一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是，由于兩步生物氧化法處理雙重難處理金礦具有流程長、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等弊端，迫切需要一種可有效處理金礦中含砷硫化物和劫金碳質(zhì)物的方法。本發(fā)明提供了一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，利用黃孢原毛平革菌(Phanerochaete?chrysosporium-CCTCC?M2013616)放大培養(yǎng)，再將限氮培養(yǎng)基，金礦粉和真菌菌液加入到生物氧化恒溫攪拌器中，進行非滅菌氧化降解5～15天，金礦粉中砷和碳含量大幅度下降。預(yù)處理后的真菌氧化渣用常規(guī)氰化法提金，金礦粉的氰化提金率由10%左右提高到89%以上，實現(xiàn)了含砷含碳雙重難處理金礦的一步氧化預(yù)處理，經(jīng)濟效益十分顯著。
【專利說明】一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種含砷含碳雙重難處理金礦的微生物預(yù)氧化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]含砷含碳雙重難處理金礦是指含有含砷硫化物和劫金碳質(zhì)物，金回收率很低的一類金礦，該類金礦分布于中國、美國、澳大利亞和俄羅斯等世界各地。在含砷含碳雙重難處理金礦中，金常以顯微-次顯微甚至晶格金的形式浸染于毒砂、黃鐵礦、黃銅礦等硫化礦物中，從而影響了金與浸金試劑的有效接觸。難處理金礦中影響浸金的碳質(zhì)物主要包括元素碳、有機酸、烴類物質(zhì)。其中元素碳和有機酸是最重要的劫金者，烴類物質(zhì)與金的作用較微弱。碳質(zhì)物在氰化浸金的過程中可通過吸附方式將已氰化溶解的金劫走，形成所謂的“劫金”現(xiàn)象。由于含砷硫化物和碳質(zhì)物的雙重干擾，含砷含碳雙重難處理金礦的直接氰化提金率很低，所以在氰化前要進行氧化預(yù)處理，以提高金的浸出率。目前采用的預(yù)處理方法主要有:高溫焙燒法、生物氧化法、加壓氧化法等。
[0003]高溫焙燒法工藝成熟、適應(yīng)性強、技術(shù)可靠，是分解硫化物和碳質(zhì)物、提高金浸出率的可靠方法。然而該工藝存在以下不足:①能耗高、易造成環(huán)境污染；②過焙燒易形成金的二次物理包裹和孔隙的裂紋閉合，從而造成金的二次難浸碳質(zhì)物灰化條件苛刻，控制不當(dāng)，易使碳質(zhì)物殘留活化；④金易與砷形成砷金合金而揮發(fā)掉。加壓氧化法雖具有金浸出率高、反應(yīng)快、適應(yīng)性強的優(yōu)勢，但其對設(shè)備材料的要求高、工藝流程復(fù)雜、基建投資大。研究發(fā)現(xiàn)，加壓氧化法對有機碳含量較高的高劫金礦石作用甚微，甚至在某些情況下可激活碳質(zhì)物。生物氧化法因具有條件溫和、流程簡單、能耗低、選擇性氧化和環(huán)境友好等優(yōu)勢已成為當(dāng)前研究熱點。
[0004]研究發(fā)現(xiàn)，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans),嗜酸氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxidans)和氧化亞鐵鉤端螺旋菌(Leptospirillumferrooxidans)等鐵硫氧化細菌對金礦中的毒砂、黃鐵礦和黃銅礦等硫化物有較好的氧化降解作用，但這些細菌在降低碳質(zhì)物劫金性方面作用不明顯。兩步生物氧化法因能有效彌補傳統(tǒng)礦質(zhì)化能自養(yǎng)菌在處理碳質(zhì)物方面的不足，已引起普遍關(guān)注。
[0005]Brierley和Kulpa先用氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)氧化含硫含碳雙重難處理礦石中的硫化物，再用異養(yǎng)菌群鈍化碳質(zhì)物。由于硫化物的降解和碳質(zhì)物的鈍化，該金礦的氰化提金率由0%提高到40~60%。但該工藝需要加入高劑量的EDTA螯合劑，以促進劫金碳質(zhì)物的鈍化，而高劑量EDTA的加入會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的大幅度提高。
