技术领域
本发明涉及一株低温浸矿菌及其用于硫化镍矿的低温堆浸工艺，特别是一 株低温浸矿菌及其利用该菌从硫化镍矿石堆浸中提取金属镍的低温生物堆浸 工艺。
背景技术
传统硫化镍矿的处理工艺是矿石破碎、磨矿、浮选、浮选精矿火法熔炼。 处理的矿石镍品位在0.8％以上，该工艺由于对浮选精矿的质量要求严格，处 理工艺流程长、很复杂，存在成本高、能耗高、环境污染重等缺点，不适合处 理镍品位0.8％以下的低品位硫化镍矿石。在已探明的镍钴矿产资源中，大部 镍品位0.8％以下的低品位硫化镍矿占了50％以上，而且矿产地在低温地区的 占多数，采用现有的传统技术开采，无经济效益；如采用已有的常温菌和高温 菌生物堆浸，在温度15℃以下时，浸矿菌活性不高，浸矿性能差，浸出速度慢， 浸出周期长，从而影响金属浸出率，而且也存在保温费用高的缺点，无形中增 加了生产成本。例如，在我国寒冷的东北地区，已探明的低品位硫化镍矿床， 其镍品位0.1％～0.5％，主要含镍矿物为镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、辉砷镍矿等， 主要含砷矿物除了辉砷镍矿外，还有毒砂，采用现有的传统选冶工艺无法开发 利用。因此，有必要提供一种低温浸矿菌种及其低温堆浸硫化镍矿的新工艺。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种低温浸矿菌，该菌种与已有的常温和高温 浸矿菌相比，温度可在15℃以下工作，不需要进行特殊的保温处理，而且能够 保证相同的浸出效率条件。
本发明的第二个目的是提供一种新的硫化镍矿低温堆浸工艺，该工艺不同 于常温和高温生物堆浸，其特点是采用低温浸矿菌种，在低温条件下进行生物 浸出，温度保持条件要求低，生产成本降低10～30％。此外，本工艺也不同于 传统的选冶工艺，即不需要经过高能耗的传统选矿富集成精矿和高温熔炼，新 工艺不排放污染性大的烟尘和二氧化硫、三氧化砷等有毒气体，本工艺流程短、 设备简单、投资省、成本低、无污染，提高了镍钴回收率，综合利用了复杂难 处理硫化镍钴矿产资源，可获得更大的效益。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一株低温浸矿菌及其用于硫 化镍矿的低温堆浸工艺，它包括以下步骤：
(1)低温浸矿菌的获得
本发明中所用的低温浸矿菌已保藏在中国国家典型培养物保藏中心，地址： 武汉大学内，名称为Thiobacillus ferrooxidans Retech-L-I，保藏日期：2007 年10月16日，保藏登记号为CCTCC No：M207157。在取得该菌种之后，在 pH值为1.5～2.5的普通自来水中加入所需浸出的硫化镍矿石、氮源和磷源进 行浸矿细菌适应性驯化培养2～5次，然后逐级放大培养6～10次。其中细菌 接种量为扩大培养液总体积的10～30％，加入的矿粉量为扩大培养液总重量的 2～15％；加入的氮源物质为碳酸铵或氨水或硝酸钙、磷源物质为磷酸氢二钾 或磷酸二氢钾，加入量为扩大培养液总重量的0.01～0.05‰。获得菌浓度为 107～109个/ml的适应性驯化浸矿菌，其生长温度在～25℃，pH在1.0～5.0之 间，最佳生长温度在0～15℃、pH1.7～2.2，该菌对含砷硫化镍矿的浸出有很 强的专属性，抗砷性强，随后用于进行硫化镍矿石的生物堆浸。
(2)矿石中镍的堆浸浸出
将矿石粉碎成粒径小于15mm，然后筑堆，筑堆过程中要保持矿石尽可能 形成自然堆放，形成多孔洞的自然堆，有利于堆内通风和浸矿微生物的生长； 边筑堆边喷淋含有(1)中复壮的低温浸矿菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-L-I)的稀硫酸溶液(pH1.5～2.5)，溶液喷淋量为矿石重量的10～25 ％。筑堆完成后，采用滴淋的方式按照滴淋速度7～15L/m2·h进行滴淋浸出 矿石中的镍。滴淋液中含低温浸矿菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-L-I) 107个/ml以上，滴淋液的氧化还原电位450mv(Vs.SCE)(是指所测量的氧化 还原电位值是相对于标准甘汞电极的测量值)以上。
为了有利于在低温下的温度保持，滴淋管埋在矿堆深度的0.5m～1.5m处， 滴淋管的间距为0.5m～1m。堆场为永久性堆场，矿堆层高为8m～16m，在堆 的表面可简单覆盖一层棉被作为保温层。
(3)含镍钴浸出液的净化
将(2)中浸出液采用碱类化学药剂进行沉淀法除铁和砷的净化，得到含镍 的净化液。浸出液净化采用的碱类化学药剂为工业品碳酸钙，沉淀法除铁净化 砷的反应式为：
Fe2(SO4)3+3CaCO3→2Fe(OH)3+3CO2+3CaSO3
H3AsO4+Fe3+→FeAsO4+3H+
沉铁除砷净化的溶液pH值为3.5～4.5，经过多级沉淀后(一般为2～6级) 的净化液含铁浓度小于0.5g/L，铁和砷的除去率均大于98％。
(4)镍钴回收
