一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法

技术领域

一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法。涉及一种铝土矿细菌浸矿脱硫的方法。

背景技术

高硫型铝土矿含有的主要硫化矿物有黄铁矿(FeS2)及其异构体白铁矿和胶黄铁矿以及 石膏CaSO4一类硫酸盐。在黄体矿含量较高的铝土矿中，黄铁矿在180℃开始与碱溶液反应， 并随温度及碱浓度的提高而加剧，白铁矿特别是胶黄铁矿更易被碱溶液分解。其反应机理为： 铁的硫化物首先分解成二硫化钠，高温下二硫化钠在铝酸钠溶液中不稳定，又分解生成硫化 钠和硫代硫酸钠，最终氧化成硫酸钠进入到溶液中。由于硫在氧化铝生产中会逐渐氧化成硫 酸盐并积累在流程中，给氧化铝生产和操作带来不少困难和危害，因此还未开发利用。

拜耳法生产要求矿石中的硫含量低于0.7％，甚至越低越好。有效排除高硫铝土矿中的硫 杂质，对开辟新的氧化铝生产资源显得十分必要。

微生物可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的有价元素转化为溶液中的离子。目前 生物冶金的研究对象主要是利用铁、硫氧化细菌进行铜、铀、金、镍等几乎所用硫化矿的浸 出。已报告可用于浸矿的微生物微生物有20多种，主要有氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans(T.f))、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans(T.t))、氧化亚铁钩端螺菌 (Leptospirillum ferrooxidans(L.f))。目前主要应用于煤炭脱硫、烟道气脱硫、生产废气脱硫以及 铜、金、镍、钴等金属的生物冶金浸矿工艺，取得显著效果，但在高硫铝土矿脱硫方面尚未 见报道，细菌浸出可以脱除高硫铝土矿中大部分的杂质硫。对高硫铝土矿的高效利用具有十 分重大的意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术中，存在的高硫铝土矿中的杂质硫在氧化铝技术难题， 提供一种能有效脱除高硫铝土矿中杂质硫、实现利用高硫铝土矿生产氧化铝目的的细菌脱除 高硫铝土矿中杂质硫的方法。

一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于是采用筛选驯化得到的氧化亚铁 嗜酸硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans对高硫铝土矿进行浸矿脱硫的。

本发明地一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于筛选驯化得到的氧化亚 铁嗜酸硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans是从高硫煤矿矿坑水中筛选到的，在中国 专利局指定的保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏号为： CGMCC NO.1832，此菌具有在酸性条件下浸出高硫铝土矿中的杂质硫的能力。

本发明的一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于其对高硫铝土矿进行浸 矿脱硫的过程是将铝土矿进行破碎、磨矿后，采用用水配制的细菌培养基的进行浸矿；浸矿 的矿浆重量浓度为5％-30％，浸矿温度为25℃-35℃，摇床转速150-250r/min，接种量富集 菌液的体积浓度5％-10％，浸出时间10-20天，浸矿后经过抽滤、洗涤脱硫。

本发明的一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于用水配制的细菌培养基 为改良的9K-培养基，其培养基加入(NH4)2SO4 3g，K2HPO4 0.5g，Ca(NO3)2 0.01g，MgSO4.7H2O 0.5g，KCl 0.1g，加H2O 1000mL，pH用1∶1 H2SO4调为1.5～2.0，过滤除菌。

本发明的一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于接种的是对数期生长的 富集菌液。

本发明的一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于氧化亚铁嗜酸硫杆菌的 形态和培养条件为：

1)该菌是一类化能自养菌，需氧嗜酸，革兰氏阴性，宽为0.3～0.5μm，长为1.0～2.0μm， 最适生长温度为25～35℃，pH值范围为1.5～3.0。

2)该菌在改良的9K培养基中生长，液体培养基：(NH4)2SO4 3g，K2HPO4 0.5g，Ca(NO3)2 0.01g，MgSO4.7H2O 0.5g，KCl 0.1g，FeSO4.7H2O 22.5g，加H2O 1000mL，pH用 1∶1H2SO4调为1.5～2.0，过滤除菌。

本发明的一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于该菌株是用含硫量大于 3.8％的高硫铝土矿驯化而来。

本发明的一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，其特征在于细菌是在铝土矿矿浆浓 度从1％逐渐增加至10％的条件下被驯化。

本发明的方法，针对含有黄铁矿以及其它的硫化物的铝土矿，用从高硫煤矿矿坑水中分 离到具有氧化亚铁离子、元素硫和硫化物能力的氧化亚铁嗜酸硫杆菌，以不含亚铁离子的9K 培养基为介质，用含硫量大于3.8％的高硫铝土矿进行驯化培养，驯化过程逐渐增加铝土矿 的矿浆浓度(1％，2％，5％，10％)，得到高效硫杆菌浸矿菌株。通过对驯化菌种接种新鲜 9K-培养基中判断菌株的适应能力，适应菌株重新接种以检测其浸出能力。

