專利名稱：一株常溫嗜酸浸礦菌及其用于浸出廢舊線路板中金屬的兩步浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一株常溫嗜酸浸礦菌及其用于浸出廢舊線路板中金屬的浸出方法， 利用該菌種通過將溶液中Fe"氧化為Fe、然后F^+來氧化廢舊線路板中金屬，使金屬單質(zhì) 溶解為金屬離子，為提高浸出過程的效率，本專利發(fā)明了兩步浸出廢舊線路板中金屬的方 法。
背景技術(shù)：
廢棄線路板中僅銅的含量即高達(dá)20%，另外還含有鋁、鐵等金屬及微量的金、銀、 鉑等稀貴金屬。因而電廢棄物具有比普通城市垃圾高得多的價值。采用生物技術(shù)提取廢舊 印刷線路板中的金等貴金屬，具有工藝簡單、費(fèi)用低、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。但是在研究中發(fā)現(xiàn)， 浸出過程中，細(xì)菌在加入線路板的培養(yǎng)液中生長緩慢，且出現(xiàn)pH值上升3 4之間的現(xiàn)象， 這不利于細(xì)菌的生長，且使得線路板中金屬的浸出速率降低。因此，有必要提供一種方法來 解決這種問題，以提高浸出速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一株常溫嗜酸浸礦菌； 本發(fā)明的第二個目的提供一種方法，這種方法不同于將細(xì)菌浸出劑加入到線路板 粉末中，它是將線路板粉末加入到培養(yǎng)成熟的菌液中，該方法的特點(diǎn)是細(xì)菌培養(yǎng)和細(xì)菌浸 出兩個過程分開進(jìn)行，避免了細(xì)菌在線路板環(huán)境中生長不利的劣勢，提高浸出線路板中金 屬的速率。 本發(fā)明的第三個目的是提供一種在浸出過程中加入的礦石(FeS2精礦)，該礦石 (Fe^精礦)保證浸出過程中需要的鐵源，同時該礦石在細(xì)菌作用下產(chǎn)生的酸會對浸出過程 中PH值的變化產(chǎn)生平衡作用。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案，它包括以下步驟
(1)適于浸出廢舊線路板中金屬的菌種的獲得 本發(fā)明所用菌種為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，名稱為Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI，保藏登記號為CCTCC No :M207159，保藏日2007年10月16日，在 取得該菌種之后，在PH值為1. 5 2. 5的含有重金屬離子(CU2+、Zn2+、Sn2+、Al3+、pb2+、Ni2+、 Ag+)的9K培養(yǎng)液中進(jìn)行細(xì)菌適應(yīng)性馴化培養(yǎng)2 5次。線路板中含以上各種重金屬的量 分別為Cu :15 25%、Zn :1. 5 3%、 Sn :3 5%、A1 :1 3%、Pb :1. 5 3%、Ni :1 3%、Ag :0. 005 0. 05%。根據(jù)浸出時加入線路板的濃度為30 50g/L，9K培養(yǎng)液中重金 屬的濃度分別設(shè)為Cu2+ :5 20g/L、 Zn2+ :0. 5 3g/L、 Sn2+ :1 3g/L、 Al3+ :0. 5 3g/L、 pb2+ :0. 5 3g/L、Ni2+ :0. 5 3g/L、Ag+ :0. 002 0. 05g/L。根據(jù)加入線路板的濃度進(jìn)行然 后逐級放大培養(yǎng)2 5次。其中細(xì)菌接種量為培養(yǎng)物總體積的10 30%，獲得菌濃度為 107 109個/ml的適應(yīng)性馴化浸礦菌，其生長溫度在30 35t:，pH在1. 5 2. 5之間，該菌對抗重金屬性強(qiáng)，隨后用于進(jìn)行廢舊線路板的生物浸出。(馴化重金屬離子的種類可根據(jù) 線路板中所含重金屬進(jìn)行選擇，馴化濃度量按以上量進(jìn)行)，實(shí)際浸出時，根據(jù)線路板中所 含有的重金屬種類，選擇對細(xì)菌進(jìn)行重金屬馴化，對含有的重金屬馴化的濃度仍按以上濃 度進(jìn)行設(shè)定。(2)對廢舊線路板的處理 首先手工破碎成小于70mm小塊，然后依次送入通用切割研磨機(jī)和可變速高速旋 轉(zhuǎn)粉碎機(jī)進(jìn)行兩級粉碎，最終得到粒度為-0. 5mm的粉碎產(chǎn)物。
