本發(fā)明涉及一種稀有金屬冶金工藝，尤其是采用綠色化的生物浸鈧技術從含鈧礦物中浸出鈧的新型浸出方法。

背景技術：

鈧屬于稀散金屬，作為鈧的獨立礦物有鈧釔礦、水磷鈧礦、硅鈧礦和鈦硅酸稀金礦等，這幾種礦物含鈧量較高，但礦源較小，在自然界中罕見。大多數(shù)鈧以類質(zhì)同象或吸附狀態(tài)分布于其它礦物，例如鈦鐵礦、鋯鐵礦、釩鈦磁鐵礦、鎢礦、鋁礦等礦物中。

常規(guī)鈧的提取是以赤泥、氯化煙塵等中間產(chǎn)物為原料，在高酸、高溫條件下浸出鈧。例如公開號為CN103352130A，公開日為2013-10-16的中國發(fā)明專利文獻，公開了一種從赤泥、鈦白粉廢液中聯(lián)合提取鈧的方法。采用鈦白粉廢液與赤泥混合提鈧，應用鈦白粉廢液中的酸將赤泥浸泡，使其中的金屬元素游離出來，并且分離開鐵、鋁、鈦等雜質(zhì)離子。充分利用鈦白廢液中洗滌出來大量低濃度的廢酸用于提取浸出呈強堿性的赤泥，同時實現(xiàn)鈦白粉廢液和赤泥中的鈧的綜合提取。再例如公開號： CN102268552A，公開日為2011-12-07的中國發(fā)明專利文獻，公開了用氧化鋁赤泥制備氧化鈧的方法，屬于制備氧化鈧的領域；所要解決的技術問題為提供了一種有效利用氧化鋁赤泥的方法；所采用的技術方案為：第一步制取氧化鋁赤泥的二次浸出液，第二步萃取鈧，第三步鈧的再溶精提，第四步制取草酸鈧沉淀，第五步烘干、焙燒制得氧化鈧；本發(fā)明通過浸出液脫硅脫除了對萃取有害的元素硅，并進行了蒸發(fā)濃縮使得鈧得到了第一次富集，第一次富集固體中，氧化鈧的含量提高了一倍以上，又通過脫除第一次富集固體中的鋁，使得鈧得到了第二次富集，又使得第二次富集固體中的鈧含量提高了三倍以上，又通過二次鹽酸浸出，溶液萃取，反萃，精提得到了高純度的氧化鈧產(chǎn)品。

上述工藝的不足是在高酸度條件下鈧轉(zhuǎn)入浸出液的同時，原料中的大量雜質(zhì)也被浸出，故傳統(tǒng)方法經(jīng)濟性差，環(huán)境污染大，不能滿足長期工業(yè)生產(chǎn)要求。針對上述現(xiàn)有技術不足，提出綠色化的生物浸鈧技術，該技術對環(huán)境造成零污染，浸出液中雜質(zhì)少，投資運行成本均比常規(guī)法低。然而，生物浸鈧過程亦存在一些問題：（1）浸出過程中一般將菌種與礦物直接接觸，為維持體系的均勻分布，必須保持一定的攪拌速率，這種攪拌產(chǎn)生的剪切力致使菌種死亡，故浸出效率下降；（2）菌種與礦物直接接觸浸出時，為保持體系處于無菌狀態(tài)，投入的礦物必須經(jīng)過滅菌，致使實際浸出時運行成本增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于針對上述生物浸鈧技術不足，提出新的分離浸出方式，該浸出體系將礦物與細菌通過半透膜分離開，浸出時，浸鈧菌種分泌的各種有機酸可以順利進入礦漿池，但礦物以及雜菌無法進入細菌培養(yǎng)池。這樣，浸鈧菌種無需承受剪切力，而礦物因未與細菌直接接觸，不再需要滅菌耗能。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

