利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，微生物對黃銅礦中金屬銅浸出方法為：微生物吸附在黃銅礦表面與黃銅礦發(fā)生作用，使黃銅礦晶格中金屬銅離子進(jìn)入溶液，同時微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物與黃銅礦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使黃銅礦中的金屬銅溶出，在微生物浸出黃銅礦中金屬銅的過程中添加濃度為5×10-3～5×10-4mol/L的半胱氨酸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在微生物浸出黃銅礦的過程中，添加一定濃度的半胱氨酸，以提高黃銅礦生物浸出的效率；同時本發(fā)明操作簡便，所添加的半胱氨酸容易獲取、無毒、無害，因此本發(fā)明的利用半胱氨酸提高黃銅礦微生物浸出速率的方法簡便易行，適用于各種黃銅礦微生物浸出過程。
【專利說明】利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦冶【技術(shù)領(lǐng)域】和微生物領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物浸出黃銅礦是一種新型的濕法冶金技術(shù)，與傳統(tǒng)的火法煉銅技術(shù)相比，微生物濕法浸出黃銅礦不僅可以經(jīng)濟(jì)合理地從黃銅礦中回收金屬，尤其對低品位黃銅礦及其尾礦，且不產(chǎn)生二氧化硫副產(chǎn)品，而且對環(huán)境友好并能節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。
[0003]中國專利CN101792728B公開了一種從金屬礦石中浸取金屬的方法及其專用菌株。該菌能在低pH值、高溫、高礦化度環(huán)境中生長，該菌可從黃銅礦中浸出銅離子，浸取率為10.6%;該菌還可從黃鐵礦(黃鐵礦)中浸出鐵離子，鐵浸取率為2.9%。該高溫浸礦菌從至少兩個方面提高了硫化物的氧化效率--第一，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率提高；第二，提高溫度會增加金屬從某些礦物中提取的范圍，彌補(bǔ)了中溫菌浸出某些礦物并不成功，且投資較高、效率較低等缺點。
[0004]專利CN1955279B公開了一種硫氧化細(xì)菌及其在硫化的銅礦物的生物浸出方法中的應(yīng)用，這種Licanantay菌株DSM17318在原生和次生硫化的礦物中都具有硫氧化活性,特別是對于黃銅礦，銅藍(lán)，斑銅礦，輝銅礦，硫砷銅礦和砷黝銅礦而言。
[0005]上面兩篇專利均是采用微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，具有環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點，但是其浸出速率均有待進(jìn)一步提高，同時浸出速率較低也是限制生物浸出黃銅礦大規(guī)模工業(yè)化的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作簡單、無毒無害的利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，微生物對黃銅礦中金屬銅浸出方法為:微生物吸附在黃銅礦表面與黃銅礦發(fā)生作用，使黃銅礦晶格中金屬銅離子進(jìn)入溶液，同時微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物如Fe3+等也可與黃銅礦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使黃銅礦中的金屬銅溶出，在微生物浸出黃銅礦中金屬銅的過程中添加濃度為5X 10_3~5X 10_4mol /L的氨基酸，以提高黃銅礦的生物浸出速率。
[0009]所述的微生物的濃度為IO8~2X IO8個/ mL。
[0010]所述的氨基酸為半胱氨酸。
[0011]所述的微生物為Leptospirillum ferrooxidans 菌。
[0012]微生物浸出黃銅礦中金屬銅的時間為12h。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014](I)本發(fā)明利用氨基酸，尤其是半胱氨酸提高黃銅礦生物浸出速率，與現(xiàn)有微生物浸出黃銅礦的方法相比，在微生物浸出黃銅礦的過程中，添加一定濃度的氨基酸，尤其是半胱氨酸，以提高黃銅礦生物浸出的效率。黃銅礦微生物浸出過程中，由于黃銅礦具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在其微生物浸出過程中存在電子轉(zhuǎn)移。微生物氧化Fe2+為Fe3+，F(xiàn)e3+具有將礦物浸出功能，微生物氧化浸出過程中產(chǎn)生單質(zhì)硫，細(xì)菌通過呼吸得到電子具有加強(qiáng)陰極的作用，微生物浸出中的各個過程都涉及到電子轉(zhuǎn)移，故半胱氨酸中的巰基(-SH)可以與黃銅礦中的金屬銅離子結(jié)合，加快了微生物浸出黃銅礦過程中的電子傳遞，從而加快了微生物浸出黃銅礦的效率。
[0015](2)本發(fā)明操作簡便，所添加的半胱氨酸容易獲取、無毒、無害，因此本發(fā)明的利用半胱氨酸提高黃銅礦微生物浸出速率的方法簡便易行，適用于各種黃銅礦微生物浸出過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為L.f菌添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦極化曲線圖；
