CN105039692A - 一种铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运用黑曲霉对铜尾砂同时进行制粒和浸出的微生物浸矿方法。采用黑曲霉与铜尾砂共同培养，使黑曲霉菌丝包裹铜尾砂进行制粒，与此同时浸出铜尾砂中的铜。该发明利用黑曲霉对矿石进行制粒浸出的方法，提供了浸出的微环境，铜尾砂-黑曲霉球形颗粒内部形成了一个小的封闭空间，使颗粒内的菌丝与铜尾砂能充分接触，加剧了铜尾砂的机械破碎，从而加速铜的浸出。解决了传统的搅拌浸出固液分离困难，以及传统制粒浸出存在的黏结剂阻碍浸出剂和矿石接触、酸耗大、能源和材料消耗大、环境危害大等问题，降低了制粒的成本，缩短了工艺周期，本方法同时也适用于含铀、金、钴、镍、铅、锌、稀土元素等制粒浸出。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用黑曲霉对铜尾砂同时进行制粒和浸出的微生物浸矿方法。
背景技术
尾砂中含大量可利用金属，是一种重要的潜在资源。大量尾砂的闲置和不合理处置不仅会造成资源浪费，还对矿山及周围的生态环境造成巨大影响。因而，采用有效的方法提取其中的有价金属对于减少资源的浪费、促进尾砂的二次利用具有重要的意义。铜尾砂中的铜回收技术主要有浮选、酸浸、氨浸方法，以及水热硫化—浮选工艺、加压氨浸硫化沉淀、自养菌浸出等工艺，这些方法虽然取得了一定的效果，但也存在设备投资大、操作复杂、培养困难、浸出周期相对较长、环境不友好等问题，所以亟需开发高效、经济、环保的新技术。
近年来，真菌浸出因其材料来源广泛、投资运行费用低、浸出周期短、环境友好等特点而日益受到重视。真菌浸矿的主要原理是运用真菌代谢过程中产生的草酸、柠檬酸等有机酸对矿石晶格的破坏作用以及其与金属离子的络合作用将金属从矿石中提取出来。
铜尾砂是经选矿厂的破磨及选矿之后排放的废弃物，其粒径小，当采用常规的搅拌浸出时，固液分离困难且成本高。采用堆浸工艺时，过小的粒径会降低矿堆的渗透性，致使浸出速度降低、周期延长，资源回收率下降。目前，解决这一问题主要采取的是制粒技术。矿石制粒浸出主要应用水泥、石灰或两者混合使用作黏结剂，生成“球团”产品，使阻碍渗透的细粒被“滚成球”或被黏结在大块矿石上。粉矿制粒的方法有皮带运输机制粒法和滚筒制粒法。多条皮带运输机制粒法是通过皮带运输机卸料端的混合棒将喷淋的液体与粉矿、黏结剂混合制粒。滚筒法是用皮带运输机将矿粉和黏结剂均匀送入旋转滚筒中，通过喷淋液体使其黏结成粒。此外，在国内还广泛使用圆盘造球机进行制粒。但是，这些传统的制粒方法存在以下缺点：首先，黏结剂对于浸出剂和矿石的接触反应有一定的阻碍作用；其次，如果添加石灰作为黏结剂将会增加酸耗，甚至对制成的矿石颗粒的稳定性产生影响；再次，使用上述制粒技术需要消耗较多的能源和材料，使生产成本增加。因此，研究新型制粒工艺成为了一项迫切任务。
如果将真菌浸出和制粒工艺相结合，不仅能降低制粒的成本，缩短工艺周期，而且能充分发挥真菌绿色环保、高效的浸出优势，这对于铜尾砂资源的回收和环境保护具有重要意义。
发明内容
针对以上情况，本发明的目的是将真菌浸出和制粒工艺相结合，提出了一种运用黑曲霉对铜尾砂同时进行制粒和浸出的微生物浸矿方法。具体是将黑曲霉与铜尾砂共同培养，使黑曲霉菌丝在生长过程中将铜尾砂包裹，形成多个球形颗粒，以达到制粒的目的；与此同时，黑曲霉代谢产生的有机酸通过破坏铜尾砂的晶格，与铜离子络合为可溶性的有机酸-铜复合物将铜从铜尾砂中提取出来，达到浸出的目的。
该方法的原理是:通过控制培养条件，使黑曲霉的菌丝将周围的铜尾砂聚集并包裹成球形颗粒；同时黑曲霉代谢产生的有机酸可以通过破坏铜尾砂的晶格，与铜离子络合为可溶性的有机酸-铜复合物，实现铜的浸出，并达到铜尾砂制粒和铜浸出同步进行。
该方法的具体措施是：
1、制备培养基
制备马铃薯-蔗糖培养基用于黑曲霉的培养，组分为马铃薯200g，蔗糖20g，去离子水1000mL。具体步骤如下：将马铃薯去皮并切片后煮沸30min，纱布过滤，取过滤液加入蔗糖20g，用蒸馏水补足体积至1000mL，自然pH，在121℃高压灭菌30min后备用。固体培养基需在高压灭菌前加入2%的琼脂。
2、黑曲霉制粒浸出
取一定量铜尾砂至容器中，加入培养基，使铜尾砂矿浆浓度为5-30%，按培养基总体积的0.02%-0.5%接种黑曲霉孢子悬液(OD600=1.0)，将容器置于振荡培养器中培养7d，控制振荡培养器的温度为20℃-35℃，转速为120r/min-200r/min。
3、固液分离
取中性滤纸和长径漏斗制成过滤装置，将上述容器中的混合物倒入此装置中进行过滤分离，分别收集浸出液和铜尾砂-黑曲霉球形颗粒。
黑曲霉浸出铜尾砂过程中，黑曲霉多孔的网状菌丝将铜尾砂包裹起来，形成多个以铜尾砂为内核，黑曲霉菌丝为外壳的核-壳结构的铜尾砂—黑曲霉球形颗粒。
