CN103509946B - 一种采用微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种采用微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，该方法利用硫酸盐还原菌还原硫酸盐的方法来产出硫化氢，并利用它作为氧化型镍矿的硫化剂，通过调节温度、硫化剂用量、pH值等手段来进行氧化型镍矿的表面硫化，再利用浮选技术处理硫化矿，从而达到有效处理低品位氧化型镍矿的目的。本发明该方法处理成本低，工艺简单易于操控，环境污染小，有价金属离子回收率高，具有极好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域。特别涉及一种采用微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，其是利用硫酸盐还原菌（SRB，sulfate reducing bacteria）的微生物法对低品位氧化型镍矿进行硫化处理的工艺方法。
背景技术
针对氧化矿难以浮选回收的问题，有研究者提出可以先对氧化矿进行硫化处理，然后再进行浮选。硫化是使非硫化矿物表面转变为似硫化物表面的湿法处理过程，该法是一种处理氧化了的硫化矿的有吸引力的方法。用硫化法浮选氧化铜钴矿物已有成功的先例，欧乐明等针对刚果(金)某难选氧化铜钴矿的高氧化率、高结合率、泥化严重、有害杂质钙镁含量高的特点，制定了不经脱泥，先浮选硫化铜钴矿、后硫化浮选氧化铜钴矿的原则流程，总铜回收率达到87.03%，同时回收53.96%的伴生金属钴。硫化浮选采用的硫化剂主要是硫化钠，在活化氧化矿时，硫化钠的消耗较大（一般每吨矿石用量在几十克到一公斤），造成生产成本较高，残余的硫化钠进入选矿废水也给尾矿处理带来困难。而且由于硫化钠在空气中不稳定，易潮解，撞击或急热能引起爆炸，其生产储运难度较大，导致其应用范围难以扩大，而且主要用于铜矿，很少有研究涉及到镍、锌等氧化矿的浮选回收。
利用SRB细菌还原硫酸盐的方法产生硫化氢，作为氧化型镍矿硫化浮选的硫化剂，具有成本低、易于操作、环境污染小的优点，是很有潜力的处理方法。硫酸盐还原菌可以利用有机物作为电子供体，将SO4 2-还原转化为HS-或H2S，目前主要应用于矿山酸性废水等含重金属硫酸盐废水处理，被认为是一种很有发展前景的绿色技术。
本发明利用矿冶企业的高浓度硫酸盐废水，采用细菌还原硫酸盐的方法生产矿物硫化剂，对氧化型硫化镍矿进行硫化处理。
发明内容
本发明的目的，是提供一种采用微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，该方法具有易于操控、处理成本低、环境污染小等优点。
为达到上述发明目的，本发明采取以下技术方案：一种采用微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，该方法的步骤如下：
步骤（1）、将低品位氧化型镍矿原矿破碎、磨矿至矿浆粒度100~300目占70~90%，配成固含量20%的矿浆；
步骤（2）、硫酸盐还原菌固定化培养：在硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中填充多孔材料作为固定化载体，硫酸盐还原菌的接种量为体积比10%~50%，用含高浓度硫酸盐的矿冶废水作为硫酸盐还原菌的硫酸根来源，用蠕动泵从反应器底部连续泵入其中，进液流量为1~3mL·min-1，进液培养基中硫酸盐的浓度周期性地逐渐提高，硫酸盐转化率达到80%以上，每次提高0.5g·L-1，培养基中的化学需氧量也相应提高，维持进液培养基中COD/SO4 2-比值恒定不变；
步骤（3）、氧化型镍矿的硫化改性：当硫酸盐还原菌产硫化氢反应器启动成功且稳定运行后，总的硫化物产量持续稳定在约400mg/L以上时，将硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中的出口液打入硫化反应器进行化学反应；控制反应温度为40~70°C，反应的pH值为3~10，反应时间1小时，完成镍浮选回收。
