一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法
【專利摘要】一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法，屬于生物冶金【技術領域】，按以下步驟進行：（1）將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到培養基中，制成培養液；（2）調節pH值；通入空氣并攪拌進行培養，制成浸出菌液；（3）將鈾礦石粉加水調成礦漿，用硫酸調pH值后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液；（4）用硫酸調節浸出混合液的pH值；通入空氣并攪拌進行浸出。本發明的方法可以顯著提高鈾的浸出率，并降低酸耗；通過改善浸礦過程動力學，縮短浸出周期，提高浸出率。本發明的方法具有生產成本低、投資少、設備簡單、環境友好等優點。
【專利說明】一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物冶金【技術領域】，特別涉及一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法。
【背景技術】
[0002]鈾是核電及核武器的原料，對國民經濟發展和國防建設具有重要作用。隨著人類對能源需求的不斷擴大，核能作為一種綠色能源，具有很大的發展空間，尤其是在中國。我國鈾礦資源的主要特點是，礦石類型多而復雜，中低品位鈾礦石居多、礦化不均勻、難處理的鈾礦石所占比例較大。近年來，隨著我國核電事業的迅速發展，鈾資源的供需矛盾更加突出；常規的酸法浸出由于存在酸耗大，浸出周期長，對環境不友好，鈾濃度低，回收工藝復雜等問題，而且還需要額外消耗氧化劑，如氯酸鈉、軟錳礦，遠遠不能解決這一問題。因此，要緩解我國鈾資源緊缺的狀況，必須轉換思路，開發一種新技術處理此類礦物迫在眉睫。
【發明內容】
[0003]針對現有酸法浸出鈾礦存在的上述缺陷，本發明提供一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法，通過對氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌進行培養，然后在攪拌條件下進行鈾礦物的浸出，提高鈾的浸出效果。
[0004]本發明的鈾礦石的細菌攪拌浸出方法按以下步驟進行:
1、將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1: (10~20)；
2、用硫酸溶液調節培養液的pH值為1.0~2.0 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養， 空氣通入量按每升培養液為0.01~0.lm3/h，攪拌速度為600~l400rpm，并且控制培養液的溫度為44~60°C，培養液的pH值為.1.0~2.0，培養時間為12~24h，制成浸出菌液；
3、將鈾礦石粉加水調成重量濃度40~50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至1.0~2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的 20~35% ；
4、用硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為1.0~2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.01~0.lm3/h，攪拌速度為600~l400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~60°C，浸出混合液的pH值為1.0~2.0，浸出時間為12~24h。
[0005]上述的鈾礦石粉中粒度≤74 μm的部分占全部鈾礦石粉總重60~90%，鈾的重量含量為0.1~10%。
[0006]上述方法中鈾的浸出率≥99%。
[0007]上述的硫酸溶液的濃度為1~ 2N。
[0008]上述的9K培養基中各成分的濃度為(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]本發明采用的浸礦細菌是由三種細菌組成的混合菌，氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌；這三種細菌以低價鐵和還原態硫為能源，在44°C~60°C的溫度范圍內具有很好的氧化活性。本發明的方法可以顯著提高鈾的浸出率，并降低酸耗；通過改善浸礦過程動力學，縮短浸出周期，提高浸出率。本發明的方法具有生產成本低、投資少、設備簡單、環境友好等優點。
【具體實施方式】
[0010]本發明實施例中采用的氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌購買于中國典型培養物保藏中心。
[0011]本發明實施例中配制硫酸溶液采用的硫酸為分析純試劑，采用的水為去離子水。
[0012]本發明實施例中選用的鈾礦石粉是由礦山開采的鈾礦石經粉碎后形成，其中重量含量2%以上的鈾礦石粉為經人工揀選后再粉碎獲得。
[0013]本發明實施例中采用的9K培養基中各成分的濃度為(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]本發明實施例中測量pH值和電位的設備為PHS-2F型酸度計。
[0015]本發明實施例中制備浸出菌液和浸出時采用帶有攪拌的容器，通過水浴保溫。
[0016]實施例1
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1:10 ;
用濃度為2N的硫酸溶液調節培養液的pH值為1.0 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養，空氣通入量按每升培養液為0.01m3/h，攪拌速度為600rpm，并且控制培養液的溫度為40~60°C，培養液的pH值為l.(T2.0，培養時間為24h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉中粒度≤ 74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量90%，鈾的重量含量為
0.179% ；
將鈾礦石粉加水調成重量濃度40%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至1.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的20% ；
用濃度為2N的硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為1.0-2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.01m3/h,攪拌速度為600rpm，并且控制浸出混合液的溫度為40~60°C，浸出混合液的pH值為1.0，浸出時間為24h ;鈾的浸出率為99.85% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為62.92%。
[0017]實施例2
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1:15 ;
用濃度為IN的硫酸溶液調節培養液的pH值為1.5 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養，空氣通入量按每升培養液為0.02m3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制培養液的溫度為44~60°C，培養液的pH值為1.0~2.0，培養時間為12h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉中粒度≤ 74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量81%，鈾的重量含量為
0.382%
