本發明屬于礦物加工與濕法冶金領域，具體涉及一種近中性ph條件下浸出硫化鎳鈷銅礦的方法。

背景技術：

1、

2、我國鎳、鈷、銅通常復雜緊密共伴生存在，并且鈣鎂堿性脈石礦物含量高，形成高鈣鎂低品位硫化鎳鈷銅礦，其開發利用具有重大意義。高鈣鎂低品位硫化鎳鈷銅礦普遍還具有氧化率變化大(氧硫混雜)、結合率高、泥質含量大、礦物種類多、嵌布粒度細等特點，針對此類礦石，傳統的浮選-火法冶煉路線因技術指標差、生產成本高、工藝流程復雜、環境污染等問題，極難實現經濟和清潔高效利用。

3、生物冶金(生物浸出)主要是在常溫常壓等較溫和的條件下，通過嗜酸(ph通常小于2)微生物的直接作用和間接作用浸出有價金屬元素，繼而從浸出液中分離回收。生物冶金因其低成本、低碳和綠色環保等方面的優勢，在低品位復雜礦產資源的經濟與清潔高效利用方面意義重大。然而，對于高鈣鎂低品位硫化鎳鈷銅礦，傳統酸性生物浸出需要預先耗費大量硫酸進行礦石預酸化處理，同時，堿性脈石的大量溶出容易導致浸堆堆體滲透性持續惡化、有價礦物浸出界面鈍化、浸出液鈣鎂含量過高等難以攻克的瓶頸和挑戰。另外，酸性生物浸出后續的酸性場地面臨土壤和地表水、地下水污染風險，需耗費大量人力物力進行修復。

4、同時，現有的少量中堿性條件下生物浸出的報道多采用異養微生物，利用其代謝產生的有機酸和生物配體進行浸出，但有機酸對礦石結構的破壞作用微弱，且生物配體產量極低且對目標金屬離子的配合效果有限，導致浸出率極低，不具備商業應用價值。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種近中性ph條件下浸出硫化鎳鈷銅礦的方法，基于生物氧化-絡合/配位協同反應原理的生物浸出方法清潔高效地對鎳鈷銅礦進行浸出，規避傳統酸性生物浸出后續的場地污染風險，同時本發明方法還避免了浸出過程中堿性脈石的大量溶出。

2、本發明提供一種近中性ph條件下浸出硫化鎳鈷銅礦的方法，包括以下步驟：

3、s1.將微生物接種到含有鎳鈷銅硫化礦礦粉的復合培養基中進行馴化培養，離心得到菌泥；

4、s2.將步驟s1得到的菌泥接種到含有還原硫的復合培養基進行擴增培養，過濾，得到菌懸液；

5、s3.向步驟s2得到的菌懸液加入配體，調整ph，得到微生物-配體浸出劑；

6、s4.將硫化鎳鈷銅礦與步驟s3得到的微生物-配體浸出劑混合，進行生物浸出，結束后進行固液分離，得到含有鎳鈷銅有價金屬離子的浸出液。

7、進一步的，步驟s1中，所述微生物包括嗜近中性ph條件的自養、異養或兼性營養型硫氧化微生物中的一種或多種；

8、其中，自養微生物包括硫微桿菌屬(thiomicrorhabdus)、嗜鹽硫桿狀菌屬(halothiobacillus)、硫單胞菌屬(sulfurimonas)、根瘤菌屬(mesorhizobium)、硫桿菌屬(thiobacillus)、熱硫桿菌屬(thermithiobacillus)、硫微螺菌屬(thiomicrospira)微生物；

9、異養微生物包括芽孢桿菌屬(bacillus)、檸檬胞菌屬(citreicella)、湖沉積桿菌屬(limnobacter)微生物；

10、兼性微生物包括硫膨大桿菌屬(thioclava)、硫單胞菌屬(thiomonas)微生物。

11、所述微生物在ph為4～10.5，溫度為-1～45℃，鹽度為0～100g/lnacl條件下，能夠對硫代硫酸鹽、硫化物、元素硫或四硫酸鹽等還原硫物質進行氧化。

12、優選的，所述微生物的培養條件為：ph為5～9，溫度為25～35℃，鹽度為20～35g/lnacl。

13、所述含有鎳鈷銅硫化礦礦粉的復合培養基的基質包括碳源、氮源、無機鹽、維生素、鎳鈷銅硫化礦礦粉；其中，碳源用量以碳含量計為10～100mmol/l,氮源用量以氮含量計為10～100mmol/l，無機鹽用量滿足磷、鉀、鎂、鈣含量為0.01～20mmol/l。

14、其中，碳源包括碳酸鈣、乙酸、琥珀酸、蘋果酸、乳酸、丙酮酸、檸檬酸、丙酸、丁酸、葡萄糖酸、乙醇酸、乙醛酸、乙醇、甘油、甘露醇、山梨醇、葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、l-阿拉伯糖、d-纖維二糖、淀粉、脯氨酸、賴氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、亮氨酸、精氨酸中的一種或幾種；

