專利名稱：一種耐砷細(xì)菌及其用于氧化處理高砷精金礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理高砷精金礦的方法，尤其涉及一種利用耐砷菌氧化處理高砷 精金礦的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
含砷精金礦是難處理金礦石中重要的一種礦石類型，在這類礦石中，金以次顯微 狀賦存在毒砂和黃鐵礦等硫化物之中，采用傳統(tǒng)工藝直接氰化提金，金的浸出率低于50%， 因此在氰化前需要對(duì)精金礦進(jìn)行氧化處理，以提高金的浸出率。目前對(duì)含砷精金礦的預(yù)處 理方法主要有氧化焙燒、加壓氧化及細(xì)菌氧化法。氧化焙燒法通過(guò)氧化焙燒脫除砷鐵包裹 物以提高金的提取率，但焙燒時(shí)產(chǎn)生的大量含硫含砷的煙塵對(duì)環(huán)境的污染十分嚴(yán)重，目前 僅少數(shù)低砷精金礦能用該法處理。加壓氧化法是將精金礦在高溫高壓下氧化以實(shí)現(xiàn)較高金 回收率的方法，該法對(duì)設(shè)備要求較高，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，投資大，目前僅在實(shí)驗(yàn)室研究，尚未工業(yè) 化生產(chǎn)。細(xì)菌氧化處理是利用氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)等特定浸礦 細(xì)菌將包裹金的黃鐵礦、砷黃鐵礦等有害成分氧化成硫酸鹽、堿式硫酸鹽或砷酸鹽，達(dá)到完 全暴露金的目的。細(xì)菌氧化法因環(huán)境友好、成本低、投入少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低等特點(diǎn)，已成為世界 上主流的高砷精金礦處理方法。由于砷對(duì)細(xì)菌有毒害作用，目前工業(yè)中應(yīng)用的難處理金礦的砷含量需要控制，不 能高于4-6%，否則浸礦細(xì)菌的活性將大大降低，甚至出現(xiàn)細(xì)菌死亡。而據(jù)資料顯示，我國(guó)難 處理金礦中砷含量通常為4-10%，屬于高砷金礦(本領(lǐng)域通常將含砷量高于4%的精金礦叫 高砷金礦)，因而，研發(fā)高效的耐砷浸礦細(xì)菌，對(duì)處理高砷復(fù)雜難處理金礦具有十分重要的
意義ο中國(guó)專利200810011233. 6公開了一種耐砷菌氧化預(yù)處理復(fù)雜難處理金礦一氰 化提金方法，采用氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵微螺菌的混合菌對(duì)高砷復(fù)雜 難處理金礦進(jìn)行氧化預(yù)處理。該混合菌具有很強(qiáng)的耐砷性能，可達(dá)到20g/L，可處理含砷 8-20%的高砷復(fù)雜金礦。但是，該方法仍存在以下不足之處采用三種菌作為浸礦細(xì)菌，雖 然具有很強(qiáng)的耐砷性能，但是混合細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程中需要各菌種數(shù)量上要形成一定比例， 而在培養(yǎng)過(guò)程中很難保障各菌種保持各自的優(yōu)勢(shì)數(shù)量，目前此項(xiàng)技術(shù)還在實(shí)驗(yàn)室研究中， 尚未見工業(yè)報(bào)道。氧化過(guò)程中起氧化作用的主要為氧化亞鐵硫桿菌，若其他菌群數(shù)量過(guò)多， 氧化亞鐵硫桿菌數(shù)量相比單一氧化亞鐵硫桿菌純培養(yǎng)數(shù)量偏少，其氧化效果相對(duì)較差，另 外氧化硫硫桿菌的存在，能將礦物中的硫元素氧化為硫酸，導(dǎo)致溶液酸度增加，不利于細(xì)菌 的生長(zhǎng)和對(duì)毒砂、黃鐵礦等的氧化，而且對(duì)設(shè)備腐蝕和操作安全提出了更高的要求。該方法 只采用了細(xì)菌氧化脫砷，當(dāng)固砷含量<0. 