CN103572048B - 一种活性炭催化细菌浸钴的方法 - Google Patents

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Abstract

一种活性炭催化细菌浸钴的方法，属于生物冶金技术领域，按以下步骤进行：（1）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到培养基中制成培养液；（2）调节pH值后置于恒温振荡器中培养，获得培养菌液；（3）将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，再加入活性炭，用硫酸溶液调节pH值，再振荡浸出。本发明的方法具有浸出率高，劳动强度低，药剂消耗量小，工艺流程和设备要求简单，生产成本低，不产生废气等优点，具有良好的应用前景。

Description

一种活性炭催化细菌浸钴的方法
技术领域
本发明属于生物冶金技术领域，特别涉及一种活性炭催化细菌浸钴的方法。
背景技术
生物浸出技术自20世纪50年代问世以来，一直是研究的热门课题，该技术具有成本低、污染小、操作简便等特点，是处理低品位矿、废矿、尾矿及表外矿的较佳方法。
由于生物浸矿的浸出速率慢、浸矿周期长，因而它的实际应用受到了严重限制；为了提高生物浸矿的速率，缩短浸矿周期，研究者们从生物学、电化学、冶金学等不同角度出发，探索了各种强化生物浸矿的方法。其中利用电化学原理强化生物浸矿的方法倍受关注；前人的研究表明，在硫化矿物浸出过程中加入静电位较高的矿物作阴极，通过原电池效应，可提高静电位较低的硫化矿物的氧化速度，加速其溶解；由于活性炭是良导体，静电位高，比表面积大，且极其稳定，不溶于任何溶剂，因此是一种作为阴极的理想材料。
1998年Hiroshi Nakazawa等人通过研究证实，在黄铜矿细菌浸出过程中，添加活性炭可以加快黄铜矿的氧化速度，缩短浸出周期，提高铜的浸出率；李宏煦、张卫民、梁长利等人也先后通过实验证实，添加活性炭可以加快黄铜矿的浸出速率，提高铜的浸出率。
目前针对添加活性炭催化硫化矿物生物浸出的研究主要集中在黄铜矿方面，而对含钴矿物生物浸出的影响还罕见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种活性炭催化细菌浸钴的方法，通过对氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌进行培养，然后加入活性炭并用于钴矿物的浸出，达到提高钴的浸出率的效果。
本发明的活性炭催化细菌浸钴的方法按以下步骤进行：
1、将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:（10~20）；
2、用硫酸溶液调节培养液的pH值至1.0~2.0，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150~240rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
3、将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为20~35%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为0.5~2.0g/L，然后用硫酸溶液调节pH值至1.0~2.0，再在温度44~60℃和转速150~240rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为2~4天。
上述的9K培养基中各成分的浓度为（NH4）2SO4 3 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，KCl 0.1 g/L，Ca（NO3）2 0.01 g/L，K2HPO4 0.5 g/L，FeSO4·7H2O 44.2 g/L。
上述的硫酸溶液的浓度为1~2N。
上述的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的60~90%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为0.1~10%。
上述的方法中钴的浸出率≥95%。
本发明的活性炭催化细菌浸钴的方法采用活性炭作为催化剂，催化效果明显，比不加入活性炭浸出率提高23%以上；并且活性炭性能稳定，不溶于浸出液中，直接成为浸出渣，浸出过程中对钴离子的吸附量微小，不会造成钴的大量损失。本发明的方法具有浸出率高，劳动强度低，药剂消耗量小，工艺流程和设备要求简单，生产成本低，不产生废气等优点，具有良好的应用前景。
具体实施方式
本发明实施例中采用的氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌购买于中国典型培养物保藏中心。
本发明实施例中配制硫酸溶液采用的硫酸为分析纯试剂，采用的水为去离子水。
本发明实施例中选用的硫铜钴矿粉为市购硫铜钴矿经粉碎后制成。
本发明实施例中选用的恒温振荡器为HZQ-QX型恒温振荡培养箱。
本发明实施例中采用的9K培养基中各成分的浓度为（NH4）2SO4 3g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，KCl 0.1 g/L，Ca（NO3）2 0.01 g/L，K2HPO4 0.5 g/L，FeSO4·7H2O 44.2 g/L。
本发明实施例中测量pH值和电位的设备为PHS-2F型酸度计。
本发明实施例中测钴含量时采用TU-1901型紫外可见分光光度计。
实施例1
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:10；
用浓度为1N的硫酸溶液调节培养液的pH值至1.0，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
选用的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的60%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为10%；
将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为35%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为1.0g/L，然后用浓度为1N的硫酸溶液调节pH值至1.0，再在温度44~60℃和转速150rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为4天；每隔24h监测一次Eh、pH值和Co3+的浓度；钴的浸出率为95.79%；
采用同样方法浸出同种硫铜钴矿粉，浸出过程中不加入活性炭，浸出完成后钴的浸出率为71.33%；加入活性炭与不加入活性炭浸出相比，浸出率提高24.46%。
实施例2