使用的矿石为铜尾砂，矿浆浓度为5-30%。本方法同时也适用于铀、金、钴、镍、铅、锌、稀土元素等矿石的黑曲霉制粒浸出。
制粒条件以孢子悬液（OD600=1.0）接种量为0.02%、矿浆浓度以5%、转速为180rpm、温度为25℃、时间为7d较为适宜。
所制成的铜尾砂—黑曲霉菌球颗粒平均粒径为2.0-9.0mm。
制粒和浸出同步进行。
本发明的铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法，相比现有的方法，具有以下技术优势：
（1）提供了浸出的微环境。铜尾砂-黑曲霉球形颗粒内部形成了一个小的封闭空间，使颗粒内的菌丝与铜尾砂能充分接触，加剧了铜尾砂的机械破碎，从而加速铜的浸出。
（2）加快了传质。由于铜尾砂被黑曲霉从母液中隔离，并在颗粒内浸出，颗粒内外存在浓度梯度，使颗粒内外的铜离子和有机酸更容易传质。
（3）易于固液分离。铜尾砂-黑曲霉球形颗粒的形成会降低浸出液的粘度，同时铜尾砂被黑曲霉包裹，使其与浸出液隔离，因而固液分离更加容易。
（4）减少了工艺流程。黑曲霉与铜尾砂共同培养，使得制粒和浸出同步进行，工艺流程短，且浸出速度快，不需要添加黏结剂。
（5）生产成本低。培养黑曲霉所需要的材料来源广泛，可以大大降低生产成本。
（6）环境友好。由于黑曲霉等真菌浸出时，发挥主要作用的是其分泌的有机酸，而有机酸多为弱酸，且能被环境中的微生物降解，同时可以避免传统制粒时粉尘飞扬的情况发生。因此具有环境友好的优点。
该发明该方法不仅适用于铜尾砂中铜的制粒浸出，而且适用于含铀、金、钴、镍、铅、锌、稀土元素等矿石的制粒浸出。
该发明专利对推动我国尾矿中金属回收技术的进步、提高矿产资源的回收率、减少其对环境的污染等都具有重要的意义。
附图说明
图1黑曲霉制粒浸出流程图；
图2黑曲霉培养平板；
图3含有铜尾砂的黑曲霉菌丝球；
图4铜尾砂-黑曲霉菌丝球颗粒内部结构。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
实施例1：
取5g铜尾砂矿粉置于100mL黑曲霉培养基中，接种0.02%的黑曲霉的孢子悬液(OD600=1.0)后置于恒温培养振荡器中浸出，控制振荡培养器的温度为20℃，转速为200r/min。培养72h后出现包裹铜尾砂的菌丝球，随着培养时间的延长，菌丝球逐渐增大。浸出7d后，包裹尾砂的菌丝球平均直径为3.15mm，浸出液粘度为1.15cP。用漏斗过滤进行固液分离，测定渣样中铜的含量，计算铜的浸出率为82.36%。
实施例2：
取5g铜尾砂矿粉置于100mL黑曲霉培养基中，接种0.02%的黑曲霉的孢子悬液(OD600=1.0)后置于恒温培养振荡器中浸出，控制振荡培养器的温度为25℃，转速为200r/min。培养60h后出现包裹铜尾砂的菌丝球，随着培养时间的延长，菌丝球逐渐增大。浸出7d后，包裹铜尾砂的菌丝球平均直径为3.05mm，浸出液粘度为1.12cP。用漏斗过滤进行固液分离，消解矿渣后，测定渣样中铜的含量，计算铜的浸出率为86.18%。
实施例3：
取5g铜尾砂矿粉置于100mL黑曲霉培养基中，接种0.02%的黑曲霉的孢子悬液(OD600=1.0)后置于恒温培养振荡器中浸出，控制振荡培养器的温度为25℃，转速为120r/min。培养60h后出现包裹铜尾砂的菌丝球，随着培养时间的延长，菌丝球逐渐增大。浸出7d后，包裹铜尾砂的菌丝球平均直径为7.36mm，浸出液粘度为1.18cP。用漏斗过滤进行固液分离，消解矿渣后，测定渣样中铜的含量，计算铜的浸出率为75.39%。
实施例4：
取5g铜尾砂矿粉置于100mL黑曲霉培养基中，接种0.02%的黑曲霉的孢子悬液(OD600=1.0)后置于恒温培养振荡器中浸出，控制振荡培养器的温度为25℃，转速为180r/min。培养60h后出现包裹铜尾砂的菌丝球，随着培养时间的延长，菌丝球逐渐增大。浸出7d后，包裹铜尾砂的菌丝球平均直径为2.54mm，浸出液粘度为1.08cP。用漏斗过滤进行固液分离，消解矿渣后，测定渣样中铜的含量，计算铜的浸出率为89.45%。
实施例5：
取5g铜尾砂矿粉置于100mL黑曲霉培养基中，接种0.5%的黑曲霉的孢子悬液(OD600=1.0)后置于恒温培养振荡器中浸出，控制振荡培养器的温度为25℃，转速为180r/min。培养60h后出现包裹铜尾砂的菌丝球，随着培养时间的延长，菌丝球逐渐增大。浸出7d后，包裹铜尾砂的菌丝球平均直径为3.15mm，体系的pH值为5.09,浸出液粘度为1.14cP。用漏斗过滤进行固液分离，消解渣样后测定渣样中铜含量，计算铜的浸出率为81.82%。
以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可以对此作出各种修改和变换。例如,铀、金、钴、镍、铅、锌、稀土元素等矿石的真菌制粒浸出；根据矿石的工艺矿物学特性对参数做出相应调整后的制粒浸出；采用搅拌浸出方式。这些类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。