[0017]圖2為L.f添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦自腐蝕電流曲線圖；
[0018]圖3為混合菌添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦極化曲線圖；
[0019]圖4為混合菌添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦自腐蝕電流曲線圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對 本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]以下實施例中所用各種儀器:
[0022]TS-200B型恒溫?fù)u床(上海天呈實驗儀器制造有限公司);
[0023]SYQ-DSX-280B型手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌鍋(上海申安醫(yī)療器械廠)；
[0024]Heraeus MultifugeXlR冷凍離心機(jī)(賽默飛世爾科技公司);
[0025]F15-6xl00y型轉(zhuǎn)頭(賽默飛世爾科技公司)；
[0026]CH1-660C型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司);
[0027]FA2204B型電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司);
[0028]217-01型參比電極(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)；
[0029]213型鉬電極(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)；
[0030]黃銅礦工作電極(自制)；
[0031]PHS-3C精密pH計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。
[0032]以下實施例中所用的各種試劑
[0033]半胱氨酸(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；
[0034]氯化鉀(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；
[0035]硫酸銨(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；
[0036]硫酸鎂，七水(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；
[0037]無水磷酸氫二鉀(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；
[0038]七水合硫酸亞鐵(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；
[0039]硫酸(杭州高晶精細(xì)化工有限公司)；
[0040]無水乙醇(江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司)；[0041]以上試劑均為分析純級別。
[0042]實施例1
[0043]半胱氨酸加強(qiáng)L.f (Leptospirillum ferrooxidans)菌浸出黃銅礦,包括如下步驟:
[0044](1)、細(xì)菌的培養(yǎng)
[0045]即使用9k培養(yǎng)基(有鐵):硫酸銨3g/L、硫化鉀0.1g / L、硫酸鎂，七水0.5g /L、無水磷酸氫二鉀0.5g/L、硝酸韓0.01g/L、七水合硫酸亞鐵44.3g / L、2.5mol / L硫酸調(diào)pH至2.0，以10%的接種量接種細(xì)菌并在TS-200B型恒溫?fù)u床中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為40°C,搖床轉(zhuǎn)速180rpm ;培養(yǎng)至對數(shù)期時停止培養(yǎng),使用Heraeus Multifuge XlR冷凍離心機(jī)以及F15-6xl00y型轉(zhuǎn)頭對菌液進(jìn)行離心并收集菌體。
[0046](2)、添加半胱氨酸黃銅礦微生物浸出
[0047]將步驟⑴中離心收集到的菌體轉(zhuǎn)移至9k基礎(chǔ)培養(yǎng)基(無鐵):硫酸銨3g / L、硫化鉀0.1g / L、硫酸鎂，七水0.5g / L、無水磷酸氫二鉀0.5g/L、硝酸鈣0.01g/L、2.5mol /L硫酸調(diào)pH至2.0中，并稀釋至IO8個細(xì)菌/ ml ;然后添加半胱氨酸，半胱氨酸的添加濃度分別為 Omol / L，l(T2mol / L，l(T3mol / L，5Xl(T4mol / L，l(T4mol / L ;將自制黃銅礦工作電極用無水乙醇清洗后放入上述菌液中，浸泡12h。
[0048]自制黃銅礦電極浸泡至12h后進(jìn)行電化學(xué)測試，通過測量其極化曲線得到其自腐蝕電流以評價其浸出效果，自腐蝕電流越大，腐蝕越嚴(yán)重，即其浸出效果越好。電化學(xué)測試使用CH1-660C型電化學(xué)工作站，以及三電極體系進(jìn)行測量；所使用工作電極為自制黃銅礦電極，參比電極為飽和甘汞電極，比對電極為鉬電極，測量時將電極線路連接好，利用CH1-660c型電化學(xué)工作站自帶軟件進(jìn)行測試，極化曲線測試過程中起始電位為-0.3V,終止電位為1.0V，掃描速率為ImV / S。