(3)對浸出過程進(jìn)行第一步，氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng) 將常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI)接種到在9K培養(yǎng)液，接 種量其中細(xì)菌接種量為培養(yǎng)物總體積的10 20%，在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3 4天，溫度為30 35。C，轉(zhuǎn)速為150 160rpm， pH設(shè)定為1. 7 2. 0。當(dāng)培養(yǎng)液中的氧化還原電位500 600mv(Vs. SCE，是指所測量的氧化還原電位值是相對于標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極的測量值)時，培養(yǎng) 液中菌數(shù)在K)7個/ml以上，F(xiàn)e3+濃度在6 7g/L，此時，浸出過程第一步結(jié)束。
(4)浸出過程第二步 為保證在浸出過程中由于加入廢舊線路板粉末導(dǎo)致浸出液pH上升得到平衡和浸 出過程中產(chǎn)生溶液鐵的損失，在第一步中培養(yǎng)好的成熟菌液中加入3 10g/L的FeS2精礦。 FeS2精礦在細(xì)菌的作用下發(fā)生以下反應(yīng)，
<formula>formula see original document page 4</formula> 產(chǎn)生的F^+可以補(bǔ)充鐵源，H+可以平衡pH值的上升。 然后，將破碎好的廢舊線路板粉末加入到以上培養(yǎng)液中，加入濃度為30 50g/L。 在搖床里進(jìn)行浸出反應(yīng)，浸出時間為3 10天。
浸出過程中的反應(yīng)式如下，
<formula>formula see original document page 4</formula> 浸出反應(yīng)結(jié)束后，超過90 %的Al、 Cu、 Ni、 Zn被浸出。 本發(fā)明的效果是除了有利于環(huán)保外，還可以用來回收廢舊線路板中的貴重金屬 資源，平衡了廢舊線路板粉末加入到培養(yǎng)液中出現(xiàn)的pH值的上升，提高了細(xì)菌浸出廢舊線 路板的處理量，同時也提高了浸出效率，并且使由于浸出過程中出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象導(dǎo)致?lián)p失的 Fe得到了補(bǔ)充。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的工藝流程框圖。 如圖1所示，l為實(shí)驗(yàn)所用的常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI，保藏登記號為CCTCC No :M207159，保藏日2007年10月16日，)， 將其進(jìn)行復(fù)壯、重金屬的馴化工序2，然后進(jìn)行放大培養(yǎng)3，得到成熟菌液4，流程到這里為 第一步培養(yǎng)細(xì)菌，以后為第二步浸出過程，選取廢舊線路板5，對廢舊線路板進(jìn)行破碎6，7為黃鐵礦精礦，工序8在成熟菌液中加入廢舊線路板粉末和黃鐵礦，進(jìn)入線路板浸出工序 9，將浸出后的液體進(jìn)行固液分離工序10，分離得到的浸出渣11，分離得到的浸出液體12進(jìn) 行回收金屬工序13，獲得金屬產(chǎn)品14，剩下含F(xiàn)e2+和細(xì)菌的尾液15進(jìn)行細(xì)菌再生工序16， 細(xì)菌再生后返回工序8循環(huán)浸出。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明
實(shí)施例1 該方法應(yīng)用于以線路板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角料為浸出處理原料，該種廢棄線路 板中銅的含量最高，為25. 06%，其中含有其它金屬Fe :0. 66%， Pb :0. 80%。
(1)常溫嗜酸菌的復(fù)壯及馴化培養(yǎng) 對常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI，保藏登記號為CCTCCNo : M207159，保藏日2007年10月16日)在pH值為1. 7 2. 0的9K培養(yǎng)液中進(jìn)行細(xì)菌適應(yīng) 性馴化轉(zhuǎn)接培養(yǎng)4次。該種線路板中銅含量最高25. 06%，對細(xì)菌進(jìn)行重金屬馴化時，加入 的Cu"濃度為5 20g/L，線路板中其它金屬的含量很低，不需進(jìn)行馴化，馴化時每次細(xì)菌 接種量為培養(yǎng)物總體積的20% ，培養(yǎng)溫度30 35°C 。最終獲得復(fù)壯菌濃度大于107個/ml 的適應(yīng)性馴化低溫浸礦菌，抗Cu2+能力大于20g/L，菌液電位達(dá)到600 (mv， Vs. SCE)。該菌液 即可接入培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)然后進(jìn)行線路板的浸出。
