一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法
【专利摘要】一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法，属于生物冶金【技术领域】，按以下步骤进行：（1）将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到培养基中，制成培养液；（2）调节pH值；通入空气并搅拌进行培养，制成浸出菌液；（3）将铀矿石粉加水调成矿浆，用硫酸调pH值后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液；（4）用硫酸调节浸出混合液的pH值；通入空气并搅拌进行浸出。本发明的方法可以显著提高铀的浸出率，并降低酸耗；通过改善浸矿过程动力学，缩短浸出周期，提高浸出率。本发明的方法具有生产成本低、投资少、设备简单、环境友好等优点。
【专利说明】一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物冶金【技术领域】，特别涉及一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法。
【背景技术】
[0002]铀是核电及核武器的原料，对国民经济发展和国防建设具有重要作用。随着人类对能源需求的不断扩大，核能作为一种绿色能源，具有很大的发展空间，尤其是在中国。我国铀矿资源的主要特点是，矿石类型多而复杂，中低品位铀矿石居多、矿化不均匀、难处理的铀矿石所占比例较大。近年来，随着我国核电事业的迅速发展，铀资源的供需矛盾更加突出；常规的酸法浸出由于存在酸耗大，浸出周期长，对环境不友好，铀浓度低，回收工艺复杂等问题，而且还需要额外消耗氧化剂，如氯酸钠、软锰矿，远远不能解决这一问题。因此，要缓解我国铀资源紧缺的状况，必须转换思路，开发一种新技术处理此类矿物迫在眉睫。
【发明内容】
[0003]针对现有酸法浸出铀矿存在的上述缺陷，本发明提供一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法，通过对氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌进行培养，然后在搅拌条件下进行铀矿物的浸出，提高铀的浸出效果。
[0004]本发明的铀矿石的细菌搅拌浸出方法按以下步骤进行:
1、将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1: (10~20)；
2、用硫酸溶液调节培养液的pH值为1.0~2.0 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养， 空气通入量按每升培养液为0.01~0.lm3/h，搅拌速度为600~l400rpm，并且控制培养液的温度为44~60°C，培养液的pH值为.1.0~2.0，培养时间为12~24h，制成浸出菌液；
3、将铀矿石粉加水调成重量浓度40~50%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至1.0~2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的 20~35% ；
4、用硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为1.0~2.0 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.01~0.lm3/h，搅拌速度为600~l400rpm，并且控制浸出混合液的温度为44~60°C，浸出混合液的pH值为1.0~2.0，浸出时间为12~24h。
[0005]上述的铀矿石粉中粒度≤74 μm的部分占全部铀矿石粉总重60~90%，铀的重量含量为0.1~10%。
[0006]上述方法中铀的浸出率≥99%。
[0007]上述的硫酸溶液的浓度为1~ 2N。
[0008]上述的9K培养基中各成分的浓度为(NH4) 2S04 3 g/L，MgSO4 ? 7H20 0.5 g/L，KCl
0.1 g/L, Ca (NO3) 2 0.01 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, FeSO4 ? 7H20 44.2 g/L。
[0009]本发明采用的浸矿细菌是由三种细菌组成的混合菌，氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌；这三种细菌以低价铁和还原态硫为能源，在44°C~60°C的温度范围内具有很好的氧化活性。本发明的方法可以显著提高铀的浸出率，并降低酸耗；通过改善浸矿过程动力学，缩短浸出周期，提高浸出率。本发明的方法具有生产成本低、投资少、设备简单、环境友好等优点。
【具体实施方式】
[0010]本发明实施例中采用的氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌购买于中国典型培养物保藏中心。
[0011]本发明实施例中配制硫酸溶液采用的硫酸为分析纯试剂，采用的水为去离子水。
[0012]本发明实施例中选用的铀矿石粉是由矿山开采的铀矿石经粉碎后形成，其中重量含量2%以上的铀矿石粉为经人工拣选后再粉碎获得。
[0013]本发明实施例中采用的9K培养基中各成分的浓度为(NH4)2SO4 3g/L，MgSO4.7H20
0.5 g/L, KCl 0.1 g/L, Ca (NO3) 2 0.01 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, FeSO4.7H20 44.2 g/L。
[0014]本发明实施例中测量pH值和电位的设备为PHS-2F型酸度计。
[0015]本发明实施例中制备浸出菌液和浸出时采用带有搅拌的容器，通过水浴保温。
[0016]实施例1
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:10 ;
用浓度为2N的硫酸溶液调节培养液的pH值为1.0 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养，空气通入量按每升培养液为0.01m3/h，搅拌速度为600rpm，并且控制培养液的温度为40~60°C，培养液的pH值为l.(T2.0，培养时间为24h，制成浸出菌液；
选用的铀矿石粉中粒度≤ 74 μ m的部分占全部铀矿石粉总重量90%，铀的重量含量为
0.179% ；
将铀矿石粉加水调成重量浓度40%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至1.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的20% ；
用浓度为2N的硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为1.0-2.0 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.01m3/h,搅拌速度为600rpm，并且控制浸出混合液的温度为40~60°C，浸出混合液的pH值为1.0，浸出时间为24h ;铀的浸出率为99.85% ；
在同种条件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同种铀矿石，浸出率为62.92%。
[0017]实施例2
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:15 ;
用浓度为IN的硫酸溶液调节培养液的pH值为1.5 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养，空气通入量按每升培养液为0.02m3/h，搅拌速度为1400rpm，并且控制培养液的温度为44~60°C，培养液的pH值为1.0~2.0，培养时间为12h，制成浸出菌液；
