【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物湿法冶金和矿物加工，具体涉及一种基于微生物代谢产物和硫酸镁的复合稀土浸矿剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、风化壳淋积型稀土矿(原称离子吸附型稀土矿，简称离子型稀土矿)，是我国于1969年在江西首先发现的一种新型外生稀土矿物。经有关部门地质勘探、试验研究和生产实践证明，该新矿床为我国所独有，具有规模大、储量丰富、放射性低、开采容易、稀土提取工艺简单、成本低、产品质量好等特点。风化壳淋积型稀土矿中轻、中、重稀土配分齐全，尤其富含与高科技、新材料产业密切相关的中、重稀土元素。我国重稀土储量占世界60％以上，而国外已发现的稀土矿床均为轻稀土，因此风化壳淋积型稀土矿是我国重要战略性资源，其开发和利用在世界高科技工业中有着举足轻重的作用。
2、风化壳淋积型稀土矿的开采经过了三代工艺，目前广泛使用的是硫酸铵以及硫酸镁的原地浸出工艺，然而铵盐会大量存留在山体中，并逐渐进入水体引起氨氮污染。镁盐是目前正在试验的一种新型浸矿剂，科研人员正在预估镁盐浸取剂使用过程中可能面临的风险，一旦大量镁盐注入山体，随后会进入土壤并可能引起土壤盐碱化，最终造成土壤污染。风化壳淋积型稀土矿中的稀土元素主要以水合或羟基水合离子相形态存在，少部分以矿物相、水溶相、胶态沉积相的形式存在于矿石中，单纯使用硫酸铵或者硫酸镁，都只能获得原矿中的水溶相和离子相稀土，对于矿物相和胶态沉积相稀土，传统工艺并不能实现有效的浸出效果。
3、专利技术人团队长期专注于风化壳淋积型稀土矿方面的研究，并取得了一系列重要科研成果，如cn11126885
技术实现思路
1、本专利技术主要解决现有风化壳淋积型稀土矿开采过程中普遍存在的浸出效果差、矿石利用率低、化学药剂用量大、污染环境、土壤和生态破坏严重等问题，提供一种基于微生物代谢产物和硫酸镁的复合浸矿剂。利用该复合浸矿剂对风化壳淋积型稀土矿进行浸出，不仅提高了稀土元素的浸出效果而且减少了化学药剂的使用，既保护了环境同时又提高了风化壳淋积型稀土矿的利用率。复合浸矿剂中的微生物代谢产物不仅不会造成环境污染，而且还有利于生态修复及改善，整个工艺具有高效、绿色、环保、成本低、操作简单等优点，尤其适合推广应用。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
2、一种基于微生物代谢产物和硫酸镁的复合稀土浸矿剂，其组成包括微生物代谢产物、硫酸镁，所述硫酸镁均匀分散在微生物代谢产物中。
3、进一步的，所述微生物代谢产物具体为土曲霉或黑曲霉发酵培养后的提取液原液或其稀释液。
4、进一步的，所述复合浸矿剂的ph在1-6之间。
5、进一步的，所述复合浸矿剂中硫酸镁的含量不超过20g/l。
6、作为第二重目的，本专利技术还涉及上述复合浸矿剂的制备方法，该方法包括以下步骤：从土壤中筛选出目标菌株并进行发酵培养，对培养物进行提取后直接与硫酸镁混合或者稀释后与硫酸镁混合，由此得到复合浸矿剂溶液。
7、进一步的，目标菌株的筛选过程具体如下：将土壤与无菌水混合均匀，所得混合液稀释至不同浓度后利用选择性培养基进行选择培养，挑取菌落形态差异明显的真菌菌落进行平板划线纯化培养，纯化培养所得菌株转接至含衣康酸的pda斜面培养基中冷藏(0-4℃)备用。衣康酸斜面培养基主要是为了保存经纯化培养得到的菌种，方便以后使用。
8、更进一步的，土壤与无菌水混合时的质量比为10-20:50-100，混合液的稀释梯度包括10倍、100倍、1000倍，选择培养和纯化培养的温度均为20-30℃，pda斜面培养基中衣康酸的质量分数为10％-30％。梯度培养的主要目的是使液体中的微生物个体在物理上能够充分分离，以便在平板培养时得到由单个微生物个体生长而来的菌落。纯化培养的主要目的是得到目标菌株，纯化培养所使用的培养基中会添加一些限制条件(本专利技术中添加的是10-30％的衣康酸)，以此筛选出能够在一定浓度衣康酸条件下生长的目的菌株。
9、进一步的，目标菌株的发酵培养过程具体如下：将筛选出的目标菌株接种到衣康酸发酵培养基中培养，得到目标菌悬液；其中目标菌株的接种量为2wt％-4wt％，培养温度为20-30℃，衣康酸发酵培养基中衣康酸的浓度为10wt％-30wt％。
10、作为第三重目的，本专利技术还涉及上述复合浸矿剂在风化壳淋积型稀土矿开采方面的应用。
11、进一步的，所述应用包括以下步骤：直接将复合浸矿剂与风化壳淋积型稀土矿矿粉混合均匀进行浸出；或者首先将风化壳淋积型稀土矿矿粉加入到浸出柱中，然后持续向浸出柱中加入复合浸矿剂进行浸出。当浸出达到平衡(6-8h)后，得到含有稀土元素的浸出母液，后续进一步加工就能得到稀土相关产品。
12、进一步的，复合浸矿剂与风化壳淋积型稀土矿矿粉的液固比维持在1-10:1之间，浸出温度控制在20-40℃之间，风化壳淋积型稀土矿矿粉的品位不超过1‰。
13、本专利技术的原理如下：本专利技术采用微生物代谢产物与化学浸矿剂硫酸镁进行复配，然后对风化壳淋积型稀土矿中的稀土进行浸出，其中微生物代谢产物可以破坏矿物态稀土的结构并将稀土元素释放出来，硫酸镁则通过离子交换将矿石中的离子型稀土释放出来。需要强调的是，微生物代谢产物中含有衣康酸(又名亚甲基丁二酸)等有效成分，这些有机酸的羧基可以电离产生氢离子，破坏矿物相稀土的结构将稀土离子释放出来，与此同时羧基官能团的络合和螯合作用可以螯合离子态的稀土，这两种作用与镁离子的离子交换作用相结合，从而达到了高效开采风化壳淋积型稀土矿的目的。检索发现衣康酸曾应用于矿物型稀土矿(独居石)，但是未发现其在风化壳淋积型稀土矿中的应用案例。为了更好的开发利用风化壳淋积型稀土矿资源，专利技术人尝试将含有衣康酸的微生物代谢产物与硫酸镁复配，由此获得的复合稀土浸矿剂实现了风化壳淋积型稀土矿中稀土离子的高效浸出。