3%時(shí)結(jié)束氧化，礦石中還殘留部分砷，這部分沒有 被氧化的砷在氰化時(shí)吸附在礦粒表明形成薄膜，會(huì)增加氰化提金的原料消耗，影響提金效 果。同時(shí)這部分砷還會(huì)進(jìn)入氧化后的廢水和尾渣，增加了尾礦和污水的處理難度劑成本費(fèi) 用。并且由于尾渣中含砷量高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0. 1%，只能采取填埋的方法處理尾礦，這對(duì) 環(huán)境也產(chǎn)生了不利的影響。另外，該方法著重在貴金屬金銀的回收，而忽略了對(duì)砷資源的回收和利用，浪費(fèi)了砷資源，降低了收益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有細(xì)菌氧化處理高砷精金礦技術(shù)中所存在的混合菌培 養(yǎng)困難和礦石中殘留砷含量較高的不足，提供一種容易培養(yǎng)的單一耐砷細(xì)菌及利用該耐砷 細(xì)菌氧化處理高砷精金礦并回收砷資源的工藝方法。利用該耐砷細(xì)菌氧化處理高砷精金 礦，有效回收砷資源礦石殘留的砷含量在0.02%以下。利用本發(fā)明的細(xì)菌氧化處理高砷精 金礦，在提高金的浸出率的同時(shí)，能降低原料成本，回收砷資源，對(duì)環(huán)境友好。本發(fā)明的耐砷細(xì)菌為耐砷氧化亞鐵硫桿菌(CCTCC NO :M2010072)，已在中國(guó)典型 培養(yǎng)物保藏中心保藏，保藏日期2010年4月1日。本發(fā)明的耐砷氧化亞鐵硫桿菌是從含有氧化亞鐵硫桿菌的高含砷精金礦的酸性 礦坑水中選育出來(lái)并經(jīng)馴化所得的，其選育和馴化方法如下
(1)、原始菌種的選育
采集含有氧化亞鐵硫桿菌的高含砷精金礦的酸性礦坑水，按酸性礦坑水培養(yǎng)基 =1 10體積比加入培養(yǎng)基，培養(yǎng)3-10天后選擇顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色的培養(yǎng)瓶進(jìn)行富集純 化，得到原始菌種；
所述培養(yǎng)基中所含營(yíng)養(yǎng)成分為七水硫酸亞鐵45g/L，硫酸銨3g/L，硫酸氫二鉀0. 5g/ L，七水硫酸鎂0. 5g/L，氯化鉀0. lg/L，硝酸鈣0. 01g/L, pH值為1. 5-2 ；
(2)、菌種的馴化
將步驟(1)所得菌種按菌液馴化培養(yǎng)基=1:10體積比轉(zhuǎn)接入馴化培養(yǎng)基1中，于搖床 中馴化培養(yǎng)3-4天，培養(yǎng)溫度為30-45°C，搖床轉(zhuǎn)速為160-250rpm ；
將由馴化培養(yǎng)基1培養(yǎng)后的菌液按菌液馴化培養(yǎng)基=1 10體積比轉(zhuǎn)接入含馴化培養(yǎng) 基2中，于搖床中馴化培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為30-45°C，搖床轉(zhuǎn)速為160-250rpm，馴化3-4天后再 按菌液馴化培養(yǎng)基=1:10體積比轉(zhuǎn)接入新的馴化培養(yǎng)基2中，共轉(zhuǎn)接10代，得到菌濃度 為IO8-IO9個(gè)/mL的耐砷菌液，菌液的氧化還原電位為550-650mv，耐砷細(xì)菌的生長(zhǎng)溫度為 30-45 0C ；
所述馴化培養(yǎng)基1的營(yíng)養(yǎng)成分為高砷精金礦粉10g/L，硫酸銨3g/L，磷酸氫二鉀 0. 5g/L，七水硫酸鎂0. 5g/L，氯化鉀0. lg/L,硝酸鈣0. 01 g/L，pH值為1. 5-2 ；