[0006]Yen W T等用云芝(Trametes versicolor)對難處理和雙重難處理金礦進行氧化預(yù)處理，第一步是用帶菌的培養(yǎng)基鈍化劫金碳質(zhì)物，金的浸出率為54.1~64.5%。第二步是用不帶菌體的培養(yǎng)基氧化硫化物，經(jīng)兩步處理后提金率高達87.0~95.25%。這一專利的主要限制因素是第一步結(jié)束后菌體的去除，以及菌體去除后降解體系中持續(xù)降解條件的維持。[0007]Amankwa R K等用兩步細菌氧化法破壞雙重難處理金精礦,第一步是用礦質(zhì)化能自養(yǎng)菌氧化硫化礦物，氰化提金率為81.1%,第二步是用多毛鏈霉菌(Streptomycessetonii)分解碳質(zhì)物，經(jīng)Streptomyces setonii處理后，金精礦中碳基質(zhì)的含量降低，以上兩步驟的聯(lián)合作用使氰化提金率提高到94.7%。
[0008]兩步生物氧化法，因涉及兩種降解體系的銜接與轉(zhuǎn)化，故具有流程長、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等弊端。由于上述預(yù)處理方法在處理雙重難處理金礦方面具有各自的局限性，因此迫切需要一種可有效處理金礦中含砷硫化物和劫金碳質(zhì)物的方法，以實現(xiàn)含砷含碳雙重難處理金礦資源的經(jīng)濟、高效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述預(yù)處理方法中存在的問題，本發(fā)明提供了一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法。本發(fā)明利用黃孢原毛平革菌RF-G-511 (Phanerochaete chrysosporiumRF-G-511,簡寫為 Phanerochaete chrysosporium)，保藏編號為 CCTCC NO:M2013616,已在中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，保藏日期:2013年11月27日，地址:中國.武漢.武漢大學(xué)，對含砷含碳雙重難處理金礦中的載金硫化物和劫金碳質(zhì)物進行氧化預(yù)處理，以打開金的包裹體和降低碳質(zhì)物的劫金性，從而提高金的浸出率。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，包括以下步驟:
[0012](I)真菌培養(yǎng)
[0013]將保藏編號為CCTCC M2013616 的 Phanerochaete chrysosporium 接種至限氮培養(yǎng)基中，接種量為3~8 X IO5個孢子/ml，在培養(yǎng)溫度30~40°C、搖床轉(zhuǎn)速為120~180rpm條件下振蕩培養(yǎng)3天，所述真菌形成致密菌絲球；
[0014](2)真菌氧化含砷含碳雙重`難處理金礦
[0015]將限氮培養(yǎng)基，金礦粉和步驟(1)中培養(yǎng)的真菌菌液加入到生物氧化恒溫攪拌器中，接種量與培養(yǎng)基的體積比為1:4~6，金礦礦漿濃度(W/V)為10~20% ;將該礦漿pH調(diào)至4.5~7.0，在培養(yǎng)溫度30~40°C、攪拌器轉(zhuǎn)速為600~lOOOrpm、充氣量為0.1~0.3m3/h條件下進行非滅菌氧化降解5~15天；
[0016](3)分離真菌氧化渣及氰化提金
[0017]對氧化降解后的礦漿進行固液分離，檢測真菌氧化渣中砷和碳的含量；再將真菌氧化渣調(diào)成渣漿后，用CaO、NaOH, Ca(OH)2等堿將其pH調(diào)至9.5~10.5 ;再將該氧化渣轉(zhuǎn)入下一流程，進行常規(guī)氰化提金，并計算金的浸出率。
[0018]上述一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，所述步驟(1)中Phanerochaete chrysosporium-CCTCC M2013616培養(yǎng)所用的限氣培養(yǎng)基為改進的Tien&Kirk 培養(yǎng)基，其成分包括:葡萄糖 10g/L，KH2PO40.2g/L，MgSO4.7H201.0g/L,酒石酸銨0.37g/L，CaCl20.02g/L, VB10.004g/L，微量元素混合液70ml/L ;所述微量元素混合液的成分包括:甘氨酸 0.586g/L, NaCll.0g/L, CoSO40.lg/L, CuSO4.5Η200.01g/L, Na2MoO40.01g/L, H3BO30.01g/L, KAl (SO4)20.01g/L, ZnSO4.7H200.lg/L, CaCl20.082g/L, FeSO4.7H200.lg/L, MgSO4.7H203.0g/L, MnSO4.7H200.5g/L ;培養(yǎng)基 pH 為 4.5 ~7.0。
[0019]上述一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，所述步驟(2)中粒度^ 100 μ m的金礦粉占全部金礦粉比例的≥80%。
[0020]上述一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，所述步驟(2)中非滅菌氧化降解過程中，礦漿pH保持在4.5~7.0。