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:15；
用浓度为2N的硫酸溶液调节培养液的pH值至2.0，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速200rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
选用的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的74%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为8%；
将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为30%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为0.5g/L，然后用浓度为2N的硫酸溶液调节pH值至2.0，再在温度44~60℃和转速200rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为4天；每隔24h监测一次Eh、pH值和Co3+的浓度；钴的浸出率为95.99%；采用同样方法浸出同种硫铜钴矿粉，浸出过程中不加入活性炭，浸出完成后钴的浸出率为63.28%。
实施例3                                                                         
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:20；
用浓度为1.5N的硫酸溶液调节培养液的pH值至1.5，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速240rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
选用的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的90%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为0.1%；
将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为20%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为2.0g/L，然后用浓度为1.5N的硫酸溶液调节pH值至1.5，再在温度44~60℃和转速240rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为2天；每隔24h监测一次Eh、pH值和Co3+的浓度；钴的浸出率为96.55%；采用同样方法浸出同种硫铜钴矿粉，浸出过程中不加入活性炭，浸出完成后钴的浸出率为72.46%。
实施例4
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:12；
用浓度为1N的硫酸溶液调节培养液的pH值至1.0，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速180rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
选用的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的84%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为5%；
将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为25%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为1.5g/L，然后用浓度为1N的硫酸溶液调节pH值至1.0，再在温度44~60℃和转速180rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为3天；每隔24h监测一次Eh、pH值和Co3+的浓度；钴的浸出率为95.96%；采用同样方法浸出同种硫铜钴矿粉，浸出过程中不加入活性炭，浸出完成后钴的浸出率为70.28%。
实施例5
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:18；
用浓度为2N的硫酸溶液调节培养液的pH值至2.0，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速220rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
选用的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的66%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为0.5%；
将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为32%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为0.5g/L，然后用浓度为2N的硫酸溶液调节pH值至2.0，再在温度44~60℃和转速220rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为2天；每隔24h监测一次Eh、pH值和Co3+的浓度；钴的浸出率为95.18%；采用同样方法浸出同种硫铜钴矿粉，浸出过程中不加入活性炭，浸出完成后钴的浸出率为72.75%。

Claims (1)

1.一种活性炭催化细菌浸钴的方法，按以下步骤进行：
（1）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:（10~20）；
（2）用硫酸溶液调节培养液的pH值至1.0~2.0，然后置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150~240rpm条件下振荡培养，至菌液电位为600~700mV时，获得培养菌液；
其特征在于：
（3）将硫铜钴矿粉加入到培养菌液中制成矿浆，矿浆重量浓度为20~35%；再向矿浆中加入活性炭，加入量按活性炭在矿浆中的浓度为0.5~2.0g/L，然后用硫酸溶液调节pH值至1.0~2.0，再在温度44~60℃和转速150~240rpm条件下振荡浸出，浸出过程中控制pH值在1.0~2.0之间，浸出时间为2~4天；所述的硫铜钴矿粉中粒度≤38μm的部分占全部硫铜钴矿粉总重量的60~90%，硫铜钴矿粉中钴的重量百分比为0.1~10%；钴的浸出率≥95%。
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