Claims (4)
1.一种铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法，控制培养条件，使黑曲霉的菌丝将周围的铜尾砂聚集并包裹成球形颗粒；同时黑曲霉代谢产生的有机酸通过破坏铜尾砂的晶格，与铜离子络合为可溶性的有机酸-铜复合物，实现铜的浸出，并达到铜尾砂制粒和铜浸出同步进行，其特征在于：具体措施是：
步骤一、制备培养基
制备马铃薯-蔗糖培养基用于黑曲霉的培养，组分为马铃薯200g，蔗糖20g，去离子水1000mL，具体步骤如下：将马铃薯去皮并切片后煮沸30min，纱布过滤，取过滤液加入蔗糖20g，用蒸馏水补足体积至1000mL，自然pH，在121℃高压灭菌30min后备用，固体培养基需在高压灭菌前加入2%的琼脂；
步骤二、黑曲霉制粒浸出
取铜尾砂至容器中，加入培养基，按培养基总体积的0.02%-0.5%接种黑曲霉孢子悬液，将容器置于振荡培养器中培养7d，控制振荡培养器的温度为20℃-35℃，转速为120r/min-200r/min；
步骤三、固液分离
取中性滤纸和长径漏斗制成过滤装置，将步骤二中容器中的混合物倒入此装置中进行过滤分离，分别收集浸出液和铜尾砂-黑曲霉球形颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法，其特征在于：使用的矿石为铜尾砂，矿浆浓度为5-30%。
3.根据权利要求1所述的一种铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法，其特征在于：所制成的铜尾砂—黑曲霉菌球颗粒平均粒径为2.0-9.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法，其特征在于：制粒和浸出同步进行。
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| CN201510384753.1A Pending CN105039692A (zh) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | 一种铜尾砂的黑曲霉制粒浸出方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105039692A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109554547A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-02 | 华南理工大学 | 一种利用黑曲霉生物浸出废液晶显示器中铟的方法 |
| CN113201648A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-03 | 河北工程大学 | 一种用于铁尾矿钴元素微生物浸出方法 |
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| JPH08228772A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Tokuyama Corp | モノアミン酸化酵素の抽出方法 |
| CN101265519A (zh) * | 2007-07-12 | 2008-09-17 | 中国铝业股份有限公司 | 一种生物化学法回收赤泥中铝的方法 |
| CN101555548A (zh) * | 2009-04-24 | 2009-10-14 | 北京科技大学 | 一种提高城市生活垃圾焚烧飞灰生物淋滤效果的方法 |
| CN102016086A (zh) * | 2008-04-11 | 2011-04-13 | 悉尼大学 | 溶浸方法 |
-
2015
- 2015-06-30 CN CN201510384753.1A patent/CN105039692A/zh active Pending
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| CN109554547B (zh) * | 2018-12-14 | 2020-08-18 | 华南理工大学 | 一种利用黑曲霉生物浸出废液晶显示器中铟的方法 |
| CN113201648A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-03 | 河北工程大学 | 一种用于铁尾矿钴元素微生物浸出方法 |
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