專利名稱：一株常溫嗜酸浸礦菌及其用于浸出廢舊線路板中金屬的兩步浸出方法
技術領域：
本發明涉及到一株常溫嗜酸浸礦菌及其用于浸出廢舊線路板中金屬的浸出方法， 利用該菌種通過將溶液中Fe"氧化為Fe、然后F^+來氧化廢舊線路板中金屬，使金屬單質 溶解為金屬離子，為提高浸出過程的效率，本專利發明了兩步浸出廢舊線路板中金屬的方 法。
背景技術：
廢棄線路板中僅銅的含量即高達20%，另外還含有鋁、鐵等金屬及微量的金、銀、 鉑等稀貴金屬。因而電廢棄物具有比普通城市垃圾高得多的價值。采用生物技術提取廢舊 印刷線路板中的金等貴金屬，具有工藝簡單、費用低、操作方便的優點。但是在研究中發現， 浸出過程中，細菌在加入線路板的培養液中生長緩慢，且出現pH值上升3 4之間的現象， 這不利于細菌的生長，且使得線路板中金屬的浸出速率降低。因此，有必要提供一種方法來 解決這種問題，以提高浸出速率。
發明內容
本發明的第一個目的是提供一株常溫嗜酸浸礦菌； 本發明的第二個目的提供一種方法，這種方法不同于將細菌浸出劑加入到線路板 粉末中，它是將線路板粉末加入到培養成熟的菌液中，該方法的特點是細菌培養和細菌浸 出兩個過程分開進行，避免了細菌在線路板環境中生長不利的劣勢，提高浸出線路板中金 屬的速率。 本發明的第三個目的是提供一種在浸出過程中加入的礦石(FeS2精礦)，該礦石 (Fe^精礦)保證浸出過程中需要的鐵源，同時該礦石在細菌作用下產生的酸會對浸出過程 中PH值的變化產生平衡作用。 為實現上述目的，本發明采取以下設計方案，它包括以下步驟
(1)適于浸出廢舊線路板中金屬的菌種的獲得 本發明所用菌種為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，名稱為Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI，保藏登記號為CCTCC No :M207159，保藏日2007年10月16日，在 取得該菌種之后，在PH值為1. 5 2. 5的含有重金屬離子(CU2+、Zn2+、Sn2+、Al3+、pb2+、Ni2+、 Ag+)的9K培養液中進行細菌適應性馴化培養2 5次。線路板中含以上各種重金屬的量 分別為Cu :15 25%、Zn :1. 5 3%、 Sn :3 5%、A1 :1 3%、Pb :1. 5 3%、Ni :1 3%、Ag :0. 005 0. 05%。根據浸出時加入線路板的濃度為30 50g/L，9K培養液中重金 屬的濃度分別設為Cu2+ :5 20g/L、 Zn2+ :0. 5 3g/L、 Sn2+ :1 3g/L、 Al3+ :0. 5 3g/L、 pb2+ :0. 5 3g/L、Ni2+ :0. 5 3g/L、Ag+ :0. 002 0. 05g/L。根據加入線路板的濃度進行然 后逐級放大培養2 5次。其中細菌接種量為培養物總體積的10 30%，獲得菌濃度為 107 109個/ml的適應性馴化浸礦菌，其生長溫度在30 35t:，pH在1. 5 2. 5之間，該菌對抗重金屬性強，隨后用于進行廢舊線路板的生物浸出。(馴化重金屬離子的種類可根據 線路板中所含重金屬進行選擇，馴化濃度量按以上量進行)，實際浸出時，根據線路板中所 含有的重金屬種類，選擇對細菌進行重金屬馴化，對含有的重金屬馴化的濃度仍按以上濃 度進行設定。(2)對廢舊線路板的處理 首先手工破碎成小于70mm小塊，然后依次送入通用切割研磨機和可變速高速旋 轉粉碎機進行兩級粉碎，最終得到粒度為-0. 5mm的粉碎產物。
(3)對浸出過程進行第一步，氧化亞鐵硫桿菌的培養 將常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI)接種到在9K培養液，接 種量其中細菌接種量為培養物總體積的10 20%，在培養箱中培養3 4天，溫度為30 35。C，轉速為150 160rpm， pH設定為1. 7 2. 0。當培養液中的氧化還原電位500 600mv(Vs. SCE，是指所測量的氧化還原電位值是相對于標準甘汞電極的測量值)時，培養 液中菌數在K)7個/ml以上，Fe3+濃度在6 7g/L，此時，浸出過程第一步結束。
(4)浸出過程第二步 為保證在浸出過程中由于加入廢舊線路板粉末導致浸出液pH上升得到平衡和浸 出過程中產生溶液鐵的損失，在第一步中培養好的成熟菌液中加入3 10g/L的FeS2精礦。 FeS2精礦在細菌的作用下發生以下反應，
