CN104531990B

CN104531990B - 一种含锑复杂难浸金矿的生物提金工艺及所用微生物

Info

Publication number: CN104531990B
Application number: CN201410495593.3A
Authority: CN
Inventors: 王彩霞; 秦洪训; 马鹏程; 王效杰; 张元超; 王路平; 丛瑶
Original assignee: Zhaojin Mining Industry Co Ltd Technical Center
Current assignee: Zhaojin Mining Industry Co Ltd Technical Center
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: CN104531990A

Abstract

本发明提供一种含锑复杂难浸金矿生物提金工艺及所用微生物，将保藏号为CCTCC NO：M2014120的细菌接种至9K培养基中进行培养；将含锑复杂难浸金矿加到细菌培养液中，25～55℃进行细菌氧化预处理，pH 0.6～2.2，充空气并搅拌，充气量0.1～0.4m³/h，搅拌速率600～1000rmp，氧化时间4～8天；细菌氧化后，固液分离，将细菌氧化渣加水调成pH值9～11的渣浆，加入氰化钠，氰化过程中pH值控制为10～11，氰化时间24～48小时。本发明工艺能够充分利用含锑复杂难浸金矿资源，金的浸出率可达90％以上，节约成本，提高利润，绿色环保。

Description

一种含锑复杂难浸金矿的生物提金工艺及所用微生物

技术领域

本发明涉及一种含锑复杂难浸金矿的生物提金工艺及所用微生物，属于生物冶金技术领域。

背景技术

我国是世界上主要的黄金生产及消费国。我国的金矿资源储量中，金矿类型繁多，大部分均属难处理资源。含锑复杂金矿是一种典型的极难浸金矿，其之所以难浸出，一方面是因为此类矿石的矿物组成复杂，黄铁矿、辉锑矿、毒砂、雄黄、雌黄、碳质物等细粒密切共生，氰化浸金过程中辉锑矿大量消耗浸出液中的氧和游离氰化物，并在金粒的表面形成次生锑盐薄膜，阻碍金的浸出；同时矿石中含有对贵金属氰络合物具有强吸附能力的含碳物质，造成“劫金”现象。另一方面是因为该类型金矿中金通常以显微或次显微形式浸染于黄铁矿、辉锑矿、毒砂等矿物中形成粘连和包裹体，导致氰化浸出金过程中氰化钠无法与金接触。因此，氰化浸出该类型矿石前必须对矿石进行预处理，脱除或钝化矿石中对浸金有害物质的同时使金矿物得以解离后再进行浸出提金。

目前，针对含锑复杂难进金矿一般采用两段焙烧—氰化提金工艺。该工艺主要优点是工艺成熟，技术可靠，但对焙烧温度要求较为苛刻，炉温过高或过低都会影响金精矿的焙烧效果，从而降低后续氰化浸金的浸出率。另外焙烧过程中会产生大量的SO₂、As₂O₃、Sb₂O₃等有毒有害气体，严重污染环境。

细菌氧化预处理法是微生物学与湿法冶金学多学科交叉的新型技术，该技术具有操作简单、投资少、环境友好等优点，在含砷金矿的氧化预处理方面有较强的竞争力。但针对含锑复杂难浸金矿，细菌氧化预处理过程中锑、砷、硫氧化率低、氧化周期长、氰化过程中有机碳“劫金”、氰化钠消耗量大等技术难题仍无法较好解决。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种含锑复杂难浸金矿细菌氧化预处理—氰化提金方法，该方法中金的浸出率达到90％以上，主要解决了含锑复杂难浸金矿提金率低、氰化钠耗量大的技术难题。达到了提高金浸出率的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于含锑复杂难浸金矿的生物提金微生物，名称为acidithiobacillusferrooxidans ZJ-ZZG-1，保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，保藏地址为武汉大学校内，保藏日期为2014年4月9日，保藏编号为CCTCC NO：M2014120。

本发明的acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1经鉴定为氧化亚铁硫杆菌，在9K固体培养基上呈现单菌落；菌落为圆形、中部突起、红棕色。扫描电镜下观察该菌形态为杆状，宽度和长度分别为0.5um和2um左右。生物学特性为：革兰氏染色阴性，专性好氧，嗜酸性。

本发明的含锑复杂难浸金矿的生物提金微生物，采用9K培养基培养(液体培养基)，最适温度范围为25～55℃，pH值范围为0.6～2.2。利用该菌对含锑复杂难浸金矿进行生物氧化-氰化提金，矿石的脱砷率达80％以上，脱锑率达40％以上，对有机碳降解能力达50％以上，有效解决了矿石的氧化率低、氰化钠耗量大的问题，金的氰化浸出率达90％以上。

本发明第二方面公开了一种含锑复杂难浸金矿的生物提金方法，包括以下步骤：

1)细菌氧化预处理：在细菌氧化槽中将含锑复杂难浸金矿(粒度≤37μm 的矿石粉占全部矿石粉的比例≥90％)加入前述提金微生物acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1的菌液中获得混合液，混合液中矿浆浓度为15～25wt％，向混合液中充气搅拌进行细菌氧化反应；氧化反应条件为：充气量0.1～0.4m³/h，搅拌速率600～1000rpm，调节混合液pH值0.6～2.2，在25～55℃下氧化反应4～8天后固液分离，获得细菌氧化渣；