所述馴化培養(yǎng)基2的營(yíng)養(yǎng)成分為高砷精金礦粉200g/L，硫酸銨3g/L，磷酸氫二鉀 0. 5g/L，七水硫酸鎂0. 5g/L，氯化鉀0. lg/L，硝酸鈣0. 01 g/L, pH值為1. 5_2。步驟(1)中所述酸性礦坑水的pH值為3-5。步驟(1)所選育得到的原始菌在固體培養(yǎng)基上的菌落為棕色、圓形，直徑約1mm， 中部突起，在硫代硫酸鹽液體培養(yǎng)基和含硫液體培養(yǎng)基中均一混沌；在亞鐵培養(yǎng)基中培養(yǎng)， 亞鐵培養(yǎng)液28小時(shí)后變?yōu)榧t褐色，pH值上升到1. 9以上有紅色沉淀產(chǎn)生，培養(yǎng)液面上有一 層細(xì)菌細(xì)胞組成膜。在顯微鏡下該菌為短桿狀，能運(yùn)動(dòng)，菌體直徑約0. 5um，長(zhǎng)度1. Ιμπι，具 有圓鈍的末端，對(duì)生。根據(jù)上述特征，查詢《伯杰氏細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》初步鑒定為氧化亞鐵硫桿 菌。步驟(2)中馴化培養(yǎng)基1和2中所述的高砷精金礦粉為細(xì)度小于0. 037mm的顆粒 占93. 64%的礦粉，其中金的含量為30-45g/t，鐵的質(zhì)量百分比為10_30%，砷的質(zhì)量百分比為4-20%，硫的質(zhì)量百分比為10-40%。利用本發(fā)明的耐砷細(xì)菌氧化處理高砷精金礦的方法包括以下步驟
(1)、耐砷細(xì)菌的放大培養(yǎng)
將經(jīng)馴化的氧化亞鐵硫桿菌在細(xì)菌培養(yǎng)槽中接種至培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)，得到菌濃度為 IO8-IO9個(gè)/mL的耐砷菌液；
擴(kuò)大培養(yǎng)的接種量為菌種培養(yǎng)基=1:10體積比，培養(yǎng)溫度為30-45°C，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成 分為七水硫酸亞鐵45g/L，硫酸銨3g/L，硫酸氫二鉀0. 5g/L，七水硫酸鎂0. 5 g/L，氯化鉀 0. lg/L，硝酸鈣 0. 01g/L, pH 值為 1. 5-2 ；
(2)、高砷精金礦調(diào)漿
將高砷精金礦研磨至細(xì)度小于0. 037mm的顆粒占90%以上，加水調(diào)整成精金礦濃度為 20%(w/v)的礦漿，用硫酸調(diào)節(jié)漿液pH值為1. 5 2，并向礦漿中添加無(wú)機(jī)鹽，添加的無(wú)機(jī)鹽 種類和用量為硫酸銨0. 3g/L、磷酸氫二鉀0. 05 g/L,七水硫酸鎂0. 05g/L,氯化鉀0. Olg/ L，硝酸鈣 0. 00lg/L ；
(3)、氧化處理礦漿
將步驟(2)的礦漿加入到細(xì)菌氧化攪拌槽中，按菌液礦漿=1:10體積比將步驟(1)中 擴(kuò)大培養(yǎng)的菌液接入到細(xì)菌氧化攪拌槽中，通入空氣并攪拌，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為300-600轉(zhuǎn)/分， 空氣流量為0. 05-0. 15升/升礦漿·分鐘，在30-45°C的條件下氧化，氧化時(shí)間為4_5天；
(4)、酸化脫砷
在攪拌的條件下向步驟(3)所得氧礦漿中加入由鹽酸與硫酸組成的混酸，調(diào)節(jié)漿液pH 值至0. 2-0. 5，所述混酸中鹽酸與硫酸的體積比為1-1. 5，酸化反應(yīng)2-3h，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾， 收集濾渣，用上述混酸調(diào)節(jié)PH值至0. 2-0. 5的自來(lái)水洗滌濾渣2次，收集濾渣，將首次濾液 和2次洗滌后的濾液合并后轉(zhuǎn)入耐酸容器中；
(5)、氰化提金
將步驟(4)過(guò)濾所得濾渣加水調(diào)配成30%-40% (w/v)的渣漿，用質(zhì)量百分比濃度為30% 的生石灰乳液調(diào)節(jié)渣漿PH值至10-12，加入氰化鈉、活性炭，通入空氣，在攪拌下氰化提金， 12-24h后分離活性炭和渣漿，收集吸附有黃金的活性炭，經(jīng)解析、電解提純后得99. 99%的 純金；
所加氰化鈉的用量為2-5kg/t濾渣，所加活性炭的用量為200-300kg/m3渣漿，攪拌轉(zhuǎn) 速100-200轉(zhuǎn)/分，每升渣漿通入的空氣流量為0. 001-0. 005L/min ；
(6)、回收砷
