专利名称：微生物预氧化堆浸提金工艺及所使用的细菌放大培养装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种借助微生物用氰化法从矿石中提取贵重金属的工艺及该工艺所使用的一种微生物培养装置，更具体地说是一种微生物预氧化堆浸提金工艺及所使用的细菌放大培养装置。
氰化堆浸提金工艺是用于对低品位矿石进行提金的一种工艺方法，在现有技术中，此种工艺方法仅适用于含金氧化矿石或非包裹型金矿石及废料，而对硫化矿物(例如黄铁矿、砷黄铁矿等)包裹金型金矿石则需要采用预处理技术预氧化后方可使用堆浸技术回收其中的金，已有的预氧化法主要有培烧氧化法，但这种方法的缺点是第一，处理成本过高；第二，易产生环境污染，往往会释放大量的As2O3、SO2等有害气体；第三，鉴于以上两个原因，堆浸的预氧化法一般很少使用，从而使大量硫化物包裹低品位金矿资源未得以开发利用。
本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的缺点而提供一种生产成本低、环保效果好、从而能够使硫化物包裹低品位金矿资源得以开发利用的微生物预氧化堆浸提金工艺；同时提供一种该工艺所使用的细菌放大培养装置，以使得所使用微生物能够达到规模生产所要求的数量。
为完成上述发明目的，本发明所提供的技术解决方案是，一种微生物预氧化堆浸提金工艺，其特征在于①矿石破碎加工对欲采用微生物预氧化堆浸提金工艺的含金矿石，利用破碎设备进行破碎加工，若原矿石粒度过细，则可使用制粒机进行制粒加工；②矿石筑堆将加工好的矿石采用机械或人工方式，构筑成棱台形矿堆，然后在矿堆表面均匀架设布液管道；③矿堆酸洗对已构筑好的矿堆，首先喷洒清水，使其吸水饱和，然后喷洒稀硫酸溶液，使整堆矿石PH值达到2.0；④制备菌液在进行矿堆酸洗的同时，对采集的氧化亚铁硫杆菌菌种液，在现场制备出浓度为106个/ml以上的氧化亚铁硫杆菌溶液；⑤微生物氧化对已酸化处理的矿堆，喷洒浓度达106个/ml以上的氧化亚铁硫杆菌溶液，使矿石中的载金硫化矿物在细菌作用下进行氧化；⑥介质转换对经微生物氧化处理后的矿堆，停喷细菌溶液，将酸性菌液排放，并继续用酸性水洗矿堆至铁浓度明显降低后，再向矿堆喷洒中性清水，使矿堆场口流出液PH值上升至4以上，然后用PH＝10～12氢氧化钠溶液淋洗，使矿堆PH＝10～11；⑦氰化浸金矿堆转化成碱性后，用氰化钠喷淋浸金；⑧活性炭吸附氰化浸出的含金溶液，用活性炭进行吸附；⑨金回收对载金炭进行处理，生产出合质金；⑩尾渣、尾液环保处理对氰化提金后的矿堆及贫液进行处理，尾渣存入尾矿坝，贫液排放。
上述技术解决方案中的制备菌液一般是采用细菌放大培养装置在现场进行三级放大鼓气法培养或多级放大鼓气法培养。
上述技术解决方案中的微生物氧化一般要求氧化过程中的PH值在1.8～2.2，温度25℃～35℃之间，时间一般为50～80天，基本以室内前期试验确定的时间为准。
本发明还为了实施上述工艺，专门设计了一种用于现场制备菌液的细菌放大培养装置，其特殊之处在于包括①第一级放大培养装置，该装置具有培养桶1，充气管2设置在培养桶1的中部，碎泡管17位于充气管2的下端，絮状细菌寄生树16设置在充气管2的外侧，出液管15连接在培养桶(1)的底部；②第二级放大培养装置，该装置具有培养桶9，培养桶9上设有送液管10，该管通过水泵5与出液管15相连，充气管11位于培养桶9的中部，其下端设置在一个位于培养桶9底部的碎泡箱19上，出液管12连接在培养桶9的底部；③第三级放大培养装置，该装置具有一个培养池7，培养池7上设有输液管6，该管通过水泵8与出液管12相连，碎泡管21均匀布置在培养池7的底部，充气管22与碎泡管21相连；④送气装置，该装置由一个空压机4以及与空压机4相接的送气管3组成，送气管3与充气管2、11、22相连。
上述第一级放大培养装置中所述的培养桶1、充气管2、碎泡管17及出液管15可以使用PVC塑料制成，也可使用其它无毒、抗酸的材料或金属材料制成；所述的絮状细菌寄生树16可以由PVC塑料或其它无毒、抗酸的塑料、化纤等絮状物制成。