选用的铀矿石粉中粒度≤ 74 μ m的部分占全部铀矿石粉总重量81%，铀的重量含量为
0.382%
将铀矿石粉加水调成重量浓度50%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至1.5，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的25% ；用浓度为IN的硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为1.(T2.0 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.02m3/h，搅拌速度为1400rpm，并且控制浸出混合液的温度为44~6(rC，浸出混合液的pH值为1.5，浸出时间为12h ;铀的浸出率为 99.37% ；
在同种条件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同种铀矿石，浸出率为45.25%。
[0018]实施例3
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到 9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:20 ;
用浓度为2N的硫酸溶液调节培养液的pH值为2.0 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养，空气通入量按每升培养液为0.03m3/h，搅拌速度为800rpm，并且控制培养液的温度为 44~6(rC，培养液的pH值为l.(T2.0，培养时间为16h，制成浸出菌液；
选用的铀矿石粉中粒度< 74 iim的部分占全部铀矿石粉总重量60%，铀的重量含量为
0.527%
将铀矿石粉加水调成重量浓度45%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的30% ；
用浓度为2N的硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为1.(T2.0 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.03m3/h,搅拌速度为800rpm，并且控制浸出混合液的温度为44~6(rC，浸出混合液的pH值为2.0，浸出时间为16h ;铀的浸出率为 99.08% ；
在同种条件下，采用硫酸浸出的方式不加入 菌液浸出同种铀矿石，浸出率为23.34%。
[0019]实施例4
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到 9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:12 ;
用浓度为1.5N的硫酸溶液调节培养液的pH值为1.5 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养，空气通入量按每升培养液为0.015m3/h，搅拌速度为lOOOrpm，并且控制培养液的温度为44~60°C，培养液的pH值为1.(T2.0，培养时间为24h，制成浸出菌液；
选用的铀矿石粉是经过人工拣选后粉碎获得，粒度< 74 iim的部分占全部铀矿石粉总重量75%，铀的重量含量为10%
将铀矿石粉加水调成重量浓度50%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至1.5，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的35% ；
用浓度为1.5N的硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为1.5 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.015m3/h,搅拌速度为lOOOrpm，并且控制浸出混合液的温度为44~6(TC，浸出混合液的pH值为1.(T2.0，浸出时间为24h ;铀的浸出率为 99.44% ；
在同种条件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同种铀矿石，浸出率为20.12%。
[0020]实施例5
将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到 9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1:18 ;
用浓度为IN的硫酸溶液调节培养液的pH值为2.0 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养，空气通入量按每升培养液为0.lm3/h，搅拌速度为1400rpm，并且控制培养液的温度为44~60?，培养液的pH值为1.0-2.0，培养时间为20h，制成浸出菌液；
选用的铀矿石粉是经过人工拣选后粉碎获得，粒度< 74 μ m的部分占全部铀矿石粉总重量90%，铀的重量含量为7.5%
将铀矿石粉加水调成重量浓度40%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的15% ；
用浓度为IN的硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为2.0 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.lm3/h，搅拌速度为1400rpm，并且控制浸出混合液的温度为44~60°C，浸出混合液的pH值为1.0-2.0，浸出时间为20h ;铀的浸出率为99.57% ； 在同种条件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同种铀矿石，浸出率为29.36%。
【权利要求】
1.一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法，其特征在于按以下步骤进行: (1)将含有氧化亚铁微螺菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌液接种到9K培养基中，制成培养液，接种量按混合菌液与9K培养基的体积比为1: (10-20)； (2)用硫酸溶液调节培养液的pH值为1.0-2.0 ;向培养液中通入空气并搅拌进行培养，空气通入量按每升培养液为0.Ο1-Ο.lm3/h，搅拌速度为600-1400rpm，并且控制培养液的温度为44~60°C，培养液的pH值为1.0-2.0，培养时间为12~24h，制成浸出菌液； (3)将铀矿石粉加水调成重量浓度40-50%的矿浆，再用硫酸溶液将矿浆的pH值调至1.0-2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，铀矿石粉占浸出混合液总重量的20-35% ； (4)用硫酸溶液调节浸出混合液的pH值为1.0-2.0 ;向浸出混合液中通入空气并搅拌进行浸出，空气通入量按每升培养液为0.Ο1-Ο.1m3A,搅拌速度为600-1400rpm，并且控制浸出混合液的温度为44~60°C，浸出混合液的pH值为1.0-2.0，浸出时间为12~24h。
2.根据权利要求1所述的一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法，其特征在于所述的铀矿石粉中粒度≤74 μ m的部分占全部铀矿石粉总重量60-90%，铀的重量含量为0.f 10%。
3.根据权利要求1所述的一种铀矿石的细菌搅拌浸出方法，其特征在于铀的浸出率≤ 99%ο
【文档编号】C22B60/02GK103572047SQ201310579403
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】杨洪英, 佟琳琳, 李鹏 申请人:东北大学