2)氰化提金处理：将细菌氧化渣加水清洗后调成25～40wt％的渣浆，调节渣浆pH值为9～11，向渣浆中加入氰化钠至混合浆中氰化钠浓度为0.1～0.3wt％后，氰化反应24～48小时，氰化反应结束后固液分离，得到含金贵液。

氰化浸出过程中的反应温度为室温。

进一步，步骤1)所述菌液的制备方法为采用9K培养基培养前述acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1，细菌接种量为10～30v/v％，培养温度为25～55℃，pH值范围为1.6～2.0，充气量0.1～0.4m³/h，搅拌速率600～1000rpm，培养时间为24～48h。

进一步，步骤2)中通过向渣浆中加入CaO调节渣浆pH值为9～11。通过向渣浆中加入碱来调节渣浆的pH值，常用NaOH及CaO等，由于CaO成本较低，因此生产上通常用CaO来调节pH。

进一步，步骤2)氰化反应过程中，控制混合浆pH值为10～11。

本发明最后还公开了前述提金微生物acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1在生物冶金领域的应用。

本发明有益效果如下：

(1)本发明较之两段焙烧氧化预处理工艺，细菌氧化预处理工艺方法操作简单、投资少、环境温和友好、经济效益明显；

(2)本发明中所用的细菌具有耐温范围宽、最适PH值范围广的优良特性；

(3)本发明中所用的细菌是高效的浸矿细菌，对黄铁矿、辉锑矿、毒砂的氧化能力强，细菌氧化后矿石的砷脱除率达80％以上，锑脱除率达40％以上。对有机碳亦有一定的降解作用，碳的降解率达50％以上。而且在该菌的新陈代谢作用下，可使部分未降解的有机碳表面钝化，大大降低了对金的吸附活性；

(4)本发明细菌氧化处理后的细菌氧化渣，经过氰化浸出，金的浸出率大幅提高，金浸出率可达90％以上，经济效益十分显著。

附图说明

图1为本发明的含锑复杂难浸金矿细菌氧化-氰化提金流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1 菌落的分离筛选

1.样品来源

样品来自甘肃省合作市某含锑复杂金矿酸性矿坑水。

2.acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1的分离纯化

取50mL原水接种至200mL的9K液体培养基于500ml的三角瓶中，在35℃的恒温振荡器中170rpm振荡培养6～10d后，用0.45μm有机微孔滤膜去除溶液中的红棕色沉淀，然后将所得滤液在高速离心机中10000rpm离心20min，收集底部乳白色沉淀即为细菌集合体，最后用去离子水将其稀释制得菌悬液，即为嗜酸性细菌混培物，将得到的细菌混合物继续富集3～4代，然后将培养至对数期的新鲜菌液在无菌操作台上用pH为2.5的无菌水分别稀释到10^-5，10^-6，10^-7倍的浓度，每个直径12cm的固体培养基平板上加入0.1mL稀释后的菌液，涂布均匀，记录对应的稀释度和培养时间，在35℃生化培养箱中倒置培养，直到长出圆形凸起的菌落为止。用灭菌后的接种环挑取单个菌落至新鲜的9K液体培养基中，于35℃，170rpm的条件下振荡培养，待菌液变为棕红色后，再重复前面的步骤，用固体培养基分离培养，直到菌落形态完全一致，且镜检菌体形态一致，即获得了纯培养的菌种。再将纯菌进行浸出性能分析验证其浸出性能，最后得到一株针对含锑复杂金矿的高效浸出菌ZJ-ZZG-1。

经形态、生理和16S rDNA分子鉴定，该菌鉴定为氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans，保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，保藏地址为武汉大学校内，保藏日期为2014年4月9日，保藏编号为CCTCC NO：M2014120)。

实施例2 生物提金工艺

1.实验对象

一典型含锑复杂难浸金矿，金精矿中锑、砷和有机碳含量较高，而且金以显微或次显微形式浸染于黄铁矿、毒砂、辉锑矿中形成包裹体，金精矿采用常规氰化浸出，氰化钠耗量为47.6kg/t，金的浸出率仅为21.73％。金精矿主要元素化学分析见下表1：

表1 金精矿主要元素化学分析

2.实验方法及结果

在带有搅拌装置的氧化槽中将acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1(保藏号CCTCC NO：M2014120)菌种接种到9K培养基中进行扩大培养，接种量为10％，充气量0.2m³/h，搅拌速率800转/分钟，培养温度为55℃，培养液pH值为1.6，培养时间48小时。

将金精矿加到细菌培养液中，使矿浆浓度为25wt％，充空气并搅拌，充气量0.2m³/h，搅拌速率800转/分钟，在55℃温度下对含锑复杂难浸金矿进行细菌氧化，细菌氧化过程中pH为0.6～2.2，氧化时间6天，金精矿的脱砷率为83.11％，脱锑率为44.26％，有机碳降解率为54.83％，矿石的氧化效果较好。

