[發明專利]一種生物還原浸提二氧化錳礦中錳的方法

無效

• 申請號: 201310250092.4
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103290216A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 辛寶平;李鑫;李婷
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C22B3/10
• 分類號: C22B3/10;C22B47/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種生物還原浸提二氧化錳礦中錳的方法，特別涉及一種在一定反應器中利用生物體系還原浸提二氧化錳礦中四價錳為二價錳的方法，屬于錳礦中錳資源的高效利用技術領域。

背景技術

電解金屬錳在電子工業、冶金工業、鋼鐵工業、有色工業、化學工業、航天工業、電焊條業等領域具有廣泛應用，它是制造四氧化三錳的的主要原料，而后者是制造電子工業廣泛使用的錳鋅鐵氧體軟磁材料的重要原料；它還是不銹鋼、高強度低合金鋼、鋁錳合金、銅錳合金制造的重要合金元素，新近開發的減振合金也需用電解金屬錳。電解金屬錳是錳的濕法冶金產品，用于錳冶煉的主要原料是氧化錳礦和碳酸錳礦兩大類，在國內多年生產實踐中，一般采用“浸出——凈化——電解”的生產工藝。碳酸錳礦是直接利用硫酸與碳酸錳化合反應制取硫酸錳溶液，再通過中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，經加入添加劑如二氧化硒、亞硫酸銨等即可進入電解槽進行電解制備。

利用二氧化錳生產電解錳的工藝與用碳酸錳生產工藝有所差別，主要原因是由于二氧化錳在一般條件下不與硫酸反應，必須經處理為二價錳后再與硫酸反應制備硫酸錳溶液。其處理方法一般為焙燒法，即將二氧化錳與還原性物質（一般為煤炭）共同混合后密閉加熱，在一定溫度下C將四價錳還原為二價錳，粉碎后與硫酸反應，這種方法稱為焙燒法；另一種方法稱為兩礦法，即是用二氧化錳礦粉和硫鐵礦在硫酸作用下發生氧化還原反應來制備硫酸錳。由于這兩種方法成本都相當高，業內基本不予采用；相對而言，焙燒法較之于兩礦法更為普遍，但由于很多焙燒生產廠使用的焙燒爐是簡單易制但能耗較高污染較大的反射爐，國家發改委已明令取締反射爐用于生產電解錳生產工藝。

在電解錳冶煉中，碳酸錳礦石可直接溶于硫酸，而氧化錳礦石需經還原后才能溶于硫酸，增加了投資和生產成本，這致使我國絕大多數電解錳企業至今仍采用碳酸錳礦石生產。受資源制約，我國碳酸錳礦石資源日漸緊缺，品位逐年下降，價格卻不斷上漲；而氧化錳礦全球產量近年卻顯著增加，價格也大幅下降。可以預計，采用氧化錳礦生產電解錳已是大勢所趨。

研究者進行了各種爐型和加熱方法如回轉窯、豎爐，沸騰爐、微波爐、閃爍爐等對焙燒工藝還原氧化錳礦石的實驗研究，但目前低成本環保型氧化錳礦石還原工藝尚未成熟，嚴重制約了電解錳的氧化錳礦生產。有人嘗試用二氧化硫廢氣還原軟錳礦和菱錳礦以制取硫酸錳，但難以得到普遍推廣。應用各種有機物如多羥基芳酸、抗壞血酸、酚，甚至廢糖蜜在酸化環境中濕法還原浸提氧化錳礦石，由于具有操作簡單、安全環保的特點近年來受到廣泛關注和研究，但過高的工業化生產成本市場也難以承受。

發明內容

本發明的目的是為了解決二氧化錳礦還原能耗大、成本高及效率低的問題，提出一種生物還原浸提二氧化錳礦中錳的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種生物還原浸提二氧化錳礦中錳的方法，該方法的步驟為：

將二氧化錳礦粉碎成粒徑約50-200微米的顆粒，再與已接入菌株的培養液混合并在氣升式反應器、無導筒的鼓泡塔或通用式發酵罐生物反應器中實現氧化錳礦中錳還原浸提，溫度為25-40℃，曝氣速度為0.25-1.0倍的培養液體積/分鐘，反應時間為24-72h，反應完成后固液分離，得到的液體即為含有二價錳的溶液，錳的溶出率50%-100%。所述的二氧化錳礦的質量和培養液的體積比為50-200g:1L；

培養液分為兩種；

第一種培養液包括菌種、營養物質和自來水；

菌種為氧化亞鐵硫桿菌或氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌的混合物。

當菌種為氧化亞鐵硫桿菌時，營養物質包括0.5-2g/L硫酸銨溶液、0.1-0.25g/L氯化鈣溶液、0.25-1.0g/L磷酸氫二鉀溶液、0.1-0.5g/L硫酸鎂溶液和黃鐵礦；

當菌種為氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌的混合物時，營養物質包括0.5-2g/L硫酸銨溶液、0.1-0.25g/L氯化鈣溶液、0.25-1.0g/L磷酸氫二鉀溶液、0.1-0.5g/L硫酸鎂溶液、黃鐵礦和硫磺；