權(quán)利要求

1.利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法，其特征在于按以下步驟進行：

(1)將稻殼粉末與硫酸溶液混合，然后置于恒溫震蕩箱中，在44.5±0.2℃和轉(zhuǎn)速150～200rpm條件下進行震蕩水解，時間5～30min，使稻殼分解成單糖，生成水解物料；其中硫酸溶液的質(zhì)量濃度40～60％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:(5～10)；

(2)將水解物料與9K培養(yǎng)基溶液或9K-1號培養(yǎng)基溶液混合，用硫酸溶液或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為1.0～2.0，制成混合溶液；9K培養(yǎng)基溶液或9K-1號培養(yǎng)基溶液的用量按稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液或9K-1號培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:(250～1000)；

(3)將硫化礦磨細制成礦粉，將礦粉置于混合溶液中，攪拌均勻制成混合礦漿；所述的硫化礦為黃鐵礦、毒砂或黃銅礦；礦粉中粒徑≤75μm的部分占比>99％；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:(10～20)；

(4)將含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵微螺菌、嗜熱硫氧化硫化桿菌和嗜酸亞鐵原體的菌液接種到混合礦漿中，形成混合物料；

(5)將混合物料置于恒溫震蕩箱內(nèi)，在44.5±0.2℃和轉(zhuǎn)速150～200rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間5～15天。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法，其特征在于步驟(5)中，完成震蕩浸出后的物料取出過濾，水洗固相至洗液為中性，分析其中的S含量，計算出S的浸出率為30～69％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法，其特征在于步驟(5)中，在震蕩生物浸出過程中，當恒溫震蕩箱內(nèi)的混合物料的pH值>2或<1時，加入硫酸溶液或氫氧化鈉溶液，控制混合物料的pH值為1～2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法，其特征在于步驟(4)中，菌液的電位≥650mV、pH值為1.8～2.2且菌群密度≥1×108cell/mL。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法，其特征在于步驟(1)中，稻殼粉末的粒徑≤100μm。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法。

背景技術(shù)

隨著有色金屬工業(yè)的發(fā)展，高品位易處理礦石日漸匱乏，為了能夠經(jīng)濟、有效、合理的開發(fā)低品位難處理硫化礦石，生物浸出在近年來成為研究熱點；該技術(shù)利用微生物的氧化催化作用，如嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，使得硫化礦物分解，有價金屬以離子形式進入溶液，從而得到回收。但生物浸出速度慢、浸出率低的問題一直存在，研究者采取了很多強化措施加速生物浸出過程，如加入Ag+、活性炭、NaCl等催化劑，對礦石進行微波和超聲波預(yù)處理、超細磨，培育耐性更高、效率更高的微生物等；這些措施存在價格昂貴、操作難度大或?qū)崿F(xiàn)難度大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法，采用稻殼中的葡萄糖作為微生物的碳源，為微生物提供能量，促進微生物生長，從而提高生物浸出效率。

本發(fā)明的方法按以下步驟進行：

1、將稻殼粉末與硫酸溶液混合，然后置于恒溫震蕩箱中，在44.5±0.2℃和轉(zhuǎn)速150～200rpm條件下進行震蕩水解，時間5～30min，使稻殼分解成單糖，生成水解物料；其中硫酸溶液的質(zhì)量濃度40～60％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:(5～10)；

2、將水解物料與9K培養(yǎng)基溶液或9K-1號培養(yǎng)基溶液混合，用硫酸溶液或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為1.0～2.0，制成混合溶液；9K培養(yǎng)基溶液或9K-1號培養(yǎng)基溶液的用量按稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液或9K-1號培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:(250～1000)；

3、將硫化礦磨細制成礦粉，將礦粉置于混合溶液中，攪拌均勻制成混合礦漿；所述的硫化礦為黃鐵礦、毒砂或黃銅礦；礦粉中粒徑≤75μm的部分占比>99％；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:(10～20)；

