一种利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌溶解氟碳铈矿浸出稀土的方法

1.本发明属于生物冶金领域，具体涉及一种利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌溶解氟碳铈矿浸出稀土的方法。


背景技术：

2.稀土因其特殊的物理与化学性能，成为许多高科技领域中关键材料重要组成部分，被许多国家视为战略资源。虽然已发现200多种稀土矿物，但由于诸多原因，目前只有氟碳铈矿、独居石和磷钇矿这三种稀土矿物进行了商业开采。我国不仅具有稀土资源矿种丰富和稀土配分齐全、稀土品位及矿点分布合理等优势，而且还拥有全球最完整的稀土产业链，因此，目前全球所需稀土资源约有90％是由我国供应。
3.目前对稀土矿物开采主要依靠复杂且严苛的化学手段，这种开采方法需要使用大量酸且易产生大量化学废物。微生物浸出是一种基于生物技术的采矿方法。生物浸出技术在相对较低的温度和大气压下进行的，不依赖昂贵或腐蚀性的化学药品，可显著降低经济成本和污染物排放。因此，未来探究更加经济、绿色环保的生物技术用于稀土矿物开采将是生物湿法冶金领域的研究热点之一。


技术实现要素：

4.为了克服现有稀土开采技术的缺点与不足，本发明提供了一种成本低、操作简单、绿色环保的一种利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌溶解氟碳铈矿浸出稀土的方法。
5.本发明的技术方案：
6.一种利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌溶解氟碳铈矿浸出稀土的方法。具体步骤如下：常温常压下，acidithiobacillus ferrooxidans在无铁9k培养基中以天然黄铁矿作为能源，通过代谢产生的fe
3+
和硫酸促进对氟碳铈矿溶解和稀土浸出。
7.优选的，所述黄铁矿为自然界广泛存在的天然矿石，经研磨过200目筛的粉末颗粒。
8.优选的，所述氟碳铈矿为研磨过200目筛的粉末颗粒。
9.优选的，所述无铁9k培养基为不加入feso4·
7h2o，而含有少量k2hpo4，kcl，mgso4·
7h2o，ca(no3)2，(nh2)so4这些简单成分。
10.优选的，所述acidithiobacillus ferrooxidans为从酸性矿山废水中分离纯化得到菌株，genbank登录号为gq984157。
11.优选的，所述黄铁矿的投加量为5g/l。
12.优选的，所述氟碳铈矿的投加量为2.5g/l。
13.本发明的有益效果为：
14.1、本发明所用黄铁矿为天然矿物，来源广泛，价格低廉；当acidithiobacillus ferrooxidans在以黄铁矿为能源时，将代谢产生硫酸为氟碳铈矿稀土溶出提供酸。
15.2、acidithiobacillus ferrooxidans在以黄铁矿为能源时，代谢产生的fe
3+
可以
与氟发生络合反应形成稳定络合离子([fef6]
3-)，加快矿物氟碳铈矿溶解浸出稀土。
附图说明
[0016]
图1为acidithiobacillus ferrooxidans浸出氟碳铈矿时ph值变化趋势；
[0017]
图2为acidithiobacillus ferrooxidans浸出氟碳铈矿时总铁变化趋势；
[0018]
图3为acidithiobacillus ferrooxidans对氟碳铈矿中ce、la浸出的影响；
[0019]
图4为氟碳铈矿粒径对ce、la浸出的影响。
[0020]
图5为铁离子来源对ce、la浸出的影响。
[0021]
图6为acidithiobacillus ferrooxidans的生长曲线。
具体实施方式
[0022]
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的以及有益效果易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0023]
实施例1
[0024]
将装有0.25g氟碳铈矿，100ml无铁9k培养基的锥形瓶；装有0.25g氟碳铈矿，0.5g黄铁矿，100ml无铁9k培养基的锥形瓶；以及装有0.25g氟碳铈矿，0.5g黄铁矿，100ml无铁9k培养基并接种了acidithiobacillus ferrooxidans的锥形瓶，再用硫酸将初始ph值调至相同后一起放在30℃，160rpm的摇床内反应30d。三组ph值变化由图1所示，在30天中无菌的有些许波动但无明显的变化。在30天中铁含量变化如图2所示，加入黄铁矿但不接种菌，只有少量的铁从黄铁矿中浸出，接种菌的一组，acidithiobacillus ferrooxidans可以氧化黄铁矿得到大量fe
3+
。对氟碳铈矿中两种稀土(ce和la)的浸出效果如图3所示，由于acidithiobacillus ferrooxidans代谢产生的硫酸可以增强酸解过程，同时氧化得到的fe
3+
可以与氟发生络合反应形成稳定络合离子([fef6]
3-)，加快矿物氟碳铈矿溶解浸出稀土。因此有菌组大约在培养8天之后，保持较为稳定的速率浸出稀土。
[0025]
实施例2
[0026]
在4组装0.5g黄铁矿，100ml无铁9k培养基的锥形瓶中，分别加入0.25g20目，50目，100目以及200目氟碳铈矿，并接种acidithiobacillus ferrooxidans后一起放在30℃，160rpm的摇床内反应30d。稀土的浸出效果如图4所示，20目，50目，100目氟碳铈矿的浸出速率相差不大，而200目氟碳铈矿的浸出速率明显高于前面3组，在10天之后200目氟碳铈矿的浸出速率大约是其他3组的3倍。
[0027]
实施例3
[0028]
将0.25g氟碳铈矿分别加入0.5g黄铁矿，100ml无铁9k培养基中；100ml添加了feso4·
7h2o的9k培养基中，feso4·
7h2o与0.5g黄铁矿的铁含量相等；以及100ml含有fe2(so4)3的9k培养基中，fe2(so4)3与0.5g黄铁矿的铁含量相等，并对前两组接种acidithiobacillus ferrooxidans后一起放在30℃，160rpm的摇床内反应30d。稀土的浸出效果如图5所示，含有fe2(so4)3的9k培养基，在初始阶段就含有大量的fe
3+
可以与氟碳铈矿络合促进酸解过程，因此在初始阶段浸出速率很快，但在6天之后浸出速率逐渐变小。在有feso4·
7h2o的9k培养基中，acidithiobacillus ferrooxidans可以快速的将fe
2+
氧化成fe
3+
，因此浸出速率高于黄铁矿组，但在10天之后黄铁矿组与这组的浸出速率基本相等。
[0029]
实施例4
[0030]
将acidithiobacillus ferrooxidans接种在有0.5g黄铁矿和100ml无铁9k培养基中，以及接种在100ml含有feso4·
7h2o的9k培养基中，feso4·
7h2o与0.5g黄铁矿的铁含量相等，并一起放在30℃，160rpm的摇床内一直培养。如图6所示，acidithiobacillus ferrooxidans初始在含有feso4·
7h2o的9k培养基中生长迅速，但随着fe
2+
被完全消耗，菌密度迅速降低，并在后续呈现缓慢降低的态势，而acidithiobacillus ferrooxidans在含有黄铁矿的9k培养基中，虽然在最初生长较为缓慢，但可以在黄铁矿中一直缓慢浸出铁离子，可以在100多天内保持一个较高的菌密度，并为稀土矿物的浸出持续产酸，具有较强的生命力以及自适应性。
[0031]
对所公开的实施例的上述说明具有较佳的浸出效果，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。