<formula>formula see original document page 4</formula> 產生的F^+可以補充鐵源，H+可以平衡pH值的上升。 然后，將破碎好的廢舊線路板粉末加入到以上培養液中，加入濃度為30 50g/L。 在搖床里進行浸出反應，浸出時間為3 10天。
浸出過程中的反應式如下，
<formula>formula see original document page 4</formula> 浸出反應結束后，超過90 %的Al、 Cu、 Ni、 Zn被浸出。 本發明的效果是除了有利于環保外，還可以用來回收廢舊線路板中的貴重金屬 資源，平衡了廢舊線路板粉末加入到培養液中出現的pH值的上升，提高了細菌浸出廢舊線 路板的處理量，同時也提高了浸出效率，并且使由于浸出過程中出現沉淀現象導致損失的 Fe得到了補充。
圖1為本發明一種實施例的工藝流程框圖。 如圖1所示，l為實驗所用的常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI，保藏登記號為CCTCC No :M207159，保藏日2007年10月16日，)， 將其進行復壯、重金屬的馴化工序2，然后進行放大培養3，得到成熟菌液4，流程到這里為 第一步培養細菌，以后為第二步浸出過程，選取廢舊線路板5，對廢舊線路板進行破碎6，7為黃鐵礦精礦，工序8在成熟菌液中加入廢舊線路板粉末和黃鐵礦，進入線路板浸出工序 9，將浸出后的液體進行固液分離工序10，分離得到的浸出渣11，分離得到的浸出液體12進 行回收金屬工序13，獲得金屬產品14，剩下含Fe2+和細菌的尾液15進行細菌再生工序16， 細菌再生后返回工序8循環浸出。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明進行進一步說明
實施例1 該方法應用于以線路板生產過程中產生的邊角料為浸出處理原料，該種廢棄線路 板中銅的含量最高，為25. 06%，其中含有其它金屬Fe :0. 66%， Pb :0. 80%。
(1)常溫嗜酸菌的復壯及馴化培養 對常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI，保藏登記號為CCTCCNo : M207159，保藏日2007年10月16日)在pH值為1. 7 2. 0的9K培養液中進行細菌適應 性馴化轉接培養4次。該種線路板中銅含量最高25. 06%，對細菌進行重金屬馴化時，加入 的Cu"濃度為5 20g/L，線路板中其它金屬的含量很低，不需進行馴化，馴化時每次細菌 接種量為培養物總體積的20% ，培養溫度30 35°C 。最終獲得復壯菌濃度大于107個/ml 的適應性馴化低溫浸礦菌，抗Cu2+能力大于20g/L，菌液電位達到600 (mv， Vs. SCE)。該菌液 即可接入培養液中進行培養然后進行線路板的浸出。
(2)對廢舊線路板破碎和進行細菌的放大培養 將廢舊線路板通用切割研磨機和可變速高速旋轉粉碎機進行兩級粉碎，最終得到 粒度為-0. 5mm的粉碎產物。將常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI)接種 到在9K培養液放大培養1次，接種量為培養物總體積的10 20%，在培養箱中培養3 4 天，溫度為30 35"，轉速為150 160rpm， pH設定為1. 7 2. 0。當培養液中的氧化還 原電位500 600mv(Vs. SCE，是指所測量的氧化還原電位值是相對于標準甘汞電極的測量 值)時，培養液中菌數在107個/ml以上，Fe3+濃度在6 7g/L，此時，浸出過程第一步結束。
(3)進行浸出第二步 在第一步中培養好的浸出液中加入3 10g/L的FeS2精礦。然后將破碎好的廢
舊線路板粉末加入到以上成熟菌液中，加入濃度為30g/L。在搖床里進行浸出反應，浸出條
件為溫度為30 35"，轉速為150 160rpm， pH設定為1. 7 2. 0。在浸出過程中，浸出
液中的電位會發生下降，下降到300 400mv。當浸出液中電位上升到500mv后，第二步基
本結束。對浸出液中Cu2+進行分析計算發現，有超過90X的Cu被浸出。將浸出液進行固
液分離，固體返回再次浸出，提高浸出率，液體進行金屬的回收和細菌再生。 本發明的效果是除了有利于環保外，還可以用來回收廢舊線路板中的貴重金屬
資源，平衡了廢舊線路板粉末加入到培養液中出現的pH值的上升，提高了細菌浸出廢舊線
路板的處理量，同時也提高了浸出效率，并且使由于浸出過程中出現沉淀現象導致損失的
Fe得到了補充。
權利要求