该混合菌株对高硫铝土矿的浸矿研究，高硫铝土矿经破碎，细磨后矿样粒度-0.35mm占 75％以上就可进行浸矿，浸矿液是用水配制的不加亚铁离子的9K培养基，无需灭菌，pH 1.5-2.0。取驯化培养液接种于9K培养基中，细菌培养到指数生长期时，用于浸矿液接种。 控制温度25-30℃，转速150-250r/min，矿浆浓度5％-30％，接种量5％-10％，浸出10-20 天，硫含量为0.2％-0.6％，脱硫率达到80％以上，X-衍射图谱分析高硫铝土矿细菌浸出后 FeS2的特征吸收峰消失，Al2O3回收率达到97％以上。

本发明的方法，应用细菌浸出的方法，浸出高硫铝土矿中的杂质硫，脱硫后铝土矿物化 性质无影响，能够直接用于拜耳法生产氧化铝。

附图说明

图1为本发明的采用的氧化亚铁硫杆菌的SEM形态；

图2为实施例1中的原矿石的X-衍射图谱；

图3为实施例1中矿石在无菌条件下浸出20天后的X-衍射图谱；

图4为实施例1中细菌浸出后矿石的X-衍射图谱。

具体实施方式

一种细菌脱除高硫铝土矿中杂质硫的方法，采用筛选驯化得到的氧化亚铁嗜酸硫杆菌 Acidithiobacillus ferrooxidans对高硫铝土矿进行浸矿脱硫的。其对高硫铝土矿进行浸矿 脱硫的过程是将铝土矿进行破碎、磨矿后，采用用水配制的细菌培养基的进行浸矿；浸矿的 矿浆重量浓度为5％-30％，浸矿温度为25℃-35℃，摇床转速150-250r/min，接种量富集菌 液的体积浓度5％-10％，浸出时间10-20天，浸矿后经过抽滤、洗涤脱硫。

实施例1

从高硫煤矿矿坑水中分离到具有氧化亚铁离子、元素硫和硫化物能力的氧化亚铁硫杆菌 富集菌株，以不含亚铁离子的9K培养基(M9K-)为介质，用含硫量为3.83％的高硫铝土矿进 行驯化培养，驯化过程逐渐增加铝土矿的矿浆浓度(1％，2％，5％，10％)，得到高效硫杆 菌混合菌株，细菌的SEM图见图1。

筛选驯化得到的氧化亚铁硫杆菌富集菌株对高硫铝土矿进行浸矿，高硫铝土矿经破碎， 细磨后矿样粒度＜40目，浸矿液是用自来水配制的不加亚铁离子的9K培养基，无需灭菌。取 驯化培养液接种于9K培养基中，细菌培养到指数生长期时，用于浸矿试验的接种。浸出体 系pH 2.0，摇床转速200r/min，浸出矿物硫含量3.83％，浸矿温度30℃，接种量5％，浸 出10天，在不同的矿浆浓度下浸矿脱硫实验见表1。

             表1  不同矿浆浓度浸矿脱硫效果

实施例2

其它条件同例1。浸出体系pH 2.0，摇床转速250r/min，浸出矿物硫含量3.83％，浸矿 温度25℃，接种量10％，矿浆浓度10％，浸出20天后矿物硫含量为0.55％，脱硫率86.96 ％，Al2O3回收率97.21％。

实施例3

其它条件同例1。浸出体系pH 1.5，摇床转速150r/min，浸出矿物硫含量3.83％，浸矿 温度30℃，接种量10％，浸出15天后矿物硫含量为0.81％，脱硫率80.97％，Al2O3回收率 92.49％。

实施例4

其它条件同例1。浸出体系pH 2.0，摇床转速200r/min，浸出矿物硫含量0.68％，浸矿 温度30℃，接种量5％，矿浆浓度10％，浸出20天后矿物硫含量为0.20％，脱硫率71.62 ％，Al2O3回收率97.49％。

实施例5

其它条件同例1。浸出体系pH 2.0，摇床转速200r/min，浸出矿物硫含量0.68％，浸矿 温度30℃，接种量5％，矿浆浓度10％，浸出15天后矿物硫含量为0.24％，脱硫率66.72 ％，Al2O3回收率95.30％。

实施例6

其它条件同例1。浸出体系pH 2.0，摇床转速200r/min，浸出矿物硫含量0.68％，浸矿 温度30℃，接种量10％，矿浆浓度10％，浸出10天后矿物硫含量为0.26％，脱硫率62.99 ％，Al2O3回收率97.90％。

实施例7

其它条件同例1。浸出体系pH 2.0，摇床转速200r/min，浸出矿物硫含量0.68％，浸矿 温度30℃，接种量5％，矿浆浓度5％，浸出15天后矿物硫含量为0.19％，脱硫率74.29％， Al2O3回收率92.63％。