCTCC No：M206034(CN1924000)；黑曲霉的培养优选：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，然后二级种子培养、混合发酵培养等至产品中活菌数达到2.0×10⁸个/ml。 

7、所述脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)具体可为优选ATCC 25259（例如参考文献APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, May 2007, p. 3265–3271）；脱氮硫杆菌的培养优选：首先接种到培养基上（Na₂S₂O₃ ·5H₂O  5 g , KNO₃ 2 g ,KH₂ PO₄ 2 g , NaHCO₃ 1 g , MgCl₂ ·6H2O  0.5 g ,FeSO4·7H2O  0.01 g ，NH₄Cl  0.5g，水1000ml），28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合液体发酵培养至产品中活菌数达到2×10⁸个/ml。

本发明所述菌种均可以从CGMCC 、CCTCC以及美国模式培养物集存库（ATCC）等商业途径购买得到。 

本发明的复合菌液的制备方法不局限于上述记载，可以通过常规培养方式将上述菌分别制备发酵液（2×10⁸个/ml），按照质量分数混合后即可。

本发明取得的有益效果：

采用天然菌液处理，无污染并且能耗低，操作工艺简单，可大规模工业化；

采用各种能形成优势菌群的菌种，配制成高效微生物制剂，能够加速硫碳磷的脱除；各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，活性高；

本发明工艺技术一举两得，在分选有价金属的同时，利用废弃菌液制备了菌肥，变废为宝；

本发明脱硫脱碳除磷效果好，提高了有价金属的提出率。

 

附图说明

图1是本发明的生物反应器的示意图。

图中各部件名称如下：

1、搅拌机，2、进料口，3、喷孔，4、出料口。

 

具体实施方式

   以下将采用具体实施例的方式对本发明做进一步的阐述，但是其不应该理解为对本发明核心创新精神的限制。

实施例1

一种伴生金有价元素分选工艺，其包括如下步骤：

1）复合菌液的制备：复合菌液由如下重量分数的原料菌混合而成，其中，红球菌25%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌20％，亚硝化菌15％，蜡状芽孢杆菌15％，粪产碱杆菌10%、黑曲霉10%，脱氮硫杆菌5%；各原料菌的浓度均为2.0×10⁸个/ml；

2）脱硫脱碳除磷：将含金铁矿石经过碎矿机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，然后将矿粉与100目以上的石灰石混合，搅拌均匀得到混合物1，然后通过进料口送至生物反应器，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对混合物1进行脱硫脱碳除磷处理，生物反应器下部的搅拌机将复合菌液和混合物1搅拌均匀，控制搅拌速度为100转/分钟，生物反应器内的温度控制在30℃，脱硫脱碳除磷处理的时间为3天，复合菌液和矿粉的质量比例为2：1，处理完毕后，得到混合物2；

3）分选：混合物2通过出料口排出，过滤回收滤液和滤渣，将滤渣80℃下烘干，然后进行磁选获得富铁精粉和尾矿，往尾矿中添加等质量的水，搅拌均匀得到混合物3，然后用石灰将混合物3的pH调整到11，然后加入氰化钠氰化提金；

4）菌肥制备：将步骤3）的滤液与载体搅拌1：1的重量比混合，搅拌均匀，然后置于低温烘干机（10℃）中干燥，干燥后含水量控制在10％左右，即得菌肥；所述载体由草炭土、锯末、麸皮以及硅藻土按照5：3：2：1的质量比例混合得到。

红球菌为红球菌（Rhodococcus rhodochrous）ATCC 15906，嗜酸氧化亚铁硫杆菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）ATCC 53993，亚硝化菌为亚硝化菌（Nitrosomonas europaea）CCTCC No：M 2010002，蜡状芽孢杆菌为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）ATCC 10876，粪产碱杆菌为粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）ATCC 31555，黑曲霉为黑曲霉（Aspergillus nige）CCTCC No：M206034，脱氮硫杆菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans) ATCC 25259。

上述含金铁矿石材料的主要元素分析结果见表1。

表1  各元素成分分析

元素	Fe	Cu	S	C	P	Au
							含量％	29.6	0.04	15.4	5.1	1.5	0.0039

处理之后，脱硫率为99.7％，脱碳率为99.3％，脱磷率为99.8％，铁回收率为96.1％，金的浸出回收率为98.9％。

实施例2

菌肥的效果验证：

采用本发明实施例1制备的菌肥处理某焦化工厂附近的污染土壤，经检测土壤中硫化物的含量为870g/立方米，芳香烃的含量为430g/立方米、氨氮为104g/立方米；处理过程：首先将土壤翻松平整，喷洒水，保持土壤含水量为30％，然后按照每立方米土壤使用1kg的菌肥的添加量播撒菌肥，一周后，检测各污染物的含量，其中，硫化物的含量为16g/立方米，芳香烃的含量为21g/立方米、氨氮为3g/立方米。可见，本发明的菌肥可以用来治理污染土壤，具备较好的应用前景。