优选的，硫酸盐还原菌的菌种活化及放大培养时的培养基成分为：K2HPO4为0.5g·L-1；NH4Cl为1.0g·L-1；CaSO4为1.0g·L-1；K2SO4为0.8g·L-1；乳酸钠（C3H5O3Na）为3.5g·L-1；MgSO4·7H2O为2.0g·L-1；酵母浸膏粉为1.0g·L-1；抗坏血酸（C6H8O6）为0.1g·L-1；巯基乙酸（C2H4O2S）为0.1g·L-1。
优选的，采用填充床作为硫酸盐还原菌固定化培养反应器，用多孔材料填充在反应器内部作为硫酸盐还原菌的固定化载体；反应器底部由蠕动泵连续打入新鲜培养基，硫酸盐还原菌的接种量为体积比10%~50%，培养温度通过加热带及温控设备维持在25~35°C。
本发明的原理在于：
采用微生物法，利用硫酸盐还原菌还原硫酸盐的方法来产出HS-，并利用它作为氧化型镍矿的硫化剂，通过调节温度、硫化剂用量、pH值等手段来进行氧化型镍矿的表面硫化，再利用浮选技术处理硫化矿，从而达到有效处理低品位氧化型镍矿的目的。
本发明涉及的工艺主要包括两个部分：（1）硫酸盐还原菌产HS-；（2）氧化型镍矿硫化。其中第一部分主要是利用SRB产生含高浓度HS-的溶液。采用填充床作为SRB固定化培养反应器，用多孔材料填充在反应器内部作为SRB的固定化载体。反应器底部由蠕动泵连续打入新鲜培养基，细菌的接种量为10%~50%（V/V），系统反应温度通过加热带及温控设备维持在25~35°C。
第二部分首先将矿物破碎、磨碎至粒级为100~300目，配成矿浆，把配好的矿浆加入到带有搅拌装置的硫化反应器中，加入第一部分产出的高浓度硫化剂溶液，进行化学反应，控制反应的pH值为3~10，反应温度为20~70°C，反应时间1小时以内，然后将硫化反应后的溶液和固体全部加入到浮选设备中进行浮选，加入浮选药剂浮选出硫化矿精矿，镍回收率为50%~70%。
本发明提出一种微生物硫酸盐还原菌还原生产硫化剂用于氧化型镍矿浮选回收的新方法。利用硫酸盐还原菌还原硫酸盐的方法来产出硫化氢，并利用它作为氧化型镍矿的硫化剂，通过调节温度、硫化剂用量、pH值等手段来进行氧化型镍矿的表面硫化，再利用浮选技术处理硫化矿，从而达到有效处理低品位氧化型镍矿的目的。
本发明采用微生物硫化氧化型镍矿强化浮选的工艺具有以下优点：
（1）、本发明将低品位的难处理氧化型镍矿通过生物硫化改性的手段强化浮选，实现了有效利用氧化镍矿资源的目的；
（2）、本发明处理成本低，并通过细菌还原矿冶废水产生硫化剂，达到了以废治废的目的；
（3）、本发明工艺简单易于操控，环境污染小，有价金属回收率高，具有极好的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明微生物法硫化低品位氧化型镍矿的工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例进一步介绍本发明。
实施例1：
取某氧化型镍矿2公斤，进行破碎、磨矿为矿浆粒度-200目占80%，配成20%（固含量）的矿浆。硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中填充聚氨酯泡沫作为固定化载体，细菌的接种量为20%~50%（V/V）。用蠕动泵从反应器底部连续泵入其中，进液流量为1~3mL·min-1，进液培养基中硫酸盐的浓度周期性地逐渐提高（硫酸盐转化率达到80%以上），每次提高0.5g·L-1，培养基中的COD（Chemical oxygen demand，化学需氧量）也相应提高，维持进液培养基中COD/SO4 2-比值恒定不变。当硫酸盐还原菌产硫化氢单元启动成功且稳定运行后，总的硫化物产量持续稳定在约400mg/L以上时，将反应器中的出口液打入硫化反应器进行化学反应。控制反应温度为40~70°C，反应时间1小时，镍浮选回收率为50%~70%。
实施例2：
取某氧化型镍矿若干，进行破碎、磨矿为矿浆粒度-250目占70%，配成20%（固含量）的矿浆。硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中填充改性活性炭材料作为固定化载体，细菌的接种量为10%~30%（V/V）。用蠕动泵从反应器底部连续泵入其中，进液流量为1~3mL·min-1，进液培养基中硫酸盐的浓度周期性地逐渐提高（硫酸盐去除率达到80%以上），当总的硫化物产量持续稳定在约400mg/L以上时，将反应器中的出口液打入硫化反应器进行化学反应。控制反应温度为40~70°C，反应时间1小时，镍浮选回收率为50%~70%。