[0021 ] 上述一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，所述步驟(2 )中，先將限氮培養(yǎng)基和金礦粉加入到生物氧化恒溫攪拌器中，經(jīng)高溫蒸汽滅菌處理后，再將步驟(1)中培養(yǎng)的真菌菌液加入到該攪拌器中。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0023]UPhanerochaete chrysosporium為白腐真菌的模式菌種，在營養(yǎng)限制的條件下，可分泌多種酶，這些酶共同組成了木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括H2O2產(chǎn)生酶系和木質(zhì)素氧化酶系。與細菌降解體系相比，Phanerochaete chrysosporium降解體系具有以下優(yōu)勢:
[0024](I )Phanerochaete chrysosporium中由H2O2產(chǎn)生酶系催化形成的H2O2既可作為最初氧化底物激活過氧化物酶啟動木質(zhì)素降解反應(yīng)，又可以參與含砷硫化物的氧化降解。因此Phanerochaete chrysosporium不僅能降解和鈍化煤、活性炭、腐植酸等碳質(zhì)物,還能通過自身的代謝活動氧化分解含砷硫化物，從而達到脫砷脫碳和降低碳質(zhì)物劫金性的目的。
[0025](2) Phanerochaete chrysosporium無需底物誘導(dǎo)，僅通過營養(yǎng)限制應(yīng)答，即可合成木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)，開啟底物降解進程。Phanerochaete chrysosporium對底物的降解為降解酶系統(tǒng)催化的以自由基為基礎(chǔ)的鏈反應(yīng)過程，該反應(yīng)過程遵循準(zhǔn)一級動力學(xué)，故理論上可實現(xiàn)含砷硫化物和碳質(zhì)物的徹底降解。
[0026](3)Phanerochaete chrysosporium可通過貧營養(yǎng)化、產(chǎn)生氧自由基及質(zhì)膜上的氧化還原系統(tǒng)對其他微生物產(chǎn)生拮抗作用，故在非滅菌降解過程中可保持競爭優(yōu)勢。
[0027](4)降解底物的 非專一'丨生大大增加了 Phanerochaete chrysosporium降解底物的范圍，有利于其對金礦中砷和碳的脫除。
[0028]2、本發(fā)明通過Phanerochaete chrysosporium同時氧化降解含砷硫化物和劫金碳質(zhì)物，從而可有效克服雙重難處理金礦兩步生物氧化法中，由于細菌體系與異養(yǎng)菌體系的轉(zhuǎn)化與銜接所帶來的一系列問題，大大簡化了工藝流程，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0029]3、Phanerochaete chrysosporium-CCTCC M2013616 對含砷硫化物和碳質(zhì)物具有較強的氧化降解能力，氧化預(yù)處理5~15天后，金礦粉中砷的含量由開始的3.51~8.16%降至0.28~1.12% ;碳的含量由初始的2.85~3.76%降至0.80~1.53%。金礦粉的氰化提金率由10~30%提高到89%以上，經(jīng)濟效益十分顯著。
[0030]4、本發(fā)明所采用的滅菌培養(yǎng)非滅菌降解的抑菌策略，可有效解決Phanerochaetechrysosporium反應(yīng)體系易染菌的問題,為該菌的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
[0031]5、本發(fā)明首次利用 Phanerochaete chrysosporium-CCTCC M2013616 對其他工藝無法經(jīng)濟有效利用的含砷含碳雙重難處理金礦進行氧化預(yù)處理，為該類金礦資源的大規(guī)模利用提供了可能。
[0032]6、由于Phanerochaete chrysosporium-CCTCC M2013616 降解體系偏中性，可有效減輕對設(shè)備材料的酸蝕危害。
【專利附圖】

