CN113122715A - 一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，按以下步骤进行：(1)将稻壳粉末与硫酸溶液混合，在44.5±0.2℃进行震荡水解，时间5～30min；(2)将水解物料与9K培养基溶液或9K‑1号培养基溶液混合，调节pH值制成混合溶液；(3)硫化矿磨细置于混合溶液中，搅拌均匀；(4)将含有氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌、嗜热硫氧化硫化杆菌和嗜酸亚铁原体的菌液接种到混合矿浆中；(5)进行震荡生物浸出。本发明采用稻壳作为催化剂，为微生物提供碳源和能源，提高微生物数量和活性，提高浸出效率；本发明具有浸出效率高、原料来源广、生产成本低、环境污染小等特点。

Description

一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法
技术领域
本发明属于生物冶金技术领域，具体涉及一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法。
背景技术
随着有色金属工业的发展，高品位易处理矿石日渐匮乏，为了能够经济、有效、合理的开发低品位难处理硫化矿石，生物浸出在近年来成为研究热点；该技术利用微生物的氧化催化作用，如嗜酸氧化亚铁硫杆菌，使得硫化矿物分解，有价金属以离子形式进入溶液，从而得到回收。但生物浸出速度慢、浸出率低的问题一直存在，研究者采取了很多强化措施加速生物浸出过程，如加入Ag+、活性炭、NaCl等催化剂，对矿石进行微波和超声波预处理、超细磨，培育耐性更高、效率更高的微生物等；这些措施存在价格昂贵、操作难度大或实现难度大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，采用稻壳中的葡萄糖作为微生物的碳源，为微生物提供能量，促进微生物生长，从而提高生物浸出效率。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将稻壳粉末与硫酸溶液混合，然后置于恒温震荡箱中，在44.5±0.2℃和转速150～200rpm条件下进行震荡水解，时间5～30min，使稻壳分解成单糖，生成水解物料；其中硫酸溶液的质量浓度40～60％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:(5～10)；
2、将水解物料与9K培养基溶液或9K-1号培养基溶液混合，用硫酸溶液或氢氧化钠溶液调节pH值为1.0～2.0，制成混合溶液；9K培养基溶液或9K-1号培养基溶液的用量按稻壳粉末与9K培养基溶液或9K-1号培养基溶液的质量比为1:(250～1000)；
3、将硫化矿磨细制成矿粉，将矿粉置于混合溶液中，搅拌均匀制成混合矿浆；所述的硫化矿为黄铁矿、毒砂或黄铜矿；矿粉中粒径≤75μm的部分占比>99％；矿粉与混合溶液的质量比为1:(10～20)；
4、将含有氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌、嗜热硫氧化硫化杆菌和嗜酸亚铁原体的菌液接种到混合矿浆中，形成混合物料；
5、将混合物料置于恒温震荡箱内，在44.5±0.2℃和转速150～200rpm条件下进行震荡生物浸出，时间5～15天。
上述的步骤5中，完成震荡浸出后的物料取出过滤，水洗固相至洗液为中性，分析其中的S含量，计算出S的浸出率为30～69％。
上述的步骤5中，在震荡生物浸出过程中，当恒温震荡箱内的混合物料的pH值>2或<1时，加入硫酸溶液或氢氧化钠溶液，控制混合物料的pH值为1～2。
上述的步骤4中，菌液的电位≥650mV、pH值为1.8～2.2且菌群密度≥1×108cell/mL。
上述的步骤1中，稻壳粉末的粒径≤100μm。
本发明采用的稻壳中含有的大量木质纤维素，可以在硫酸作用下短时间内水解成单糖；稻壳资源丰富且为可再生资源，将它作为生物浸出催化剂，能够加速生物浸出，符合环境保护要求。
本发明的利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法是采用稻壳作为催化剂，通过为微生物提供碳源和能源，提高微生物数量和活性，从而促进硫化矿物分解，提高生物浸出效率；本发明的方法具有浸出效率高、原料来源广、生产成本低、环境污染小等特点，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例中稻壳粉末由稻壳粉碎制成，其粒径≤100μm。
本发明实施例中采用的9K培养基溶液中各药剂成分的用量为：(NH4)2SO4 3.0g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，FeSO4·7H2O 44.3g/L。