4、將含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵微螺菌、嗜熱硫氧化硫化桿菌和嗜酸亞鐵原體的菌液接種到混合礦漿中，形成混合物料；

5、將混合物料置于恒溫震蕩箱內(nèi)，在44.5±0.2℃和轉(zhuǎn)速150～200rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間5～15天。

上述的步驟5中，完成震蕩浸出后的物料取出過濾，水洗固相至洗液為中性，分析其中的S含量，計算出S的浸出率為30～69％。

上述的步驟5中，在震蕩生物浸出過程中，當恒溫震蕩箱內(nèi)的混合物料的pH值>2或<1時，加入硫酸溶液或氫氧化鈉溶液，控制混合物料的pH值為1～2。

上述的步驟4中，菌液的電位≥650mV、pH值為1.8～2.2且菌群密度≥1×108cell/mL。

上述的步驟1中，稻殼粉末的粒徑≤100μm。

本發(fā)明采用的稻殼中含有的大量木質(zhì)纖維素，可以在硫酸作用下短時間內(nèi)水解成單糖；稻殼資源豐富且為可再生資源，將它作為生物浸出催化劑，能夠加速生物浸出，符合環(huán)境保護要求。

本發(fā)明的利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法是采用稻殼作為催化劑，通過為微生物提供碳源和能源，提高微生物數(shù)量和活性，從而促進硫化礦物分解，提高生物浸出效率；本發(fā)明的方法具有浸出效率高、原料來源廣、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小等特點，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利用稻殼分解加快生物浸出硫化礦的方法流程示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例中稻殼粉末由稻殼粉碎制成，其粒徑≤100μm。

本發(fā)明實施例中采用的9K培養(yǎng)基溶液中各藥劑成分的用量為：(NH4)2SO4 3.0g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，F(xiàn)eSO4·7H2O 44.3g/L。

本發(fā)明實施例中采用的9K-1號培養(yǎng)基溶液中各藥劑成分的用量為：(NH4)2SO43.0g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L。

本發(fā)明實施例中采用的硫酸溶液的質(zhì)量濃度為40～60％，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20～30％。

本發(fā)明實施例中采用的恒溫震蕩箱的型號為HZQ-C。

本發(fā)明實施例中采用的硫化礦為黃鐵礦。

本發(fā)明實施例中采用的氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵微螺菌、嗜熱硫氧化硫化桿菌和嗜酸亞鐵原體為市購產(chǎn)品。

本發(fā)明實施例中進行震蕩生物浸出時，在單糖成分存在的條件下，混合物料中菌群密度最大達到2.47×108～6.35×108cell/mL。

以下為本發(fā)明優(yōu)選實施例。

實施例1

流程如圖1所示；

將稻殼粉末與硫酸溶液混合，然后置于恒溫震蕩箱中，在44.5±0.2℃和轉(zhuǎn)速150rpm條件下進行震蕩水解，時間30min，使稻殼分解成單糖，生成水解物料；其中硫酸溶液的質(zhì)量濃度40％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:5；

將水解物料與9K培養(yǎng)基溶液，用硫酸溶液或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為1.0，制成混合溶液；9K培養(yǎng)基溶液的用量按稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:500；

將硫化礦磨細制成礦粉，將礦粉置于混合溶液中，攪拌均勻制成混合礦漿；硫化礦為黃鐵礦；礦粉中粒徑≤75μm的部分占比>99％；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:15；

將含有氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵微螺菌、嗜熱硫氧化硫化桿菌和嗜酸亞鐵原體的菌液接種到混合礦漿中，形成混合物料；菌液的電位≥650mV、pH值為1.8～2.2且菌群密度≥1×108cell/mL；

將混合物料置于恒溫震蕩箱內(nèi)，在44.5±0.2℃和轉(zhuǎn)速150rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間5天；在震蕩生物浸出過程中，當恒溫震蕩箱內(nèi)的混合物料的pH值>2或<1時，加入硫酸溶液或氫氧化鈉溶液，控制混合物料的pH值為1～2；