15、氮源包括豆餅粉、玉米漿、酵母膏、酵母浸粉、硝酸鹽、尿素、銨鹽中的一種或幾種；

16、無機鹽包括碳源和氮源中的無機鹽、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸三鈣、氯化鉀、硝酸鈣、硫酸鎂以及氯化鈉；

17、維生素包括生物素(維生素h)、吡哆醇(維生素b6)以及硫胺素(維生素b1)，其用量均為10～100μmol/l。

18、所述含有鎳鈷銅硫化礦礦粉的復合培養基的基質中鎳鈷銅硫化礦礦粉含量為1～20g/l。

19、所述含有鎳鈷銅硫化礦礦粉的復合培養基由去離子水或人工海水配置，特別地，人工海水組成為：nacl?26.726g/l、mgcl22.26?g/l、mgso43.248?g/l、cacl21.153?g/l、nahco30.198?g/l、kcl?0.721g/l、nabr?0.058g/l、h3bo30.058g/l、na2sio30.0024?g/l、na2si4o90.0015?g/l、h3po40.002?g/l、al2cl60.013?g/l、nh30.002?g/l、lino30.0013?g/l。

20、所述馴化培養的工藝條件為：培養時間為10～60天，培養溫度為25～35℃，使用1mol/l鹽酸和1mol/l氫氧化鈉溶液調節ph為5～9，馴化在搖瓶中進行，轉速為160～180轉/分鐘，無需曝氣；

21、離心的轉速為9000～11000轉/分鐘，時間為18～22分鐘。

22、進一步的，步驟s2中，所述含有還原硫的復合培養基的基質包括碳源、氮源、無機鹽、維生素、還原硫物質，其中碳源、氮源、無機鹽、維生素以及配置方式與步驟s1中的含有鎳鈷銅硫化礦礦粉的復合培養基相同；

23、所述還原硫物質包括硫代硫酸鈉、黃鐵礦、元素硫中的一種或幾種；還原硫物質在含有還原硫的復合培養基中的含量為1～20g/l。

24、所述擴增培養的工藝條件為：培養時間為1～10天，培養溫度為25～35℃，使用1mol/l鹽酸和1mol/l氫氧化鈉溶液調節ph為5～9，擴增培養在搖瓶中進行，轉速為170轉/分鐘，無需曝氣。

25、所述菌懸液的活菌數為109～1010個/毫升；

26、進一步的，步驟s3中，所述配體包括天冬氨酸、甘氨酸、檸檬酸及其鹽、次氮基三乙酸及其鹽、亞氨基二乙酸及其鹽、乙二胺四乙酸及其鹽、二乙烯三胺、二乙烯三胺五乙酸中的一種或幾種；

27、加入配體后溶液中配體的濃度為1～50g/l。

28、混合后調節ph范圍為5～9；

29、進一步的，步驟s4中，所述生物浸出的工藝條件為：液固比為10：(0.1～3)，浸出時間為10～60天，浸出溫度為25～35℃，使用1mol/l鹽酸和1mol/l氫氧化鈉溶液調節ph為5～9，浸出在搖瓶中進行，轉速為200轉/分鐘，無需曝氣。本發明的原理：

30、本發明是利用微生物代謝活動的硫氧化能力破壞硫化鎳鈷銅礦晶格結構，再利用生物代謝產物及外加配體與釋放的有價金屬離子選擇性配合，使其穩定存在于近中性溶液環境中，本發明將生物氧化與有價金屬離子生物或化學配體配合相結合，實現了近中性條件下金屬硫化物的生物浸出，避免了常規酸性體系大量的酸耗、浸堆堆體滲透性持續惡化、有價礦物浸出界面鈍化、浸出液鈣鎂含量過高等難以攻克的瓶頸和挑戰，且避免了浸出后酸性場地的污染風險和修復問題。

31、本發明的有益效果：

32、(1)本發明方法在近中性條件下利用生物氧化與生物代謝產物及化學配體協同作用，避免了浸出后酸性場地的污染風險和修復問題；

33、(2)本發明方法實現了高鈣鎂等堿性脈石含量硫化鎳鈷銅礦中有價元素的選擇性高效提取，有效克服了常規酸性體系大量的酸耗、浸堆堆體滲透性持續惡化、有價礦物浸出界面鈍化、浸出液鈣鎂含量過高等難以攻克的問題；

34、(3)本發明中采用的微生物在自然界中廣泛存在，具有綠色環保和成本低的優點；

35、(4)本發明的生物氧化方法替代了化學氧化劑的使用，可有效緩解環境污染壓力，實現硫化鎳鈷銅礦中有價元素的清潔高效提取；

36、(5)本發明中采用的微生物普遍具有較高的nacl耐受性，因此可在浸出過程中用海水替代淡水，有利于節約淡水資源；

37、(6)本發明的近中性條件下浸出硫化鎳鈷銅礦的方法，其所用設備簡單，操作簡單，環境友好，有利于實現工業化推廣和應用。