向步驟(4)中所得濾液加入20-50g/L的鐵粉，并向液體中通入1. 5-2倍砷摩爾當(dāng)量的 硫化氫氣體，密閉反應(yīng)2-3h，反應(yīng)結(jié)束后收集沉淀，沉淀經(jīng)pH為0. 3-0. 5的鹽酸洗滌2次， 烘干得硫化砷沉淀。本發(fā)明從含有氧化亞鐵硫桿菌的高砷精金礦的酸性礦坑水中選育并經(jīng)馴化得 到氧化亞鐵硫桿菌，該菌具有較強(qiáng)的耐砷性能，可達(dá)到10-15g/L。在溫度為30-45°C， pHl. 5-2，通入空氣的條件下，氧化亞鐵硫桿菌的新陳代謝作用能將包裹金的砷、鐵礦物分 解，使微粒金暴露出來(lái)易于氰化提取，反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種耐砷氧化亞鐵硫桿菌，其特征在于它是從含有氧化亞鐵硫桿菌的高含砷精金礦 的酸性礦坑水中選育出來(lái)并經(jīng)馴化所得的，其保藏號(hào)為CCTCC NO :M2010072，其選育和馴化 方法為(1)、原始菌種的選育采集含有氧化亞鐵硫桿菌的高含砷精金礦的酸性礦坑水，按酸性礦坑水培養(yǎng)基 =1:10體積比加入培養(yǎng)基，培養(yǎng)3-10天后選擇顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色的培養(yǎng)瓶進(jìn)行富集純 化，得到原始菌種；所述培養(yǎng)基中所含營(yíng)養(yǎng)成分為七水硫酸亞鐵45g/L，硫酸銨3g/L，硫酸氫二鉀0. 5g/ L，七水硫酸鎂0. 5g/L，氯化鉀0. lg/L，硝酸鈣0. 01g/L, pH值為1. 5-2 ；(2)、菌種的馴化將步驟(1)所得菌種按菌液馴化培養(yǎng)基=1 10體積比轉(zhuǎn)接入馴化培養(yǎng)基1中，于搖床 中馴化培養(yǎng)3-4天，培養(yǎng)溫度為30-45°C，搖床轉(zhuǎn)速為160-250rpm ；將由馴化培養(yǎng)基1培養(yǎng)后的菌液按菌液馴化培養(yǎng)基=1 10體積比轉(zhuǎn)接入含馴化培養(yǎng) 基2中，于搖床中馴化培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為30-45°C，搖床轉(zhuǎn)速為160-250rpm，馴化3_4天后再 按菌液馴化培養(yǎng)基=1:10體積比轉(zhuǎn)接入新的馴化培養(yǎng)基2中，共轉(zhuǎn)接10代，得到菌濃度 為IO8-IO9個(gè)/mL的耐砷菌液，菌液的氧化還原電位為550-650mv，耐砷細(xì)菌的生長(zhǎng)溫度為 30-45 0C ；所述馴化培養(yǎng)基1的營(yíng)養(yǎng)成分為高砷精金礦粉10g/L，硫酸銨3g/L，磷酸氫二鉀 0. 5g/L，七水硫酸鎂0. 5g/L，氯化鉀0. lg/L,硝酸鈣0. 01 g/L，pH值為1. 5-2 ；所述馴化培養(yǎng)基2的營(yíng)養(yǎng)成分為高砷精金礦粉200g/L，硫酸銨3g/L，磷酸氫二鉀 0. 5g/L，七水硫酸鎂0. 5g/L，氯化鉀0. lg/L,硝酸鈣0. 01 g/L, pH值為1. 5-2 ；步驟(2)中馴化培養(yǎng)基1和2中所述的高砷精金礦粉為細(xì)度小于0. 037mm的顆粒占 93. 64%的礦粉，其中金的含量為30-45g/t，鐵的質(zhì)量百分比為10_30%，砷的質(zhì)量百分比為 4-20%，硫的質(zhì)量百分比為10-40%。
2.一種利用權(quán)利要求1所述耐砷氧化亞鐵硫桿菌氧化處理高砷精金礦的方法，其特征 在于包括以下步驟(1)、耐砷細(xì)菌的放大培養(yǎng)將經(jīng)馴化的氧化亞鐵硫桿菌在細(xì)菌培養(yǎng)槽中接種至培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)，得到菌濃度為 IO8-IO9個(gè)/mL的耐砷菌液；擴(kuò)大培養(yǎng)的接種量為菌種培養(yǎng)基=1:10體積比，培養(yǎng)溫度為30-45°C，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成 分為七水硫酸亞鐵45g/L，硫酸銨3g/L，硫酸氫二鉀0. 