生物浸鈧過程中一種新的浸出方法，包括以下順序和步驟：

1）將含鈧礦物粉粹至一定粒度顆粒，其粒度要求在0.02mm～0.074mm之間，由礦漿投料口加入礦漿池，無需滅菌，最終礦漿濃度范圍控制在質(zhì)量百分比5%～15%；

2）取營養(yǎng)培養(yǎng)基在常規(guī)發(fā)酵罐中進行蒸汽滅菌后，由無菌投料口加入細菌培養(yǎng)池，加入過程中亦保持無菌操作。

3）在細菌培養(yǎng)池中接種浸鈧菌種，初始供接種的菌液菌濃度為2.0×10⁸個/毫升～5.0×10⁸個/毫升，接種后浸出體系中的菌濃度為2.0×10⁷個/毫升～5.0×10⁷個/毫升。

4）將浸出體系置于攪拌器內(nèi)進行浸出；調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)速為100 rpm～300 rpm，調(diào)節(jié)充氣口進入的空氣進氣負荷為200L/m³/min～1000L/m³/min。

5）浸出過程中，浸鈧菌種分泌的各種有機酸，通過半透膜由細菌培養(yǎng)池進入礦漿池，與礦物發(fā)生間接作用，使得鈧金屬得以浸出。

6）浸出一定時間（5 d～15 d），礦漿經(jīng)礦漿出料口流出，再經(jīng)固液分離，得到含鈧浸出液。

7）經(jīng)常規(guī)萃取、洗滌、反萃，得到鈧的初級富集物。

步驟1）所述的含鈧礦物包括鈦鐵礦、鋯鐵礦、釩鈦磁鐵礦、鎢礦、鋁礦等含鈧礦物中的1種，或其中2～3種的混合物。

步驟2）所述的常規(guī)發(fā)酵罐可與無菌投料口相連接，直接進行無菌投料。

步驟3）所述的浸鈧菌種為任何可以用于生物浸鈧的菌種，主要為細菌。

步驟4）所述的進氣為由空氣發(fā)生器產(chǎn)生，并經(jīng)過空氣過濾器過濾的無菌空氣。

步驟5）所述的半透膜為浸出過程的關鍵設置。該半透膜內(nèi)層由膜材料制成，孔徑在0.22μm～0.45μm之間，隔離細菌培養(yǎng)池的細菌和礦漿池的雜菌，外層由不銹鋼材料制成，孔徑在15μm～20μm之間，既能承受水壓，保護膜材料，又能避免礦漿池的礦物進入細菌培養(yǎng)池。故浸出時，浸鈧菌種分泌的各種有機酸可以順利進入礦漿池，但礦漿池中的礦物以及雜菌無法進入細菌培養(yǎng)池。

步驟6）所述的固液分離方法為離心分離或者沉淀分離，離心分離的轉(zhuǎn)速不低于4000rpm，時間不低于5min；沉淀分離所用的時間不低于60min。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明采用在細菌的直接作用、間接作用以及直接、間接共同作用下，將稀有金屬鈧從溶液中浸出的方法，根據(jù)不同礦漿濃度及浸出時間，可以得到不同的浸出率，實現(xiàn)了在綠色化無污染條件下浸出鈧；在浸出過程中，不需要添加酸，故減少了生產(chǎn)成本，浸出液中的鈧可通過常規(guī)方法進行鈧的富集；該生物法綠色環(huán)保，工藝簡單，易于推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的浸出流程示意圖。

如圖1所示，為本發(fā)明的浸出流程示意圖，具體的浸出實施例如下。

具體實施方式

實施例1

將含鈧礦物磨至粒度大小為±0.074mm的顆粒，投入礦漿池中，控制礦漿濃度為5%，取營養(yǎng)培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進行蒸汽滅菌后，由無菌投料口加入細菌培養(yǎng)池，過程中保持無菌操作，在細菌培養(yǎng)池中接種浸鈧菌種，初始供接種的菌液菌濃度為2.0×10⁸個/毫升，接種后浸出體系中的菌濃度為2.0×10⁷個/毫升，調(diào)節(jié)礦漿池中攪拌器的轉(zhuǎn)速為250 rpm，調(diào)節(jié)充氣口進入的空氣進氣負荷為400L/m³/min，浸出5 d后鈧的浸出率為27.3%，礦漿經(jīng)礦漿出料口流出，經(jīng)固液分離，再經(jīng)常規(guī)萃取、洗滌、反萃，得到鈧的初級富集物。