本发明实施例中采用的9K-1号培养基溶液中各药剂成分的用量为：(NH4)2SO43.0g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L。
本发明实施例中采用的硫酸溶液的质量浓度为40～60％，氢氧化钠溶液的质量浓度为20～30％。
本发明实施例中采用的恒温震荡箱的型号为HZQ-C。
本发明实施例中采用的硫化矿为黄铁矿。
本发明实施例中采用的氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌、嗜热硫氧化硫化杆菌和嗜酸亚铁原体为市购产品。
本发明实施例中进行震荡生物浸出时，在单糖成分存在的条件下，混合物料中菌群密度最大达到2.47×108～6.35×108cell/mL。
以下为本发明优选实施例。
实施例1
流程如图1所示；
将稻壳粉末与硫酸溶液混合，然后置于恒温震荡箱中，在44.5±0.2℃和转速150rpm条件下进行震荡水解，时间30min，使稻壳分解成单糖，生成水解物料；其中硫酸溶液的质量浓度40％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:5；
将水解物料与9K培养基溶液，用硫酸溶液或氢氧化钠溶液调节pH值为1.0，制成混合溶液；9K培养基溶液的用量按稻壳粉末与9K培养基溶液的质量比为1:500；
将硫化矿磨细制成矿粉，将矿粉置于混合溶液中，搅拌均匀制成混合矿浆；硫化矿为黄铁矿；矿粉中粒径≤75μm的部分占比>99％；矿粉与混合溶液的质量比为1:15；
将含有氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌、嗜热硫氧化硫化杆菌和嗜酸亚铁原体的菌液接种到混合矿浆中，形成混合物料；菌液的电位≥650mV、pH值为1.8～2.2且菌群密度≥1×108cell/mL；
将混合物料置于恒温震荡箱内，在44.5±0.2℃和转速150rpm条件下进行震荡生物浸出，时间5天；在震荡生物浸出过程中，当恒温震荡箱内的混合物料的pH值>2或<1时，加入硫酸溶液或氢氧化钠溶液，控制混合物料的pH值为1～2；
完成震荡浸出后的物料取出过滤，水洗固相至洗液为中性，分析其中的S含量，计算出S的浸出率为32.56％；
相同条件下不使用稻壳进行浸出进行对比试验，S的浸出率为14.95％。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)硫酸溶液的质量浓度45％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:6；
(2)调节pH值为1.5；稻壳粉末与9K培养基溶液的质量比为1:250；
(3)硫化矿为毒砂；矿粉与混合溶液的质量比为1:10；
(4)震荡生物浸出时间10天；
(5)S的浸出率为41.71％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)硫酸溶液的质量浓度50％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:7；
(2)调节pH值为2.0；稻壳粉末与9K培养基溶液的质量比为1:300；
(3)硫化矿为黄铜矿；矿粉与混合溶液的质量比为1:20；
(4)震荡生物浸出时间15天；
(5)S的浸出率为43.21％。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
(1)恒温震荡箱中转速200rpm条件下进行震荡水解，时间5min；硫酸溶液的质量浓度55％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:8；
(2)将水解物料与9K-1号培养基溶液混合，调节pH值为1.5；稻壳粉末与9K-1培养基溶液的质量比为1:400；
(3)矿粉与混合溶液的质量比为1:13；
(4)在转速200rpm条件下进行震荡生物浸出，时间8天；
(5)S的浸出率为35.66％。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于：
(1)恒温震荡箱中转速200rpm条件下进行震荡水解，时间5min；硫酸溶液的质量浓度60％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:9；
(2)将水解物料与9K-1号培养基溶液混合，调节pH值为2.0；稻壳粉末与9K-1培养基溶液的质量比为1:600；
(3)硫化矿为毒砂；矿粉与混合溶液的质量比为1:17；