实施例3：
取某氧化型镍矿若干，进行破碎、磨矿为矿浆粒度-300目占90%，配成20%（固含量）的矿浆。硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中填充聚氨酯泡沫作为固定化载体，细菌的接种量为20%~40%（V/V）。用蠕动泵从反应器底部连续泵入其中，进液流量为2~3mL·min-1，进液培养基中硫酸盐的浓度周期性地逐渐提高（硫酸盐去除率达到80%以上），当总的硫化物产量持续稳定在约400mg/L以上时，将反应器中的出口液打入硫化反应器进行化学反应。控制反应温度为50~70°C，反应时间1小时，镍浮选回收率为50%~70%。
实施例4：
取某氧化型镍矿若干，进行破碎、磨矿为矿浆粒度-180目占90%，配成20%（固含量）的矿浆。硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中填充改性活性炭材料作为固定化载体，细菌的接种量为20%~50%（V/V）。用蠕动泵从反应器底部连续泵入其中，进液流量为2~3mL·min-1，进液培养基中硫酸盐的浓度周期性地逐渐提高（硫酸盐去除率达到80%以上），当总的硫化物产量持续稳定在约400mg/L以上时，将反应器中的出口液打入硫化反应器进行化学反应。控制反应温度为50~70°C，反应时间1小时，镍浮选回收率为50%~70%。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (3)
1.一种采用微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤(1)、将低品位氧化型镍矿原矿破碎、磨矿至矿浆粒度100～300目占70～90％，配成固含量20％的矿浆；
步骤(2)、硫酸盐还原菌固定化培养：在硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中填充多孔材料作为固定化载体，硫酸盐还原菌的接种量为体积比10％～50％，用含高浓度硫酸盐的矿冶废水作为硫酸盐还原菌的硫酸根来源，用蠕动泵从反应器底部连续泵入其中，进液流量为1～3mL·min-1，进液培养基中硫酸盐的浓度周期性地逐渐提高，硫酸盐转化率达到80％以上，每次提高0.5g·L-1，培养基中的化学需氧量也相应提高，维持进液培养基中COD/SO4 2-比值恒定不变；
步骤(3)、氧化型镍矿的硫化改性：当硫酸盐还原菌产硫化氢反应器启动成功且稳定运行后，总的硫化物产量持续稳定在400mg/L以上时，将硫酸盐还原菌产硫化氢反应器中的出口液打入硫化反应器进行化学反应；控制反应温度为40～70℃，反应的pH值为3～10，反应时间1小时，完成镍浮选回收。
2.根据权利要求1所述的微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，其特征在于：硫酸盐还原菌的菌种活化及放大培养时的培养基成分为：K2HPO4为0.5g·L-1；NH4Cl为1.0g·L-1；CaSO4为1.0g·L-1；K2SO4为0.8g·L-1；乳酸钠(C3H5O3Na)为3.5g·L-1；MgSO4·7H2O为2.0g·L-1；酵母浸膏粉为1.0g·L-1；抗坏血酸(C6H8O6)为0.1g·L-1；巯基乙酸(C2H4O2S)为0.1g·L-1。
3.根据权利要求1所述的微生物法硫化低品位氧化型镍矿的方法，其特征在于：采用填充床作为硫酸盐还原菌固定化培养反应器，用多孔材料填充在反应器内部作为硫酸盐还原菌的固定化载体；反应器底部由蠕动泵连续打入新鲜培养基，硫酸盐还原菌的接种量为体积比10％～50％，培养温度通过加热带及温控设备维持在25～35℃。
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