一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法技术

本发明专利技术公布了嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法，属于生物冶金技术领域。在外加黄铁矿等含铁金属硫化矿的条件下，利用嗜酸铁硫氧化微生物，如嗜酸氧化亚铁硫杆菌，浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿，能显著提高稀土浸出率。不仅可以回收离子交换相中的稀土，还可以回收大部分胶体沉积相和矿物相中的稀土。本发明专利技术的方法能够显著提高离子吸附型稀土矿和/或其尾矿中稀土的回收率，对绿色高效回收稀土资源具有重大意义。色高效回收稀土资源具有重大意义。色高效回收稀土资源具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法


[0001]本专利技术属于生物冶金
，具体涉及一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法。

技术介绍

[0002]离子吸附型稀土矿中的稀土元素主要存在于四个相中：矿物相、胶体沉积相、离子交换相和水溶相。水溶相含量极低可忽略不计。目前，工业上使用(NH4)2SO4溶液通过原地浸出工艺回收离子吸附型稀土矿中的稀土，浸出反应如式(1)所示。该浸出过程是溶液中阳离子与粘土矿物之间的离子交换过程。因此，(NH4)2SO4只能浸出离子交换相中的大部分稀土，而无法浸出矿物相和胶体沉积相中的稀土，这导致无法从离子吸附型稀土矿中充分回收稀土资源。此外，还会产生氨氮污染等环境问题。
[0003][0004]生物浸出方法是从低品位矿石中提取金属的一种有效方法，具有操作简单、反应条件温和、环境友好、能耗低等优点，是近年来研究的热点。通过使用氧化葡萄糖酸杆菌处理赤泥，可以获得94％的Sc。黑曲霉可以从独居石中释放铈和镧。利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌溶解黄铁矿持续产生的酸和铁氧化剂来浸出煤矸石，实现了13
‑
14％的稀土浸出率。这些研究均表明了生物浸出在稀土提取中的应用潜力。然而，利用嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿的研究尚未进行，且无机化能自养型微生物不需添加有机物作为能量来源，仅需添加黄铁矿等含铁硫化矿作为能量来源，来源广，能够显著降低成本。
[0005]申请人发现嗜酸微生物可以氧化含铁硫化矿产生Fe
2+
和H2SO4，Fer/>2+
具有还原性，可以使胶体沉积相中的稀土溶解出来，特别是铈，H
+
一部分参与质子交换反应释放离子交换相中的稀土，一部分促进离子吸附型稀土矿中矿物相溶解，释放矿物相中的稀土。对于铵浸尾矿中稀土的进一步释放效果也非常显著。因此本专利技术通过嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法不但可行，而且能够绿色低碳的促进稀土资源的高效回收利用，意义重大。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了绿色高效回收利用离子吸附型稀土矿和/或其尾矿中的稀土元素，专利技术了一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法，此方法大大促进了稀土资源的充分回收利用。
[0007]本专利技术的目的是通过以下方式实现的：
[0008]一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法，是在离子吸附型稀土矿和/或其尾矿浸出过程中添加嗜酸微生物。
[0009]所述的方法，添加含铁硫化矿为能源物质。
[0010]所述的方法，含铁硫化矿包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿中的一种或几种。
[0011]所述的方法，含铁硫化矿破碎筛分至粒径大小为38
‑
74μm再添加至浸出体系中。使
用前在氮气氛围中保存备用。
[0012]所述的方法，所采用的离子吸附型稀土矿尾矿包括硫酸铵、硫酸镁等盐浸尾矿及更低品位的离子吸附型稀土矿。
[0013]所述的方法，所述的嗜酸微生物包括：嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、嗜酸喜温硫杆菌、极端嗜酸热古菌的一种或几种。
[0014]所述的方法，所述的嗜酸微生物在离子吸附型稀土矿和/或其尾矿浸出体系中的接种量不低于1.0
×
107cells/mL；优选3.0
×
107‑
1.0
×
108cells/mL。
[0015]所述的方法，所采用的嗜酸微生物为嗜酸铁硫氧化微生物，优选嗜酸氧化亚铁硫杆菌或极端嗜酸热古菌，进一步优选嗜酸氧化亚铁硫杆菌。
[0016]所述的方法，按照接种量为3.0