【附圖說明】[0033]圖1是含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化和氰化提金工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0034]培養(yǎng)Phanerochaete chrysosporium-CCTCC M2013616 所用的限氣培養(yǎng)基為改進的 Tien&Kirk 培養(yǎng)基，其成分包括:葡萄糖 IO g/L，KH2PO40.2g/L, MgSO4.7Η201.0g/L，酒石酸銨0.37g/L，CaCl20.02g/L, VB10.004g/L，微量元素混合液70ml/L ;上述微量元素混合液的成分包括:甘氨酸 0.586g/L,NaCll.0g/L, CoSO40.lg/L，CuSO4.5Η200.01g/L, Na2MoO40.01g/L, H3BO30.01g/L, KAl (SO4)20.01g/L, ZnSO4.7H200.lg/L, CaCl20.082g/L, FeSO4.7H200.lg/L, MgSO4.7H203.0g/L, MnSO4.7H200.5g/L ;培養(yǎng)基 pH 為 4.5 ~7.0。
[0035]搖床型號為:哈東聯(lián)恒溫振蕩器HZQ-QX。恒溫攪拌器型號為:上海標(biāo)本模型JB300-D 型。
[0036]實施例1
[0037]本例所處理的含砷含碳雙重難處理金精礦來自四川某金礦，其主要元素的含量見表1，其磨礦后的粒度分析表明，粒度< IOOym的約占80%，此金礦中的主要載金硫化物為黃鐵礦和毒砂。按照常規(guī)氰化提金，即氰化時礦漿濃度為25%，NaCN濃度為0.1%，充氣量為
0.2m3/h,攪拌速度為1000r/min。氰化48h后過濾,用蒸懼水沖洗6次后烘干,對氰化洛和氰化液中的金含量進行測定，金的直接氰化浸出率僅為16.46%。
[0038]表1實例I金精礦主要元素的含量
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)真菌培養(yǎng) 將保藏編號為CCTCC M2013616的Phanerochaete chrysosporium接種至限氣培養(yǎng)基中，接種量為3~8X IO5個孢子/ml，在培養(yǎng)溫度30~40°C、搖床轉(zhuǎn)速為120~180rpm條件下振蕩培養(yǎng)3天，所述真菌形成致密菌絲球； (2)真菌氧化含砷含碳雙重難處理金礦 將限氮培養(yǎng)基，金礦粉和步驟(1)中培養(yǎng)的真菌菌液加入到生物氧化恒溫攪拌器中，接種量與培養(yǎng)基的體積比為1:4~6，金礦礦漿濃度(W/V)為10~20% ;將該礦漿pH調(diào)至4.5~7.0，在培養(yǎng)溫度30~40°C、攪拌器轉(zhuǎn)速為600~lOOOrpm、充氣量為0.1~0.3m3/h條件下進行非滅菌氧化降解5~15天； (3)分離真菌氧化渣及氰化提金 對經(jīng)氧化降解的礦漿進行固液分離，檢測真菌氧化渣中的砷和碳的含量；再將真菌氧化渣調(diào)成渣漿后，用CaO、NaOH, Ca(OH)2等堿將其pH調(diào)至9.5~10.5 ;再將該氧化渣轉(zhuǎn)入下一流程，進行常規(guī)氰化提金，并計算金的浸出率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，其特征在于，所述的Phanerochaete chrysosporium-CCTCC M2013616培養(yǎng)所用的限氣培養(yǎng)基為改進的 Tien&Kirk 培養(yǎng)基，其成分包括:葡萄糖 IO g/L，KH2PO40.2g/L, MgSO4.7Η201.0g/L，酒石酸銨0.37g/L，CaCl20.02g/L, VB10.004g/L，微量元素混合液70ml/L ;所述微量元素混合液的成分包括:甘氨酸 0.586g/L,NaCll.0g/L, CoSO40.lg/L，CuSO4.5Η200.01g/L, Na2MoO40.01g/L, H3BO30.01g/L, KAl (SO4)20.01g/L, ZnSO4.7H200.lg/L, CaCl20.082g/L, FeSO4.7H200.lg/L, MgSO4.7H203.0g/L, MnSO4.7H200.5g/L ;培養(yǎng)基 pH 為 4.5 ~7.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，其特征在于，所述步驟(2)中粒度≤1OOum的金礦粉占全部金礦粉比例≥80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，其特征在于，所述步驟(2)中非滅菌氧化降解過程中，礦漿pH保持在4.5~7.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷含碳雙重難處理金礦的真菌預(yù)氧化方法，其特征在于，所述步驟(2)中，先將 限氮培養(yǎng)基和金礦粉加入到生物氧化恒溫攪拌器中，經(jīng)高溫蒸汽滅菌處理后，再將步驟(1)中培養(yǎng)的真菌菌液加入到該攪拌器中，進行非滅菌氧化降解。
【文檔編號】C22B11/08GK103820641SQ201310743993
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】楊洪英, 劉倩, 佟琳琳 申請人:東北大學(xué)