實施例2

將含鈧礦物磨至粒度大小為±0.05mm的顆粒，投入礦漿池中，控制礦漿濃度為10%，取營養(yǎng)培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進行蒸汽滅菌后，由無菌投料口加入細菌培養(yǎng)池，過程中保持無菌操作，在細菌培養(yǎng)池中接種浸鈧菌種，初始供接種的菌液菌濃度為2.0×10⁸個/毫升，接種后浸出體系中的菌濃度為2.0×10⁷個/毫升，調(diào)節(jié)礦漿池中攪拌器的轉(zhuǎn)速為250 rpm，調(diào)節(jié)充氣口進入的空氣進氣負荷為400 L/m³/min，浸出10 d后鈧的浸出率為44.0%，礦漿經(jīng)礦漿出料口流出，經(jīng)固液分離，再經(jīng)常規(guī)萃取、洗滌、反萃，得到鈧的初級富集物。

實施例3

將含鈧礦物磨至粒度大小為±0.037mm的顆粒，投入礦漿池中，控制礦漿濃度為10%，取營養(yǎng)培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進行蒸汽滅菌后，由無菌投料口加入細菌培養(yǎng)池，過程中保持無菌操作，在細菌培養(yǎng)池中接種浸鈧菌種，初始供接種的菌液菌濃度為4.0×10⁸個/毫升，接種后浸出體系中的菌濃度為4.0×10⁷個/毫升，調(diào)節(jié)礦漿池中攪拌器的轉(zhuǎn)速為250 rpm，調(diào)節(jié)充氣口進入的空氣進氣負荷為400 L/m³/min，浸出12 d后鈧的浸出率為50.2%，礦漿經(jīng)礦漿出料口流出，經(jīng)固液分離，再經(jīng)常規(guī)萃取、洗滌、反萃，得到鈧的初級富集物。

實施例4

將含鈧礦物磨至粒度大小為±0.037mm的顆粒，投入礦漿池中，控制礦漿濃度為10%，取營養(yǎng)培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進行蒸汽滅菌后，由無菌投料口加入細菌培養(yǎng)池，過程中保持無菌操作，在細菌培養(yǎng)池中接種浸鈧菌種，初始供接種的菌液菌濃度為2.0×10⁸個/毫升，接種后浸出體系中的菌濃度為2.0×10⁷個/毫升，調(diào)節(jié)礦漿池中攪拌器的轉(zhuǎn)速為250 rpm，調(diào)節(jié)充氣口進入的空氣進氣負荷為600 L/m³/min，浸出15 d后鈧的浸出率為56.4%，礦漿經(jīng)礦漿出料口流出，經(jīng)固液分離，再經(jīng)常規(guī)萃取、洗滌、反萃，得到鈧的初級富集物。

實施例5

將含鈧礦物磨至粒度大小為±0.074mm的顆粒，投入礦漿池中，控制礦漿濃度為15%，取營養(yǎng)培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進行蒸汽滅菌后，由無菌投料口加入細菌培養(yǎng)池，過程中保持無菌操作，在細菌培養(yǎng)池中接種浸鈧菌種，初始供接種的菌液菌濃度為5.0×10⁸個/毫升，接種后浸出體系中的菌濃度為5.0×10⁷個/毫升，調(diào)節(jié)礦漿池中攪拌器的轉(zhuǎn)速為300 rpm，調(diào)節(jié)充氣口進入的空氣進氣負荷為800L/m³/min，浸出15 d后鈧的浸出率為32.2%，礦漿經(jīng)礦漿出料口流出，經(jīng)固液分離，再經(jīng)常規(guī)萃取、洗滌、反萃，得到鈧的初級富集物。