14、本专利技术之所以选用微生物代谢产物有以下两个原因：原因之一在于利用硫酸镁浸出矿石中的离子交换相的同时，引入的微生物代谢产物可以利用其中所含的、存在还原性的有机酸还原浸出胶态沉积相稀土，而且这些有机酸本身存在的羧基也能够络合离子交换相稀土，辅助硫酸镁将其浸出；原因之二则在于专利技术人团队经过实验发现，在皂素、壳聚糖、甘氨酸、酪蛋白、衣康酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸等众多微生物代谢产物中，衣康酸与硫酸镁复配成浸矿剂有助于提高稀土浸提效果(如图2所示)。
15、与现有同类技术相比，本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：
16、1)采用微生物的代谢产物与化学药剂硫酸镁混合复配作为风化壳淋积型稀土矿的浸出试剂，两者在浸矿过程中通过生物与化学浸出剂的协同作用，实现了稀土的高效提取，克本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于微生物代谢产物和硫酸镁的复合浸矿剂，其特征在于：该复合浸矿剂的组成包括微生物代谢产物、硫酸镁，所述硫酸镁均匀分散在微生物代谢产物中。
2.如权利要求1所述的复合浸矿剂，其特征在于：所述微生物代谢产物具体为土曲霉或黑曲霉发酵培养后的提取液原液或其稀释液。
3.如权利要求1所述的复合浸矿剂，其特征在于：所述复合浸矿剂的pH在1-6之间，其中硫酸镁的含量不超过20g/L。
4.权利要求1-3任意一项所述复合浸矿剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：从土壤中筛选出目标菌株并进行发酵培养，对培养物进行提取得到提取液，将提取液直接与硫酸镁混合或者将其稀释后再与硫酸镁混合，最终得到复合浸矿剂。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于目标菌株的筛选过程具体如下：将土壤与无菌水混合均匀，所得混合液稀释至不同浓度后利用选择性培养基进行选择培养，挑取菌落形态差异明显的真菌菌落进行平板划线纯化培养，纯化培养所得菌株转接至含衣康酸的PDA斜面培养基冷藏备用。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：土壤与无菌水混合时的质量比为10-
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于目标菌株的发酵培养过程具体如下：将筛选出的目标菌株接种到衣康酸发酵培养基中培养，得到目标菌悬液；其中目标菌株的接种量为2wt％-4wt％，培养温度为20-30℃，衣康酸发酵培养基中衣康酸的浓度为10wt％-30wt％。
8.权利要求1-3任意一项所述复合浸矿剂在风化壳淋积型稀土矿开采方面的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于该应用具体如下：直接将复合浸矿剂与风化壳淋积型稀土矿矿粉混合均匀进行浸出；或者首先将风化壳淋积型稀土矿矿粉加入到浸柱中，然后持续向浸柱中加入复合浸矿剂进行浸出。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：复合浸矿剂与风化壳淋积型稀土矿矿粉的液固比维持在1-10:1之间，浸出温度控制在20-40℃之间，风化壳淋积型稀土矿矿粉的品位不超过1‰。
...【技术特征摘要】
1.基于微生物代谢产物和硫酸镁的复合浸矿剂，其特征在于：该复合浸矿剂的组成包括微生物代谢产物、硫酸镁，所述硫酸镁均匀分散在微生物代谢产物中。
2.如权利要求1所述的复合浸矿剂，其特征在于：所述微生物代谢产物具体为土曲霉或黑曲霉发酵培养后的提取液原液或其稀释液。
3.如权利要求1所述的复合浸矿剂，其特征在于：所述复合浸矿剂的ph在1-6之间，其中硫酸镁的含量不超过20g/l。
4.权利要求1-3任意一项所述复合浸矿剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：从土壤中筛选出目标菌株并进行发酵培养，对培养物进行提取得到提取液，将提取液直接与硫酸镁混合或者将其稀释后再与硫酸镁混合，最终得到复合浸矿剂。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于目标菌株的筛选过程具体如下：将土壤与无菌水混合均匀，所得混合液稀释至不同浓度后利用选择性培养基进行选择培养，挑取菌落形态差异明显的真菌菌落进行平板划线纯化培养，纯化培养所得菌株转接至含衣康酸的pda斜面培养基冷藏备用。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖春桥，王海涛，李玲艳，胡锦刚，方云，池汝安，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。