[0049]圖1為L.f菌添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦極化曲線，可以看出在L.f菌對黃銅礦微生物浸出的過程中添加不同濃度氨基酸后其自腐蝕電位的變化，如圖所示其中氨基酸濃度在5X10_3~5X10_4mol / L范圍內(nèi)其自腐蝕電位較未添加半胱氨酸及其他濃度較大，這說明添加一定濃度的半胱氨酸加強(qiáng)了 L.f菌對黃銅礦的浸出。
[0050]圖2為L.f添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦自腐蝕電流曲線，自腐蝕電流的大小直接反應(yīng)了腐蝕的程度，即黃銅礦L.f菌生物浸出的程度，自腐蝕電流越大說明浸出效果越好，從圖2中我們可以看出，在半胱氨酸濃度范圍為5X10_3~5X10_4mol /L時，半胱氨酸對L.f菌浸出黃銅礦的加強(qiáng)作用最顯著。
[0051]實施例2
[0052]半胱氨酸加強(qiáng)混合菌(Leptospirillumferriphilum 和 SulfobacillusthermotoIerans)浸出黃銅礦,包括如下步驟:
[0053](1)、細(xì)菌的培養(yǎng)(同實施例1)；
[0054](2)、添加半胱氨酸黃銅礦微生物浸出
[0055]將步驟(1)中離心收集到的菌體轉(zhuǎn)移至9k基礎(chǔ)培養(yǎng)基(無鐵):硫酸銨3g/L、硫化鉀0.lg/L、硫酸鎂，七水0.5g/L、無水磷酸氫二鉀0.5g / L、硝酸鈣0.01g / L、2.5mol /L硫酸調(diào)pH至2.0中，并稀釋至108個細(xì)菌/ ml ;然后添加半胱氨酸，半胱氨酸的添加濃度分別為 Omol / L，10_2mol / L，10_3mol / L，5 X 10_4mol/L，10_4mol/L ;將自制黃銅礦工作電極用無水乙醇清洗后放入上述菌液中，浸泡12h。
[0056]自制黃銅礦電極浸泡至12h后進(jìn)行電化學(xué)測試，通過測量其極化曲線得到其自腐蝕電流以評價其浸出效果(請詳細(xì)描述其方法)，自腐蝕電流越大，腐蝕越嚴(yán)重，即其浸出效果越好。電化學(xué)測試使用CH1-660C型電化學(xué)工作站，以及三電極體系進(jìn)行測量(需要說明具體方法)；所使用工作電極為自制黃銅礦電極，參比電極為飽和甘汞電極，比對電極為鉬電極，測量時將電極線路連接好，利用CH1-660C型電化學(xué)工作站自帶軟件進(jìn)行測試，極化曲線測試過程中起始電位為-0.3V，終止電位為1.0V，掃描速率為ImV / S。
[0057]圖3為混合菌添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦極化曲線，可以看出在混合菌對黃銅礦微生物浸出的過程中，添加不同濃度氨基酸后其自腐蝕電位的變化，如圖所示其中氨基酸濃度在5X1(T3~5Xl(T4mol / L范圍內(nèi)其自腐蝕電位較未添加半胱氨酸及其他濃度較大，這說明添加一定濃度的半胱氨酸加強(qiáng)了混合菌對黃銅礦的浸出；
[0058]圖4為混合添加不同濃度半胱氨酸的微生物浸出黃銅礦自腐蝕電流曲線，自腐蝕電流的大小直接反應(yīng)了腐蝕的程度，即黃銅礦混合菌生物浸出的程度，自腐蝕電流越大說明浸出效果越好，從圖2中我們可以看出，在半胱氨酸濃度范圍為5X10_3~5X10_4mol /L時，半胱氨酸對混合菌浸出黃銅礦的加強(qiáng)作用最顯著。
[0059]以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，微生物對黃銅礦中金屬銅浸出方法為:微生物吸附在黃銅礦表面與黃銅礦發(fā)生作用，使黃銅礦晶格中金屬銅離子進(jìn)入溶液，同時微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物與黃銅礦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使黃銅礦中的金屬銅溶出，其特征在于，在微生物浸出黃銅礦中金屬銅的過程中添加濃度為5X10_3~5X10_4mol / L的氨基酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，其特征在于，所述的微生物的濃度為IX IO8~2X IO8個/ mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，其特征在于，所述的氨基酸為半胱氨酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，其特征在于，所述的微生物為Leptospirillum ferrooxidans菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氨基酸加強(qiáng)微生物對黃銅礦中金屬銅浸出的方法，其特征在于，微生物浸 出黃銅礦中金屬銅的時間為12h。
【文檔編號】C22B15/00GK103805778SQ201410053515
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】鄭紅艾, 張琛, 郭毅, 周笑綠, 時鵬輝, 吳陽, 王中宏, 李炳越 申請人:上海電力學(xué)院