一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法技术

一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法，属于生物冶金技术领域，包括以下步骤：(1)浮选硫化金精矿酸浸预处理；(2)生物氧化废液高温氧化酸浸金精矿；(3)生物氧化化学氧化渣。该方法的特点在于首先采用流程中生物氧化产生的废液对金精矿进行一段高温氧化，随后对产生的氧化渣进行二段生物氧化。生物氧化废液的高温氧化作业能够有效的破坏矿物的表面，导致精矿颗粒的粒度缩小和比表面积增加，为后续的生物氧化过程中微生物在矿物表面的吸附创造了有利条件，从而显著提高了金精矿的氧化效率。该方法有效强化微生物在硫化物表面吸附和金精矿的生物氧化效率，实现了对生物氧化废液中大量的三价铁资源的二次利用。中大量的三价铁资源的二次利用。中大量的三价铁资源的二次利用。

【技术实现步骤摘要】
一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法


[0001]本专利技术属于生物冶金
，具体涉及一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法。

技术介绍

[0002]中国是目前世界上最大的黄金生产与消费国，并保持着逐年增长的态势。随着易处理金矿资源的不断枯竭和矿山环境治理压力的不断加剧，探索和研发高效的、清洁的处理技术用于开发和利用难处理金矿资源已然成为黄金生产行业的首要任务。生物氧化技术具有生产成本低、工艺操作简单、环境友好的优点，但氧化过程中也存在着微生物的活性低、氧化周期长的问题。众所周知，吸附微生物在氧化过程中起着非常重要的作用，其能够通过胞外聚合物质(EPS)层选择性地吸附在矿物表面并通过络合Fe
3+
离子在矿物界面上产生较高氧化还原电位，从而加速矿物氧化。为进一步改善微生物在矿物界面的吸附行为，提高金精矿的生物氧化效率，本专利技术提出了一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法。该方法能够显著地强化微生物在矿物表面的吸附行为，对提高难处理金精矿的生物氧化速率具有重要意义。此外，该方法还对生物氧化废液中存在的大量的三价铁资源进行了二次利用，实现了生产废液的资源化利用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种在生物氧化过程中强化微生物在矿物界面吸附和氧化的方法，以提高金精矿的生物氧化效率。该方法能够有效地解决传统生物氧化工艺中微生物吸附能力差、生物氧化效率低的问题，并对生物氧化废液中存在的大量的三价铁资源进行二次利用。
[0004]本专利技术的具体步骤包括：
[0005](1)浮选硫化金精矿酸浸预处理；
[0006]利用pH为1.4
‑
1.5的稀硫酸对搅拌反应器中的浮选硫化金精矿进行酸浸处理，酸浸时间为5
‑
7小时，酸浸过程中的搅拌速度为300r/min
‑
400r/min，矿浆体积浓度设定为5％
‑
10％；
[0007](2)高温氧化酸浸金精矿；
[0008]酸浸结束后硫化金精矿在恒温氧化槽中利用生物氧化废液对其进行高温氧化，设置反应温度和搅拌速度分别为75℃
‑
85℃和400r/min
‑
450r/min，矿浆的体积浓度为5％
‑
20％，反应3
‑
5小时后对矿浆进行固液分离，得到高温化学氧化渣；
[0009](3)微生物氧化化学氧化渣；
[0010]高温化学氧化渣进入生物氧化槽中，加入初始微生物接种浓度为10％
‑
100％的不含硫酸亚铁的9K培养基至矿浆的体积浓度为5％
‑
15％，温度为40℃
‑
43℃，搅拌速度为300r/min
‑
350r/min氧化周期为6
‑
10天，氧化结束后对矿浆进行固液分离，产生的生物氧化废液返回步骤(2)的化学氧化作业。
[0011]上述一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法，其中：
[0012]所述步骤(1)中，所述金精矿中的硫化物以黄铁矿和砷黄铁矿为主，As、Fe、S元素的含量分别为10.4％
‑
22.7％、37.8％
‑
42.7％、36.9％
‑
45.6％；脉石矿物以石英和方解石为主，占比1.1％
‑
2.6％，初始金精矿颗粒的平均粒度D(0.5)为42.09μm
‑
46.05μm，比表面积为0.18m2/g
‑
0.20m2/g。
[0013]所述步骤(2)中，金精矿的高温化学氧化是在后续生物氧化产生的废液中进行，其初始生物氧化废液是由金精矿被生物氧化12天所获得的，初始溶液中三价铁离子的浓度为15.6g/L
‑
18.7g/L，电位670mV