 

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 (4)

1.一种伴生金有价元素分选工艺，其包括如下步骤：1）复合菌液的制备、2）脱硫脱碳除磷、3）分选以及4）菌肥制备。

2.如权利要求1所述的分选工艺，其特征在于，所述分选工艺具体包括：

1）复合菌液的制备：复合菌液由如下重量分数的原料菌混合而成，其中，红球菌25%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌20％，亚硝化菌15％，蜡状芽孢杆菌15％，粪产碱杆菌10%、黑曲霉10%，脱氮硫杆菌5%；各原料菌的浓度均为2.0×10⁸个/ml；

2）脱硫脱碳除磷：将含金铁矿石经过碎矿机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，然后将矿粉与100目以上的石灰石混合，搅拌均匀得到混合物1，然后通过进料口送至生物反应器，生物反应器的上部喷孔喷出步骤1）制备的复合菌液，对混合物1进行脱硫脱碳除磷处理，生物反应器下部的搅拌机将复合菌液和混合物1搅拌均匀，控制搅拌速度为100转/分钟，生物反应器内的温度控制在30℃，脱硫脱碳除磷处理完毕后，得到混合物2；

3）分选：混合物2通过出料口排出，过滤回收滤液和滤渣，将滤渣70-80℃下烘干，然后进行磁选获得富铁精粉和尾矿，往尾矿中添加等质量的水，搅拌均匀得到混合物3，然后用石灰将混合物3的pH调整到11，然后加入氰化钠氰化提金；

4）菌肥制备：将步骤3）的滤液与载体搅拌混合，按照滤液：载体为1：1的重量比混合，搅拌均匀，然后置于低温烘干机中干燥，干燥后含水量控制在10％左右，即得菌肥；所述载体由草炭土、锯末、麸皮以及硅藻土按照5：3：2：1的质量比例混合得到。

3.如权利要求2所述的分选工艺，其特征在于，所述红球菌为红球菌（Rhodococcus rhodochrous）ATCC 15906，所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌为嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）ATCC 53993，所述亚硝化菌为亚硝化菌（Nitrosomonas europaea）CCTCC No：M 2010002，所述蜡状芽孢杆菌为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）ATCC 10876，所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）ATCC 31555，所述黑曲霉为黑曲霉（Aspergillus nige）CCTCC No：M206034，所述脱氮硫杆菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans) ATCC 25259。

4.一种处理土壤污染的菌肥，其特征在于，所述菌肥按照如下步骤制备而成：

1）复合菌液的制备：复合菌液由如下重量分数的原料菌混合而成，其中，红球菌25%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌20％，亚硝化菌15％，蜡状芽孢杆菌15％，粪产碱杆菌10%、黑曲霉10%，脱氮硫杆菌5%；各原料菌的浓度均为2.0×10⁸个/ml；

2）脱硫脱碳除磷：将含金铁矿石经过碎矿机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的矿粉，然后将矿粉与100目以上的石灰石混合，搅拌均匀得到混合物1，然后通过进料口送至生物反应器，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对混合物1进行脱硫脱碳除磷处理，生物反应器下部的搅拌机将复合菌液和混合物1搅拌均匀，控制搅拌速度为100转/分钟，生物反应器内的温度控制在30℃，脱硫脱碳除磷处理完毕后，得到混合物2；

3）分选：混合物2通过出料口排出，过滤回收滤液和滤渣，将滤渣70-80℃下烘干，然后进行磁选获得富铁精粉和尾矿，往尾矿中添加等质量的水，搅拌均匀得到混合物3，然后用石灰将混合物3的pH调整到11，然后加入氰化钠氰化提金；

4）菌肥制备：将步骤3）的滤液与载体搅拌混合，按照滤液：载体为1：1的重量比混合，搅拌均匀，然后置于低温烘干机中干燥，干燥后含水量控制在10％左右，即得菌肥；所述载体由草炭土、锯末、麸皮以及硅藻土按照5：3：2：1的质量比例混合得到。