考虑到上述第二级放大培养装置中所述的培养桶9需要具备较高的强度，因而该培养桶可以采用钢质桶体内涂耐酸涂层18构成；其余部分可采用无毒、抗酸的材料或金属材料制成。
上述第三级放大培养装置中所述的培养池7，因其体积较大且需要的强度较高，可以采用钢筋混凝土池体内涂耐酸涂层20构成，该池在现场实际制作时可以同堆浸工艺中所使用的富液池作为一个构筑，即既可作为培养池使用，又可作为富液池使用；其余部分可采用无毒、抗酸的塑料或金属材料等制成。
附面说明如下
图1是本发明微生物预氧化堆浸提金工艺的一个现场实施基本流程图；图2是本发明细菌放大培养装置一个实施例的结构示意图；图3是该实施例第一级放大培养装置的一个剖视结构示意图；图4是图3的A-A剖视图；图5是该实施例第二级放大培养装置的一个剖视结构示意图；图6是图5的B-B剖视图；图7是该实施例第三级放大培养装置的一个结构示意图；图8是图7的C-C剖视图；图9是图7的D-D剖视图。
参见图1，本发明微生物预氧化堆浸提金工艺的一个现场实施工艺过程如下①矿石破碎加工对欲采用微生物预氧化堆浸提金工艺的原矿用鄂式破碎机或其它破碎设备进行破碎，加工成-10毫米的碎块。
②矿石筑堆将加工好的矿石，采用手推车平行推移法筑堆，矿堆呈长方棱台形，顶部保持水平，并在矿堆表面按4×4米网格架设布液管道。
③矿堆酸洗在微生物预氧化前，首先用清水喷头对矿堆进行清洗、湿润，达到饱和后，停止清洗，并空干矿堆大部分水；然后在贫液池中配制出0.10％的硫酸溶液，调整PH＝1.5～2.0，用耐酸水泵将硫酸液泵入矿堆，场口流出液补加酸后，继续喷淋酸洗，直至场口PH值达到1.8～2.0后，将酸液排放。
采用此步骤的目的在于使矿堆具备一个适于微生物生存及氧化的偏酸性环境。
④制备菌液在对矿堆进行酸洗的同时开始制备菌液。
a)采集菌种在不同地点采集以氧化亚铁硫杆菌为主体的菌种四个；b)菌种的筛选对采集的菌种在室内活化的基础上，用矿区粉末矿石对上述四种的适应性和效果进行摇瓶筛选试验，观察其中铁浓度的变化比值，最后采用从原矿石矿区坑道酸性水中采集的2个混合菌种作为工作菌种液；c)菌种的培养将选用的工作菌种液采用空气浴摇床连续振荡活化培养。其主要技术参数如下培养基(NH4)2SO40.45g/LK2HPO40.15g/LKCl 0.05g/LMgSO4·2H2O 0.50g/LCa(NO3)2·2H2O 0.01g/L能源FeSO4·7H2O(±50g/L)；含硫矿粉(少量)PH值1.8～2.2温度25℃～35℃振荡时间48小时接种量10～20％
产量2.5～3.0升/天菌种数量106～107个/mld)现场放大培养在室内培养的基础上，现场采用本发明所提供的细菌放大培养装置进行三级放大鼓气法培养，第一级的培养容积0.08×4m3、产量0.16m3/d、菌种数量107个/ml，第二级的培养容积0.20×4m3、产量0.40m3/d、菌种数量107个/ml，第三级的培养容积20～30m3、产量7～10m3/d、菌种数量107个/ml。
经以上步骤即可制备出浓度达107个/ml以上的氧化亚铁硫杆菌溶液用于现场生产使用。
⑤微生物氧化对已酸化处理的矿堆，用布液管道喷洒浓度达107个/ml的氧化亚铁硫杆菌溶液，使矿石中的载金硫化矿物在细菌作用下开始氧化 细菌氧化过程中，要求PH值在1.6～2.2，温度在25℃～35℃，并按培养基的配方添加营养液。
喷洒过程中菌液接种量10～20％，时间52天，该时间根据室内前期试验中矿石氧化后铁(Fe3+)浓度来确定。
⑥介质转换对经微生物氧化已达要求的矿堆，停喷细菌溶液，将酸性菌液排放，并继续用酸性水洗矿堆至铁浓度明显降低(由11967mg/L降至327mg/L)后，再向矿堆喷洒PH=7的中性清水，使矿堆场口流出液PH值上升至4～5，然后用PH＝10～12氢氧化钠溶液淋洗，使矿堆PH＝10～11。