×
107‑
1.0
×
108cells/mL将嗜酸微生物接入到浸出体系中或先培养好微生物再添加离子吸附型稀土矿和/或其尾矿或直接使用去除微生物的废培养基浸出。
[0017]更进一步优选将嗜酸氧化亚铁硫杆菌先进行活化。
[0018]所述的方法，浸出体系pH 1.0
‑
6.0，摇床转速为100
‑
300rpm，温度为2
‑
70℃。
[0019]所述的方法，浸出体系中矿浆浓度1
‑
5％。
[0020]所述的方法，采用一步法、两步法或废培养基法进行离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的生物浸出。
[0021]一步法：微生物直接添加到含离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的体系中进行生物浸出。
[0022]两步法：将微生物在基础培养基中培养到生长指数中期，然后添加离子吸附型稀土矿和/或其尾矿进行生物浸出。
[0023]废培养基法：微生物在基础培养基中培养到生长指数中期，离心过滤去除细胞得到废培养基，将离子吸附型稀土矿和/或其尾矿加入到废培养基中进行生物浸出。
[0024]本专利技术还提供了一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法，嗜酸微生物在培养基中培养后，离心过滤去除细胞得到废培养基，将离子吸附型稀土矿和/或其尾矿加入到废培养基中进行生物浸出。
[0025]生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿体系中需要添加微生物基础培养基，优选9K培养基。
[0026]一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法，优选包括以下步骤：
[0027](1)首先将1
‑
2mL的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌液接入到100mL的9K培养基中，添加黄铁矿作为能量来源，反复进行活化，当细菌浓度能够达到1
×
109‑9×
109cells/mL时，收集细菌。
[0028](2)将提前活化好的嗜酸氧化亚铁硫杆菌按照接种量为3
×
107‑1×
108cells/mL接种至100mL含2g/L黄铁矿的9K培养基中进行扩大培养，扩大培养的条件为初始pH 1.0
‑
3.0，温度20
‑
40℃。
[0029](3)离心收集步骤(2)中培养到生长指数中期的嗜酸氧化亚铁硫杆菌，将其按照接种量为3
×
107‑1×
108cells/mL接入到含不超过1.5g/L黄铁矿以及1
‑
5g/L离子吸附型稀土矿和/或其尾矿，pH 1.0
‑
3.0的9K培养基中，摇床转速为100
‑
300rpm，温度为20
‑
40℃条件下进行浸出。
[0030](4)每隔固定时间采用pH计和便携式电位测定仪分别测定微生物浸出体系溶液中的pH和氧化还原电位，利用血球计数板测定细菌的个数，利用ICP
‑
MS测定溶液中稀土离子、铝离子、Fe
2+
和总铁离子浓度。
[0031](5)生物浸出结束后，用滤纸过滤收集矿渣进行物相、表面形貌及元素组成分析。
[0032]本专利技术所述的9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嗜酸微生物浸出离子吸附型稀土矿和/或其尾矿的方法，其特征在于：是在离子吸附型稀土矿和/或其尾矿浸出过程中添加嗜酸微生物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：添加含铁硫化矿为能源物质。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：含铁硫化矿包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：含铁硫化矿破碎筛分至粒径大小为38
‑
74μm再添加至浸出体系中。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的嗜酸微生物包括：嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、嗜酸喜温硫杆菌、极端嗜酸热古菌的一种或几种。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：所述的嗜酸微生物在离子吸附型稀土矿和/或其尾矿浸出体系中的接种量不低于1.0
×
107cells/mL，优选3.0
×
107‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，赵春晓，刘洋，杨宝军，谢建平，饶明军，刘红昌，申丽，唐谷修，胡珊，廖蕤，于世超，洪茂鑫，刘仕统，邬柏强，邱冠周，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：