(4)在转速200rpm条件下进行震荡生物浸出，时间7天；
(5)S的浸出率为38.85％。
实施例6
方法同实施例1，不同点在于：
(1)恒温震荡箱中转速200rpm条件下进行震荡水解，时间5min；硫酸溶液的质量浓度55％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:10；
(2)将水解物料与9K-1号培养基溶液混合，调节pH值为1.5；稻壳粉末与9K-1培养基溶液的质量比为1:700；
(3)硫化矿为黄铜矿；矿粉与混合溶液的质量比为1:11；
(4)在转速200rpm条件下进行震荡生物浸出，时间6天；
(5)S的浸出率为34.57％。
实施例7
方法同实施例1，不同点在于：
(1)恒温震荡箱中转速180rpm条件下进行震荡水解，时间15min；硫酸溶液的质量浓度50％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:9；
(2)调节pH值为2.0；稻壳粉末与9K培养基溶液的质量比为1:800；
(3)矿粉与混合溶液的质量比为1:19；
(4)在转速180rpm条件下进行震荡生物浸出，时间12天；
(5)S的浸出率为38.14％。
实施例8
方法同实施例1，不同点在于：
(1)恒温震荡箱中转速180rpm条件下进行震荡水解，时间15min；硫酸溶液的质量浓度45％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:8；
(2)稻壳粉末与9K培养基溶液的质量比为1:900；
(3)硫化矿为毒砂；矿粉与混合溶液的质量比为1:12；
(4)在转速180rpm条件下进行震荡生物浸出，时间11天；
(5)S的浸出率为33.76％。
实施例9
方法同实施例1，不同点在于：
(1)恒温震荡箱中转速180rpm条件下进行震荡水解，时间15min；
(2)将水解物料与9K-1号培养基溶液混合，调节pH值为1.5；稻壳粉末与9K-1培养基溶液的质量比为1:1000；
(3)硫化矿为黄铜矿；矿粉与混合溶液的质量比为1:14；
(4)在转速180rpm条件下进行震荡生物浸出，时间14天；
(5)S的浸出率为40.39％。

Claims (5)

1.一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)将稻壳粉末与硫酸溶液混合，然后置于恒温震荡箱中，在44.5±0.2℃和转速150～200rpm条件下进行震荡水解，时间5～30min，使稻壳分解成单糖，生成水解物料；其中硫酸溶液的质量浓度40～60％，稻壳粉末与硫酸溶液的质量比为1:(5～10)；
(2)将水解物料与9K培养基溶液或9K-1号培养基溶液混合，用硫酸溶液或氢氧化钠溶液调节pH值为1.0～2.0，制成混合溶液；9K培养基溶液或9K-1号培养基溶液的用量按稻壳粉末与9K培养基溶液或9K-1号培养基溶液的质量比为1:(250～1000)；
(3)将硫化矿磨细制成矿粉，将矿粉置于混合溶液中，搅拌均匀制成混合矿浆；所述的硫化矿为黄铁矿、毒砂或黄铜矿；矿粉中粒径≤75μm的部分占比>99％；矿粉与混合溶液的质量比为1:(10～20)；
(4)将含有氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌、嗜热硫氧化硫化杆菌和嗜酸亚铁原体的菌液接种到混合矿浆中，形成混合物料；
(5)将混合物料置于恒温震荡箱内，在44.5±0.2℃和转速150～200rpm条件下进行震荡生物浸出，时间5～15天。
2.根据权利要求1所述的一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，其特征在于步骤(5)中，完成震荡浸出后的物料取出过滤，水洗固相至洗液为中性，分析其中的S含量，计算出S的浸出率为30～69％。
3.根据权利要求1所述的一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，其特征在于步骤(5)中，在震荡生物浸出过程中，当恒温震荡箱内的混合物料的pH值>2或<1时，加入硫酸溶液或氢氧化钠溶液，控制混合物料的pH值为1～2。
4.根据权利要求1所述的一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，其特征在于步骤(4)中，菌液的电位≥650mV、pH值为1.8～2.2且菌群密度≥1×108cell/mL。
5.根据权利要求1所述的一种利用稻壳分解加快生物浸出硫化矿的方法，其特征在于步骤(1)中，稻壳粉末的粒径≤100μm。
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