CN103572049B - 一种钴精矿的细菌搅拌浸出方法 - Google Patents

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Abstract

一种钴精矿的细菌搅拌浸出方法，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至培养基中，制成培养液；（2）调节pH值后加入硫酸钴，置于恒温振荡器中培养；（3）重复步骤2对细菌进行驯化，提高钴离子浓度；（4）在完成驯化后将驯化后的菌液接种至培养基中，获得二次培养液；通入空气并搅拌，制成浸出菌液；（5）将钴精矿置于浸出菌液中，对钴精矿进行浸出。本发明的方法劳动强度低，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，具有良好的应用前景。

Description

一种钴精矿的细菌搅拌浸出方法
技术领域
本发明属于生物冶金技术领域，特别涉及一种钴精矿的细菌搅拌浸出方法。
背景技术
钴是一种重要的战略金属，钴具有优良的物理、化学和机械性能，是制造高强度合金、耐高温合金、硬质合金、强磁性材料和催化剂的主要材料，在某些方面钴的作用很难由其他金属代替；随着高新技术的发展，钴作为功能性材料越来越重要。我国钴资源缺乏，单一的钴矿储量仅2%左右，多数以共生元素的形式存在于镍、铜、铁共生等矿石当中，在我国钴的来源主要由镍、铜、锌冶炼系统的回收以及在生产和使用中产生的大量含钴废料进行提炼；从资源储量来看，由于我国的钴矿资源地质勘探工作不够，后备资源严重不足，属紧缺矿种；从生产来看，由于我国钴矿品位较低，均作为矿山副产品回收。生产过程中由于品位低、生产工艺复杂，往往回收率低；我国钴生产长期不能满足国内市场需求，缺口极大，我国每年均需从国外进口钴，以弥补不足。因此开发一种能够高效浸出钴矿的方法是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钴精矿的细菌搅拌浸出方法，将三种细菌进行耐钴驯化，利用三种菌混合在一起的协同作用和优势互补，对钴精矿进行细菌浸出。
本发明的钴精矿的细菌搅拌浸出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至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值在1.0~2.0，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150~240rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
3、重复步骤2对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
4、在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:（10~20）；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.01~0.1m3/h，搅拌速度为600~1400rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，培养12~24h，制成浸出菌液；
5、将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的10~25%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.01~0.1m3/h，搅拌速度为600~1400rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为2~5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。
上述的钴精矿中，粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的50~90%，钴精矿中钴的重量百分比为0.05~2%。
上述方法中钴的浸出率≥97%。
本发明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混合耐钴驯化，使细菌获得了良好的耐钴能力，采用的三种细菌是以低价铁和还原态硫为能源的细菌，在44~60℃的温度范围内具有很好的氧化活性；将驯化后的菌液置于培养基中对钴精矿进行浸出，能够使钴精矿的浸出率达到一个较高的水平，同时本发明的方法劳动强度低，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，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。
本发明实施例中采用的硫酸钴为分析纯试剂。
本发明实施例中配制硫酸溶液采用的硫酸为分析纯试剂。
本发明实施例中采用的恒温振荡器为HZQ-QX型恒温振荡培养箱。
本发明实施例中采用的钴精矿为常规工业方法浮选获得的钴精矿。
本发明实施例中制备二次培养液和浸出时将物料置于有搅拌的容器中用水浴保温。
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。
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至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值在1.0，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
重复上述驯化步骤继续对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:10；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.01m3/h，搅拌速度为600rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，用浓度为1N的硫酸溶液调节pH值在1.0~2.0，培养12h，制成浸出菌液；
选用的钴精矿中粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的50%，钴精矿中钴的重量百分比为0.05%；将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的10%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.01m3/h，搅拌速度为600rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为2天；钴的浸出率为98.25%。
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至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2N的硫酸溶液调节培养液的pH值在1.5，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速200rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
重复上述驯化步骤继续对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:20；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.02m3/h，搅拌速度为800rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，用浓度为2N的硫酸溶液调节pH值在1.0~2.0，培养18h，制成浸出菌液；
选用的钴精矿中粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的60%，钴精矿中钴的重量百分比为0.12%；将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的25%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.02m3/h，搅拌速度为800rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为3天；钴的浸出率为97.98%。
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至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1.5N的硫酸溶液调节培养液的pH值在2.0，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速240rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
重复上述驯化步骤继续对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:15；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.06m3/h，搅拌速度为1000rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，用浓度为1.5N的硫酸溶液调节pH值在1.0~2.0，培养24h，制成浸出菌液；
选用的钴精矿中粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的70%，钴精矿中钴的重量百分比为1.05%；将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的15%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.06m3/h，搅拌速度为1000rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为4天；钴的浸出率为97.23%。
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至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值在1.0，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
重复上述驯化步骤继续对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:10；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.08m3/h，搅拌速度为1200rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，用浓度为1N的硫酸溶液调节pH值在1.0~2.0，培养15h，制成浸出菌液；
选用的钴精矿中粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的80%，钴精矿中钴的重量百分比为1.53%；将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的20%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.08m3/h，搅拌速度为1200rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为5天；钴的浸出率为98.12%。
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至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2N的硫酸溶液调节培养液的pH值在2.0，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速240rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
重复上述驯化步骤继续对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:20；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.1m3/h，搅拌速度为1400rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，用浓度为2N的硫酸溶液调节pH值在1.0~2.0，培养20h，制成浸出菌液；
选用的钴精矿中粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的90%，钴精矿中钴的重量百分比为2%；将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的25%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.1m3/h，搅拌速度为1400rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为5天；钴的浸出率为97.33%。

Claims (1)

1.一种钴精矿的细菌搅拌浸出方法，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至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值在1.0~2.0，然后加入硫酸钴，使钴离子在培养液中的浓度为1g/L，再置于恒温振荡器中，在44~60℃和转速150~240rpm条件下振荡培养，对细菌的耐钴能力进行驯化；当细菌的数量增长至108cell/mL以上时，培养液中二价铁离子氧化完全，此次驯化结束；
（3）重复步骤2对细菌进行驯化，控制钴离子在培养液中的浓度按每次驯化比上一次驯化高1g/L，当钴离子在培养液中的浓度达到35 g/L时，完成最后一次驯化；
其特征在于：
（4）在完成驯化后的培养液中取出驯化后的菌液，将驯化后的菌液接种至9K培养基中，获得二次培养液，接种量按驯化后的菌液与9K培养基的体积比为1:（10~20）；然后向二次培养液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升二次培养液为0.01~0.1m3/h，搅拌速度为600~1400rpm，并控制二次培养液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，培养12~24h，制成浸出菌液；
（5）将钴精矿置于浸出菌液中，钴精矿占浸出菌液总重量的10~25%，然后向浸出菌液中通入空气并搅拌，空气通入量按每升浸出菌液为0.01~0.1m3/h，搅拌速度为600~1400rpm，并控制浸出菌液的温度在44~60℃，pH值在1.0~2.0，对钴精矿进行浸出，浸出时间为2~5天；所述的钴精矿中粒度≤74μm的部分占全部钴精矿总重量的50~90%，钴精矿中钴的重量百分比为0.05~2%；钴的浸出率≥97%。
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