一株常溫嗜酸浸礦菌，其特征在于名稱為Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI，保藏登記號為CCTCC NoM207159，保藏日2007年10月16日，保藏單位中國國家典型培養物保藏中心，地址武漢大學內。
2. —種用常溫嗜酸浸礦菌浸出廢舊線路板中金屬的兩步浸出方法，其特征在于它包括(1) 將常溫嗜酸浸礦菌，該菌保藏號CCTCC No :M207159，經復壯、馴化培養，獲得適應 性的菌種；(2) 將適應的細菌接入到9K培養液中進行放大培養得到成熟菌液；(3) 浸出前，在(2)中培養好的成熟菌液中加黃鐵礦精礦；(4) 將破碎好的廢舊線路板粉末加入到(3)中的成熟菌液中進行浸出；(5) 浸出液進行固液分離和金屬回收。
3. 根據權利要求2所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的嗜酸常溫 菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI)的復壯、馴化培養條件為在9K培養液中加 入重金屬離子進行細菌適應性馴化培養，然后逐級放大培養，其中細菌接種量為培養物總 體積的10 30%，馴化重金屬離子的種類可根據線路板中所含重金屬進行選擇，得菌濃度 為107 1(f個/ml的適應性馴化浸礦菌，其生長溫度在30 35t:，pH在1.7 2. 5之間。
4. 根據權利要求2所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于加入重金屬離子 為CU2+、Zn2+、Sn2+、Al3+、pb2+、Ni2+、Ag+重金屬的濃度分別設為Cu2+ :5 20g/L、Zn2+ :1 3g/ L、 Sn2+ : 1 3g/L、 Al3+ : 1 3g/L、 pb2+ : 1 3g/L、 Ni2+ : 1 3g/L、 Ag+ :0. 005 0. 05g/L。
5. 根據權利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的細菌 適應性馴化培養的轉接次數為3 6次。
6. 根據權利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的成熟 菌液為放大培養馴化菌到溶液中電位達到500 600mV，培養液中菌數在107個/ml以上， Fe3+濃度在6 7g/L。
7. 根據權利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的在成 熟菌液中加入FeS2精礦的濃度為3 10g/L，在浸出前加入。
8. 根據權利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的破碎 的廢舊線路板的粒徑為小于0. 5mm。
9. 根據權利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的在培 養液中加入廢舊線路板粉末的濃度為30 50g/L。
10. 根據權利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于加入線路板 粉末后，浸出過程進行到浸出液電位達到500mV左右時結束。
全文摘要
本發明提供一株常溫嗜酸浸礦菌及其浸出線路板中金屬的兩步浸出方法，常溫嗜酸菌種名稱為Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI，保藏登記號為CCTCC NoM207159，保藏日2007年10月16日，保藏單位中國國家典型培養物保藏中心，地址武漢大學內。一種廢舊線路板中金屬的兩步浸出方法為常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI)的復壯馴化和放大培養，馴化菌的培養以得到富集細菌和Fe3+的富集液，浸出前在得到的富集液中加入FeS2精礦，以平衡浸出過程中pH值上升和補充鐵源，將廢舊線路板粉末加入到富集液中進行浸出并固液分離和回收金屬。本發明優點除了有利于環保外，還可以用來回收廢舊線路板種的貴重金屬資源，平衡了廢舊線路板粉末加入到培養液中出現的pH值的上升，提高了細菌浸出廢舊線路板的處理量，同時也提高了浸出效率，并且使由于浸出過程中出現沉淀現象導致損失的Fe得到了補充。
文檔編號C22B3/00GK101748084SQ200810240058
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優先權日2008年12月17日
發明者徐政, 楊濤, 溫建康, 黃松濤 申請人:北京有色金屬研究總院