⑦氰化浸金矿堆转化成碱性后，用0.05％氰化钠喷淋浸金，喷淋强度10～20升/米2·小时，PH＝10，喷淋时间一般为30～60天，该时间由试验确定。
⑧活性炭吸附氰化浸出的含金溶液，用6～12目活性炭进行吸附，被吸附金的溶液(贫液)，补加氰化钠和氢氧化钠后，返回继续喷淋。
⑨金回收对载金炭，采用解吸、电解设备进行加工，生产出合质金。
⑩尾渣、尾液环保处理氰化尾渣采用空气氧化、曝晒法处理，最后存入尾矿坎；氰化浸出后的贫液，加入15倍量漂白粉处理后排放；酸处理和预氧化后的酸液排放，采用稀湿法进行。
上述实施例中的培养基还可采用如下配方(NH4)2SO40.60g/LK(OH) 0.10g/LH3PO40.20g/LMgSO4·2H2O 0.35g/LCaCl20.02g/L上述工艺过程中的①、②、⑦、⑧、⑨、⑩步骤与现有堆浸提金工艺中的相应步骤基本相同，实施本发明时可参照这些相应步骤进行、实施本发明时的矿堆场地处理及储液池(富液池及贫液池)的构筑也与已有堆浸工艺基本相同，但应使其具有耐酸性，这样在制备菌液及微生物氧化阶段可将富液池作为第三级放大培养装置中的培养池7使用，在矿堆酸洗阶段将富液池及贫液池可作为酸池使用，在氰化浸金阶段则可作为富液池及贫液池使用，从而可降低场地造价。
参见图2～图9，该实施例中的细菌放大培养装置包括①第一级放大培养装置，该装置具有4个由PVC材料制成的培养桶1，每个桶的体积为0.08m3，每个培养桶1的中部设置一个PVC充气管2，其下部设有气孔，构成碎泡管17，充气管2的外侧设有用PVC制成的絮状细菌寄生树16，PVC出液管15连接在培养桶1的底部，其上设有控制阀14；②第二级放大培养装置，该装置具有4个培养桶9，该培养桶9由钢质桶体内涂耐酸涂层18构成，每个桶的体积为0.20m3，其上各设有一个送液管10，该管上设有控制阀，并通过水泵5与出液管15相连，每个培养桶9的中部设置一个PVC充气管11，该管的下端设置在一个位于培养桶9底部的PVC碎泡箱19上，箱的上部均匀开设有气孔，出液管12连接在培养桶9的底部，其上设有控制阀13；③第三级放大培养装置，该装置具有一个培养池7，该池由钢筋混凝土池体内涂耐酸环氧树脂涂层20构成，池的体积为20～30m3，该池在微生物氧化结束后的氰化浸金阶段则作为富液池，培养池7上设有输液管6，该管通过一个水泵8与出液管12相连，培养池7的底部均匀布置有PVC碎泡管21，该碎泡管21与充气管22相连；④送气装置，该装置由一个空压机4以及与空压机4相接的送气管3组成，送气管3分别与上述三级放大培养装置中的充气管2、11、22相接。
使用时将室内选育培养好的菌种按10～20％接种量转入第一级放大培养装置的培养桶1中，在培养营养液中培养，当细菌数量大于107个/ml后，以25％接种量转入第二级放大培养装置的培养桶9中，并按与前一装置相同条件对细菌进行培养，当细菌数量达到107个/ml以上后，以10～15％接种比例转入第三级放大培养装置的培养池7中继续扩大培养，当细菌数量达到107个/ml后，可开始向矿堆上喷淋，进行微生物氧化处理，在处理过程中应不停的向培养桶1、9及培养池7中加入营养液，并使用送气装置向培养桶1、9及培养池7中送入经过滤后的空气。
结合上述实施例可以看出，本发明具有如下优点1、采用此工艺可以使硫化物包裹的低品位金矿资源得以开发，就目前探明储量来看，在我国可以使约占1/3总储量的难浸金矿得以利用；2、可显著提高金的回收率，采用此工艺可使硫化物包裹矿中金的浸出率由未进行预氧化时的20～30％提高到60％以上；3、采用此工艺比采用培烧氧化法的生产投资及生产成本明显降低；4、其环保效果好，可避免As2O3、SO2等有毒有害气体对大气的污染；5、采用本发明所提供的工艺及细菌放大培养装置可有效的培养出适于工业化规模生产的菌液，从而实现堆浸提金工艺的微生物预氧化；6、本发明所提供的细菌放大培养装置采用三级培养，其结构简单、且第三级放大培养装置中的培养池可使用富液池，因而使生产投资大大降低。
权利要求