完成震蕩浸出后的物料取出過濾，水洗固相至洗液為中性，分析其中的S含量，計算出S的浸出率為32.56％；

相同條件下不使用稻殼進行浸出進行對比試驗，S的浸出率為14.95％。

實施例2

方法同實施例1，不同點在于：

(1)硫酸溶液的質(zhì)量濃度45％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:6；

(2)調(diào)節(jié)pH值為1.5；稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:250；

(3)硫化礦為毒砂；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:10；

(4)震蕩生物浸出時間10天；

(5)S的浸出率為41.71％。

實施例3

方法同實施例1，不同點在于：

(1)硫酸溶液的質(zhì)量濃度50％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:7；

(2)調(diào)節(jié)pH值為2.0；稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:300；

(3)硫化礦為黃銅礦；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:20；

(4)震蕩生物浸出時間15天；

(5)S的浸出率為43.21％。

實施例4

方法同實施例1，不同點在于：

(1)恒溫震蕩箱中轉(zhuǎn)速200rpm條件下進行震蕩水解，時間5min；硫酸溶液的質(zhì)量濃度55％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:8；

(2)將水解物料與9K-1號培養(yǎng)基溶液混合，調(diào)節(jié)pH值為1.5；稻殼粉末與9K-1培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:400；

(3)礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:13；

(4)在轉(zhuǎn)速200rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間8天；

(5)S的浸出率為35.66％。

實施例5

方法同實施例1，不同點在于：

(1)恒溫震蕩箱中轉(zhuǎn)速200rpm條件下進行震蕩水解，時間5min；硫酸溶液的質(zhì)量濃度60％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:9；

(2)將水解物料與9K-1號培養(yǎng)基溶液混合，調(diào)節(jié)pH值為2.0；稻殼粉末與9K-1培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:600；

(3)硫化礦為毒砂；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:17；

(4)在轉(zhuǎn)速200rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間7天；

(5)S的浸出率為38.85％。

實施例6

方法同實施例1，不同點在于：

(1)恒溫震蕩箱中轉(zhuǎn)速200rpm條件下進行震蕩水解，時間5min；硫酸溶液的質(zhì)量濃度55％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:10；

(2)將水解物料與9K-1號培養(yǎng)基溶液混合，調(diào)節(jié)pH值為1.5；稻殼粉末與9K-1培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:700；

(3)硫化礦為黃銅礦；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:11；

(4)在轉(zhuǎn)速200rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間6天；

(5)S的浸出率為34.57％。

實施例7

方法同實施例1，不同點在于：

(1)恒溫震蕩箱中轉(zhuǎn)速180rpm條件下進行震蕩水解，時間15min；硫酸溶液的質(zhì)量濃度50％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:9；

(2)調(diào)節(jié)pH值為2.0；稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:800；

(3)礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:19；

(4)在轉(zhuǎn)速180rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間12天；

(5)S的浸出率為38.14％。

實施例8

方法同實施例1，不同點在于：

(1)恒溫震蕩箱中轉(zhuǎn)速180rpm條件下進行震蕩水解，時間15min；硫酸溶液的質(zhì)量濃度45％，稻殼粉末與硫酸溶液的質(zhì)量比為1:8；

(2)稻殼粉末與9K培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:900；

(3)硫化礦為毒砂；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:12；

(4)在轉(zhuǎn)速180rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間11天；

(5)S的浸出率為33.76％。

實施例9

方法同實施例1，不同點在于：

(1)恒溫震蕩箱中轉(zhuǎn)速180rpm條件下進行震蕩水解，時間15min；

(2)將水解物料與9K-1號培養(yǎng)基溶液混合，調(diào)節(jié)pH值為1.5；稻殼粉末與9K-1培養(yǎng)基溶液的質(zhì)量比為1:1000；

(3)硫化礦為黃銅礦；礦粉與混合溶液的質(zhì)量比為1:14；

(4)在轉(zhuǎn)速180rpm條件下進行震蕩生物浸出，時間14天；

(5)S的浸出率為40.39％。