將鈾礦石粉加水調成重量濃度50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至1.5，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的25% ；用濃度為IN的硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為1.(T2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.02m3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~6(rC，浸出混合液的pH值為1.5，浸出時間為12h ;鈾的浸出率為 99.37% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為45.25%。
[0018]實施例3
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到 9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1:20 ;
用濃度為2N的硫酸溶液調節培養液的pH值為2.0 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養，空氣通入量按每升培養液為0.03m3/h，攪拌速度為800rpm，并且控制培養液的溫度為 44~6(rC，培養液的pH值為l.(T2.0，培養時間為16h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉中粒度< 74 iim的部分占全部鈾礦石粉總重量60%，鈾的重量含量為
0.527%
將鈾礦石粉加水調成重量濃度45%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的30% ；
用濃度為2N的硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為1.(T2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.03m3/h,攪拌速度為800rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~6(rC，浸出混合液的pH值為2.0，浸出時間為16h ;鈾的浸出率為 99.08% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入 菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為23.34%。
[0019]實施例4
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到 9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1:12 ;
用濃度為1.5N的硫酸溶液調節培養液的pH值為1.5 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養，空氣通入量按每升培養液為0.015m3/h，攪拌速度為lOOOrpm，并且控制培養液的溫度為44~60°C，培養液的pH值為1.(T2.0，培養時間為24h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉是經過人工揀選后粉碎獲得，粒度< 74 iim的部分占全部鈾礦石粉總重量75%，鈾的重量含量為10%
將鈾礦石粉加水調成重量濃度50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至1.5，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的35% ；
用濃度為1.5N的硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為1.5 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.015m3/h,攪拌速度為lOOOrpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~6(TC，浸出混合液的pH值為1.(T2.0，浸出時間為24h ;鈾的浸出率為 99.44% ；
在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為20.12%。
[0020]實施例5
將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到 9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1:18 ;
用濃度為IN的硫酸溶液調節培養液的pH值為2.0 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養，空氣通入量按每升培養液為0.lm3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制培養液的溫度為44~60?，培養液的pH值為1.0-2.0，培養時間為20h，制成浸出菌液；
選用的鈾礦石粉是經過人工揀選后粉碎獲得，粒度< 74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量90%，鈾的重量含量為7.5%
將鈾礦石粉加水調成重量濃度40%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的15% ；
用濃度為IN的硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.lm3/h，攪拌速度為1400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~60°C，浸出混合液的pH值為1.0-2.0，浸出時間為20h ;鈾的浸出率為99.57% ； 在同種條件下，采用硫酸浸出的方式不加入菌液浸出同種鈾礦石，浸出率為29.36%。
【權利要求】
1.一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法，其特征在于按以下步驟進行: (1)將含有氧化亞鐵微螺菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌的混合菌液接種到9K培養基中，制成培養液，接種量按混合菌液與9K培養基的體積比為1: (10-20)； (2)用硫酸溶液調節培養液的pH值為1.0-2.0 ;向培養液中通入空氣并攪拌進行培養，空氣通入量按每升培養液為0.Ο1-Ο.lm3/h，攪拌速度為600-1400rpm，并且控制培養液的溫度為44~60°C，培養液的pH值為1.0-2.0，培養時間為12~24h，制成浸出菌液； (3)將鈾礦石粉加水調成重量濃度40-50%的礦漿，再用硫酸溶液將礦漿的pH值調至1.0-2.0，然后加入到浸出菌液中，制成浸出混合液，鈾礦石粉占浸出混合液總重量的20-35% ； (4)用硫酸溶液調節浸出混合液的pH值為1.0-2.0 ;向浸出混合液中通入空氣并攪拌進行浸出，空氣通入量按每升培養液為0.Ο1-Ο.1m3A,攪拌速度為600-1400rpm，并且控制浸出混合液的溫度為44~60°C，浸出混合液的pH值為1.0-2.0，浸出時間為12~24h。
2.根據權利要求1所述的一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法，其特征在于所述的鈾礦石粉中粒度≤74 μ m的部分占全部鈾礦石粉總重量60-90%，鈾的重量含量為0.f 10%。
3.根據權利要求1所述的一種鈾礦石的細菌攪拌浸出方法，其特征在于鈾的浸出率≤ 99%ο
【文檔編號】C22B60/02GK103572047SQ201310579403
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】楊洪英, 佟琳琳, 李鵬 申請人:東北大學