1.一种微生物预氧化堆浸提金工艺，其特征在于①矿石破碎加工对欲采用微生物预氧化堆浸提金工艺的含金矿石，利用破碎设备进行破碎加工，若原矿石粒度过细，则可使用制粒机进行制粒加工；②矿石筑堆将加工好的矿石采用机械或人工方式，构筑成棱台形矿堆，然后在矿堆表面均匀架设布液管道；③矿堆酸洗对已构筑好的矿堆，首先喷洒清水，使其吸水饱和，然后喷洒稀硫酸溶液，使整堆矿石PH值达到2.0；④制备菌液在进行矿堆酸洗的同时，对采集的氧化亚铁硫杆菌菌种液，在现场制备出浓度为106个/ml以上的氧化亚铁硫杆菌溶液；⑤微生物氧化对已酸化处理的矿堆，喷洒浓度达106个/ml以上的氧化亚铁硫杆菌溶液，使矿石中的载金硫化矿物在细菌作用下进行氧化；⑥介质转换对经微生物氧化处理后的矿堆，停喷细菌溶液，将酸性菌液排放，并继续用酸性水洗矿堆至铁浓度明显降低后，再向矿堆喷洒中性清水，使矿堆场口流出液PH值上升至4以上，然后用PH＝10～12氢氧化钠溶液淋洗，使矿堆PH＝10～11；⑦氰化浸金矿堆转化成碱性后，用氰化钠喷淋浸金；⑧活性炭吸附氰化浸出的含金溶液，用活性炭进行吸附；⑨金回收对载金炭进行处理，生产出合质金；⑩尾渣、尾液环保处理对氰化提金后的矿堆及贫液进行处理，尾渣存入尾矿坝，贫液排放。
2.根据权利要求1所述的微生物预氧化堆浸提金工艺，其特征在于所述的制备菌液是采用细菌放大培养装置在现场进行三级放大鼓气法培养。
3.根据权利要求1或2所述的微生物预氧化堆浸提金工艺，其特征在于所述微生物预氧化过程中的PH值在1.8～2.2，温度在25℃～35℃之间，时间为50～80天。
4.一种如权利要求1所述的微生物预氧化堆浸提金工艺中制备菌液所使用的细菌放大培养装置，其特征在于，它包括①第一级放大培养装置，该装置具有培养桶(1)，充气管(2)设置在培养桶(1)的中部，碎泡管(17)位于充气管(2)的下端，絮状细菌寄生树(16)设置在充气管(2)的外侧，出液管(15)连接在培养桶(1)的底部；②第二级放大培养装置，该装置具有培养桶(9)，培养桶(9)上设有送液管(10)，该管通过水泵(5)与出液管(15)相连，充气管(11)位于培养桶(9)的中部，其下端设置在一个位于培养桶(9)底部的碎泡箱(19)上，出液管(12)连接在培养桶(9)的底部；③第三级放大培养装置，该装置具有一个培养池(7)，培养池(7)上设有输液管(6)，该管通过水泵(8)与出液管(12)相连，碎泡管(21)均匀布置在培养池(7)的底部，充气管(22)与碎泡管(21)相连；④送气装置，该装置由一个空压机(4)以及与空压机(4)相接的送气管(3)组成，送气管(3)与充气管(2)、(11)、(22)相连。
5.根据权利要求4所述如权利要求1所述的微生物预氧化堆浸提金工艺中制备菌液所使用的细菌放大培养装置，其特征在于所述第二级放大培养装置中的培养桶(9)是由钢质桶体内涂耐酸涂层(18)构成。
6.根据权利要求4或5所述如权利要求1所述的微生物预氧化堆浸提金工艺中制备菌液所使用的细菌放大培养装置，其特征在于所述第三级放大培养装置中的培养池(7)是由钢筋混凝土池体内涂耐酸涂层(20)构成。
7.根据权利要求6所述如权利要求1所述的微生物预氧化堆浸提金工艺中制备菌液所使用的细菌放大培养装置，其特征在于所述第三级放大培养装置中的培养池(7)同时是氰化浸金阶段中所使用的富液池。
全文摘要
本发明涉及一种借助微生物用氰化法从矿石中提取贵重金属的工艺及其所使用的一种微生物培养装置，主要解决已有工艺处理成本高、易产生环境污染等缺点。所述工艺的特点是在已有工艺中增加了矿堆酸洗、制备菌液、微生物氧化、介质转换等工序。所述装置是由三级放大培养装置和送气装置组成，可有效培养出适于工业化规模生产的氧化亚铁硫杆菌菌液。本发明可适于对各种硫化物包裹低品位金矿石进行堆浸提金，金的浸出率可达60％。
文档编号C21D9/08GK1121116SQ95106838
公开日1996年4月24日 申请日期1995年6月7日 优先权日1995年6月7日
发明者范守龙, 王金祥 申请人:陕西省地质矿产局第三地质队