将(3)中除铁和砷后的净化溶液加入硫化钠或硫氢化钠，调节溶液pH值 为5～6，使镍以硫化物形式沉淀，得到镍沉淀化合物产品，沉淀级数1～5级。 镍回收率在98％以上。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工艺流程框图
具体实施方式
如图1所示，1为经保藏的低温浸矿菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-L- I，保藏登记号为CCTCC No：M207157)，将其进行适应性复壮、驯化及 放大培养2，低品位硫化镍矿石3经破碎工序4，粒度控制在粒径<12mm，随 后筑堆5，边筑堆边加入复壮、驯化及放大培养后的低温浸矿菌，6为滴淋浸 出，随后将浸出液送到净化工序7进行沉铁和除砷，含镍净化液进入最后一个 工序8沉淀回收镍，获得镍化合物产品9。
以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例1
该新工艺应用于我国东北某含砷低品位硫化镍矿，矿石中的金属硫化矿 物主要是镍黄铁矿，其次为毒砂、磁黄铁矿、黄铜矿，极少量的黄铁矿、 胶黄铁矿、斑铜矿、紫硫镍铁矿。脉石矿物主要是蛇纹石、绿泥石，其 次是透辉石、透闪石、黑云母，少量的长石、石英、方解石、菱镁矿、 水镁石等。矿石中镍含量为0.56％，含砷0.64％，铁4.42％，硫0.91％，二氧 化硅58.78％。
(1)低温浸矿菌的复壮与放大培养
对低温浸矿菌(该菌保藏在中国国家典型培养物保藏中心，地址：武汉大 学内，培养物名称为Thiobacillus ferrooxidans Retech-L-I，保藏登记号为 CCTCC No：M207157，保藏日2007年10月16日)，在pH值为1.5～2.0的 普通自来水中加入粒度为小于0.75mm的我国东北某含砷低品位硫化镍矿石、 碳酸铵和磷酸氢二钾进行浸矿细菌适应性驯化转接培养4次，然后逐级放大培 养10次。其中每次细菌接种量为扩大培养液总体积的20％，加入的硫化镍矿 粉量为扩大培养液总重量的5％；加入的碳酸铵、磷酸二氢钾的量分别为扩大 培养液总重量的0.04‰；培养温度10～15℃。最终获得复壮菌浓度大于107个 /ml的适应性驯化低温浸矿菌，抗砷能力大于6g/L，菌液电位达到600～650 (mv，Vs.SCE)。该菌液即可接入滴淋液中进行矿石浸出。
(2)矿石中镍的堆浸浸出
将我国东北某低品位含砷硫化镍矿石破碎到粒度为小于12mm；然后筑堆， 筑堆过程中为了保持矿石尽可能形成多孔洞、通风良好的自然堆，采用了后退 式筑堆法进行，筑堆高度10m，堆的形状为棱台型，但也可依据地形条件来确 定：在筑堆的同时喷淋占矿石重量10％的含适应性复壮驯化放大培养好的低温 浸矿菌液；筑堆完成后，安装滴淋管。为了有利于在低温下的温度保持，滴淋 管埋在矿堆深度的0.8m处，滴淋管的间距为0.8m。滴淋管安装好后，按滴淋 液总体积的10％接入已经适应性驯化放大培养好的低温浸矿菌开始滴淋浸出， 滴淋液中含低温浸矿菌106～107个/ml，滴淋液的氧化还原电位大于500(mv， Vs.SCE)，滴淋液的pH值为1.5～2.0，滴淋速度为7～10L/m2·h；滴淋浸出 时间为4天，然后进入休闲，休闲时间为3天，滴淋与休闲轮流进行。当浸出 液中的镍离子浓度达到2g/L后，送到浸出液的净化工序进行净化处理。
经过1年的滴淋浸出后，矿石中镍的浸出率已达到70％，此时停止滴淋， 浸出结束，并对滴淋管进行拆卸留作下一轮堆浸使用。同时，可以在旧矿堆上 进行新一轮的筑堆浸出。
(2)含镍钴浸出液的净化
浸出液的成分为：Ni 1.95g/L、Co 0.08g/L、TFe(总铁)15.65g/L(其中 Fe3+13.22g/L)、As 1.42g/L、Cu 0.01g/L、Zn 0.01g/L、Ca 0.01g/L、Mg 1.82 g/L；pH值1.75。
采用碳酸钙进行沉淀法沉铁除砷净化，反应式为：
Fe2(SO4)3+3H2O+3CaCO3→2Fe(OH)3+3CO2+3CaSO3
H3AsO4+Fe3+→FeAsO4+3H+
沉淀药剂碳酸钙用量20.6kg/m3，经过3级沉淀后的净化液含铁浓度为 0.34g/L，砷的浓度为50mg/L，铁的除去率97.83％，砷的除去率96.48％，镍、 钴回收率分别为97.25％、97.38％。
(3)镍钴回收
除铁净化后的溶液成分为：Ni 0.89g/L、Co 0.042g/L、Fe 0.34g/L；pH值 4.0。往沉铁除砷净化后的溶液加入硫化钠进行镍钴沉淀，用量分别为9.75g/g 金属镍，使镍钴以硫化物形式沉淀，得到镍钴沉淀混合物，镍钴回收率分别为 99.24％和98.02％。镍钴沉淀后液的pH值为5.5，通过硫酸调节pH值到1.9后， 返回矿石浸出。
镍钴沉淀混合物的成分为：Ni 27.64％、Co 1.43％、Cu 0.23％、Zn 0.25％、 Fe 1.68％、Ca 0.60％、Mg 0.56％、Mn 0.42％、As 0.03％。
本发明的效果是：除了有利于环保外，还可以用来开发传统选冶技术不可 利用的低品位镍矿资源，尤其适合用于常温和高温生物堆浸难于实现工程化的 高寒冷低温地区的硫化镍矿资源的开发，扩大镍矿产资源的利用范围，提高镍 的综合利用率。