‑
720mV，pH为0.90
‑
1.20。氧化结束后，氧化渣颗粒的平均粒度D(0.5)降低至33.67μm
‑
37.43μm，比表面积增加至0.32m2/g
‑
0.39m2/g，As、Fe和S元素的氧化率分别为6.6％
‑
10.1％、7.2％
‑
12.6％和4.2％
‑
9.2％。
[0014]所述步骤(3)中，浸矿微生物的群落是由Leptospirillum、Sulfobacillus、Acidithiobacillus以及Ferroplasma菌构成。生物氧化周期为6
‑
10天，微生物在矿物表面的最高吸附量达到10.2
×
107cells/g
‑
8.9
×
107cells/g。氧化结束后，As、Fe和S元素的生物氧化率达到96.1％
‑
98.6％、59.6％
‑
70.3％和52.7％
‑
65.8％。所述的9K培养基由硫酸铵((NH4)2SO4)3g/L、结晶硫酸镁(MgSO4·
7H2O)0.5g/L、磷酸氢二钾(K2HPO4)0.5g/L、硝酸钙(Ca(NO3)2)0.01g/L，硫酸亚铁(FeSO4)44.2g/L配置而成。将步骤(3)中产生的生物氧化废液返回步骤(2)的化学氧化作业，其目的是降低金精矿颗粒的比表面积，强化生物氧化过程中微生物在矿物表面吸附，促进金精矿的生物氧化效率。
[0015]两段氧化工艺结束后，金精矿中As、Fe和S元素总的氧化率分别为96.8％
‑
98.7％、62.6％
‑
74.0％、和54.7％
‑
68.9％。计算公式：E
i
＝E
1i
+(1
‑
E
1i
)
×
E
2i
；E
i
，各元素的总氧化率；E
1i
，元素的化学氧化率；E
2i
，元素的生物氧化率。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术利用生物氧化废液对浮选金精矿进行预高温氧化，其优点在于能够降低精矿颗粒的粒度和增加其比表面积，为后续生物氧化过程中微生物在矿物表面的吸附创造了有利条件，从而有效的促进了金精矿的生物氧化效率。该方法操作简单，效果明显，为强化金精矿的生物氧化效率提供了途径。此外，该方法采用生物氧化作业产生废液作为化学氧化作业的氧化体系，实现了生物废液中的三价铁资源的二次利用，并进一步降低了高温化学氧化作业的操作成本。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0019]本专利技术实例中使用的硫化金精矿来自某金属矿山提供的浮选精矿。
[0020]本专利技术实例中使用的恒温氧化槽和生物氧化槽来自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法，其特征在于，步骤包括：(1)浮选硫化金精矿酸浸预处理；利用pH为1.4
‑
1.5的稀硫酸对搅拌反应器中的浮选硫化金精矿进行酸浸处理，酸浸时间为5
‑
7小时，酸浸过程中的搅拌速度为300r/min
‑
400r/min，矿浆体积浓度设定为5％
‑
10％；(2)高温氧化酸浸金精矿；酸浸结束后硫化金精矿在恒温氧化槽中利用生物氧化废液对其进行高温氧化，设置反应温度和搅拌速度分别为75℃
‑
85℃和400r/min
‑
450r/min，矿浆的体积浓度为5％
‑
20％，反应3
‑
5小时后对矿浆进行固液分离，得到高温化学氧化渣；(3)微生物氧化化学氧化渣；高温化学氧化渣进入生物氧化槽中，加入初始微生物接种浓度为10％
‑
100％的不含硫酸亚铁的9K培养基至矿浆的体积浓度为5％
‑
15％，温度为40℃
‑
43℃，搅拌速度为300r/min
‑
350r/min氧化周期为6
‑
10天，氧化结束后对矿浆进行固液分离，产生的生物氧化废液返回步骤(2)的化学氧化作业。2.根据权利要求1所述的一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述金精矿中的硫化物以黄铁矿和砷黄铁矿为主，As、Fe、S元素的含量分别为10.4％
‑
22.7％、37.8％
‑
42.7％、36.9％
‑
45.6％；脉石矿物以石英和方解石为主，占比1.1％
‑
2.6％。3.根据权利要求1所述的一种强化微生物在硫化物表面吸附和氧化的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，初始金精矿颗粒的平均粒度D(0.5)为42.09μm
‑
46.05μm，比表面积为0.18m2/g
‑
0.20m2/g。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪英，张仕奇，佟琳琳，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：