5g/L，七水硫酸鎂0. 5 g/L,氯化鉀 0. lg/L，硝酸鈣 0. 01g/L, pH 值為 1. 5-2 ；(2)、高砷精金礦調(diào)漿將高砷精金礦研磨至細(xì)度小于0. 037mm的顆粒占90%以上，加水調(diào)整成精金礦濃度為 20%(w/v)的礦漿，用硫酸調(diào)節(jié)漿液pH值為1. 5 2，并向礦漿中添加無(wú)機(jī)鹽，添加的無(wú)機(jī)鹽 種類和比例為硫酸銨0. 3g/L、磷酸氫二鉀0. 05 g/L,七水硫酸鎂0. 05g/L,氯化鉀0. Olg/ L，硝酸鈣 0. 00lg/L ；(3)、氧化處理礦漿將步驟(2)的礦漿加入到細(xì)菌氧化攪拌槽中，按菌液礦漿=1:10體積比將步驟(1)中擴(kuò)大培養(yǎng)的菌液接入到細(xì)菌氧化攪拌槽中，通入空氣并攪拌，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為300-600轉(zhuǎn)/分， 空氣流量為0. 05-0. 15升/升礦漿·分鐘，在30-45°C的條件下氧化，氧化4_5天；(4)、酸化脫砷在攪拌的條件下向步驟(3)所得氧礦漿中加入由鹽酸與硫酸組成的混酸，調(diào)節(jié)漿液pH 值至0. 2-0. 5，所述混酸中鹽酸與硫酸的體積比為1-1. 5，酸化反應(yīng)2-3h，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾， 收集濾渣，用上述混酸調(diào)節(jié)PH值至0. 2-0. 5的自來(lái)水洗滌濾渣2次，收集濾渣，將首次濾液 和2次洗滌后的濾液合并后轉(zhuǎn)入耐酸容器中；(5)、氰化提金將步驟(4)過(guò)濾所得濾渣加水調(diào)配成30%-40% (w/v)的渣漿，用質(zhì)量百分比濃度為30% 的生石灰乳液調(diào)節(jié)渣漿PH值至10-12，加入氰化鈉、活性炭，通入空氣，在攪拌下氰化提金， 12-24h后分離活性炭和渣漿，收集吸附有黃金的活性炭，經(jīng)解析、電解提純后得99. 99%的 純金；所加氰化鈉的用量為2-5kg/t濾渣，所加活性炭的用量為200-300kg/m3渣漿，攪拌轉(zhuǎn) 速100-200轉(zhuǎn)/分，每升渣漿通入的空氣流量為0. 001-0. 005L/min ；(6)、回收砷向步驟(4)中所得濾液加入20-50g/L的鐵粉，并向液體中通入1. 5-2倍砷摩爾當(dāng)量的 硫化氫氣體，密閉反應(yīng)2-3h，反應(yīng)結(jié)束后收集沉淀，沉淀經(jīng)pH為0. 3-0. 5的鹽酸洗滌2次， 烘干得硫化砷沉淀。
全文摘要
發(fā)明涉及一種處理高砷精金礦的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的耐砷細(xì)菌為耐砷氧化亞鐵硫桿菌(CCTCCNOM2010072)，是從含有氧化亞鐵硫桿菌的高含砷精金礦的酸性礦坑水中選育出來(lái)并經(jīng)馴化所得的。利用該菌處理高砷精金礦的方法包括細(xì)菌的擴(kuò)大培養(yǎng)、高砷精金礦調(diào)漿、細(xì)菌氧化處理、酸化脫砷、氰化提金、回收砷等步驟。本發(fā)明的處理方法較常規(guī)高砷金礦預(yù)處理方法相比本發(fā)明不僅能高效回收貴金屬金，同時(shí)能對(duì)副產(chǎn)物砷進(jìn)行回收利用，大大降低了細(xì)菌氧化工藝處理后污水和廢渣含砷量高的環(huán)保難題，還能減少氰化藥劑的消耗量和提高高砷精金礦的提金率，有利于推進(jìn)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量巨大的高砷精金礦的環(huán)保、持續(xù)開發(fā)。
文檔編號(hào)C12R1/01GK101993835SQ20101018387
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者張永奎 申請(qǐng)人:威遠(yuǎn)川奇生工科技有限責(zé)任公司;張永奎