将细菌氧化渣加水调成浓度为25wt％的渣浆，再加入CaO将pH值调整到11，pH值稳定后加入氰化钠，氰化钠浓度为0.2％，氰化过程中pH值控制为10.5～11，氰化时间36小时，氰化钠消耗量为17.38kg/t，细菌氧化渣金的氰化浸出率达到92.57％，比直接氰化浸出金的浸出率提高70.84％，氰化钠消耗减少30.22kg/t，经济效益显著。

实施例3 生物提金工艺

1.实验对象

一含锑复杂难浸金矿，金精矿主要元素化学分析见表2，金精矿采用常规氰化浸出，氰化钠耗量为33.57kg/t，金的浸出率为38.92％。

表2 金精矿主要元素化学分析

2.实验方法及结果

在带有搅拌装置的氧化槽中将CCTCC NO：M2014120菌种接种到9K培养基中进行扩大培养，接种量为20％，充气量0.4m³/h，搅拌速率1000转/分钟，培养温度为35℃，培养液pH值为2.0，培养时间36小时。

将金精矿加到细菌培养液中，使矿浆浓度为20wt％，充空气并搅拌，充气量0.4m³/h，搅拌速率1000转/分钟，在35℃下对含锑复杂难浸金矿进行细菌氧化，细菌氧化过程中pH为0.6～2.2，氧化时间8天，矿石的脱砷率为81.75％，脱锑率为58.41％，有机碳降解率为57.29％，矿石的氧化效果较好。

将细菌氧化渣加水调成30wt％的渣浆，再加CaO将渣浆pH值调整到10.5，pH值稳定后加入氰化钠，渣浆中氰化钠浓度为0.3％，氰化过程中pH值控制为10.5～11，氰化时间48小时，氰化钠消耗为13.26kg/t，细菌氧化渣金的氰化浸出率为94.43％，比直接氰化浸出金的浸出率提高55.51％，氰化钠消耗量减少25.66kg/t，经济效益显著。

实施例4 生物提金工艺

1.实验对象

一含锑复杂难浸金矿，金精矿主要元素化学分析见表3，金精矿采用常规氰化浸出，氰化钠耗量为38.74kg/t，金的浸出率为29.25％。

表3 金精矿主要元素化学分析

2.实验方法及结果

在带有搅拌装置的氧化槽中将CCTCC NO：M2014120菌种接种到9K培养基中进行扩大培养，接种量为30％，充气量0.1m³/h，搅拌速率600转/分钟，培养温度为25℃，培养液pH值为2.0，培养时间24小时。

将金精矿加到细菌培养液中，使矿浆浓度为15wt％，充空气并搅拌，充气量0.1m³/h，搅拌速率600转/分钟，在25℃下对含锑复杂难浸金矿进行细菌氧化，细菌氧化过程中pH为0.6～2.2，氧化时间4天，矿石的脱砷率为87.11％，脱锑率为56.82％，有机碳降解率为59.44％，矿石的氧化效果较好。

将细菌氧化渣加水调成浓度为40wt％的渣浆，再加CaO将渣浆pH值调整到9，pH值稳定后加入氰化钠，渣浆中氰化钠的质量浓度为0.1％，氰化过程中pH值控制为10～11，氰化时间24小时，氰化钠消耗为18.52kg/t，细菌氧化渣金的氰化浸出率为95.35％，比直接氰化浸出金的浸出率提高66.1％，氰化钠消耗量减少20.22kg/t，经济效益显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于含锑复杂难浸金矿的生物提金微生物，名称为acidithiobacillusferrooxidans ZJ-ZZG-1，保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，保藏地址为武汉大学校内，保藏日期为2014年4月9日，保藏编号为CCTCC NO：M2014120。

2.如权利要求1所述的生物提金微生物，其特征在于，acidithiobacillusferrooxidans ZJ-ZZG-1采用9K培养基培养，培养温度范围为25～55℃，pH值范围为0.6～2.2。

3.一种含锑复杂难浸金矿的生物提金方法，包括以下步骤：

1)细菌氧化预处理：在细菌氧化槽中将含锑复杂难浸金矿加入提金微生物acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1的菌液中获得混合液，混合液中矿浆浓度为15～25wt％，向混合液中充气搅拌进行细菌氧化反应，氧化反应条件为：充气量0.1～0.4m³/h，搅拌速率600～1000rpm，调节混合液pH值0.6～2.2，在25～55℃下氧化反应4～8天后固液分离，获得细菌氧化渣,所述提金微生物保藏在中国国家典型培养物保藏中心CCTCC，保藏地址为武汉大学校内，保藏日期为2014年4月9日，保藏编号为CCTCCNO:M2014120,；

4.如权利要求3所述的提金方法，其特征在于，步骤2)中通过向渣浆中加入CaO调节渣浆pH值为9～11。

5.如权利要求3所述的提金方法，其特征在于，步骤2)氰化反应过程中，控制混合浆pH值为10～11。

6.权利要求1-2任一权利要求所述提金微生物acidithiobacillus ferrooxidans ZJ-ZZG-1在生物冶金领域的应用。