(2)對廢舊線路板破碎和進(jìn)行細(xì)菌的放大培養(yǎng) 將廢舊線路板通用切割研磨機(jī)和可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)進(jìn)行兩級粉碎，最終得到 粒度為-0. 5mm的粉碎產(chǎn)物。將常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI)接種 到在9K培養(yǎng)液放大培養(yǎng)1次，接種量為培養(yǎng)物總體積的10 20%，在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3 4 天，溫度為30 35"，轉(zhuǎn)速為150 160rpm， pH設(shè)定為1. 7 2. 0。當(dāng)培養(yǎng)液中的氧化還 原電位500 600mv(Vs. SCE，是指所測量的氧化還原電位值是相對于標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極的測量 值)時，培養(yǎng)液中菌數(shù)在107個/ml以上，F(xiàn)e3+濃度在6 7g/L，此時，浸出過程第一步結(jié)束。
(3)進(jìn)行浸出第二步 在第一步中培養(yǎng)好的浸出液中加入3 10g/L的FeS2精礦。然后將破碎好的廢
舊線路板粉末加入到以上成熟菌液中，加入濃度為30g/L。在搖床里進(jìn)行浸出反應(yīng)，浸出條
件為溫度為30 35"，轉(zhuǎn)速為150 160rpm， pH設(shè)定為1. 7 2. 0。在浸出過程中，浸出
液中的電位會發(fā)生下降，下降到300 400mv。當(dāng)浸出液中電位上升到500mv后，第二步基
本結(jié)束。對浸出液中Cu2+進(jìn)行分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)，有超過90X的Cu被浸出。將浸出液進(jìn)行固
液分離，固體返回再次浸出，提高浸出率，液體進(jìn)行金屬的回收和細(xì)菌再生。 本發(fā)明的效果是除了有利于環(huán)保外，還可以用來回收廢舊線路板中的貴重金屬
資源，平衡了廢舊線路板粉末加入到培養(yǎng)液中出現(xiàn)的pH值的上升，提高了細(xì)菌浸出廢舊線
路板的處理量，同時也提高了浸出效率，并且使由于浸出過程中出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象導(dǎo)致?lián)p失的
Fe得到了補(bǔ)充。
權(quán)利要求
一株常溫嗜酸浸礦菌，其特征在于名稱為Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI，保藏登記號為CCTCC NoM207159，保藏日2007年10月16日，保藏單位中國國家典型培養(yǎng)物保藏中心，地址武漢大學(xué)內(nèi)。
2. —種用常溫嗜酸浸礦菌浸出廢舊線路板中金屬的兩步浸出方法，其特征在于它包括(1) 將常溫嗜酸浸礦菌，該菌保藏號CCTCC No :M207159，經(jīng)復(fù)壯、馴化培養(yǎng)，獲得適應(yīng) 性的菌種；(2) 將適應(yīng)的細(xì)菌接入到9K培養(yǎng)液中進(jìn)行放大培養(yǎng)得到成熟菌液；(3) 浸出前，在(2)中培養(yǎng)好的成熟菌液中加黃鐵礦精礦；(4) 將破碎好的廢舊線路板粉末加入到(3)中的成熟菌液中進(jìn)行浸出；(5) 浸出液進(jìn)行固液分離和金屬回收。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的嗜酸常溫 菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI)的復(fù)壯、馴化培養(yǎng)條件為在9K培養(yǎng)液中加 入重金屬離子進(jìn)行細(xì)菌適應(yīng)性馴化培養(yǎng)，然后逐級放大培養(yǎng)，其中細(xì)菌接種量為培養(yǎng)物總 體積的10 30%，馴化重金屬離子的種類可根據(jù)線路板中所含重金屬進(jìn)行選擇，得菌濃度 為107 1(f個/ml的適應(yīng)性馴化浸礦菌，其生長溫度在30 35t:，pH在1.7 2. 5之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于加入重金屬離子 為CU2+、Zn2+、Sn2+、Al3+、pb2+、Ni2+、Ag+重金屬的濃度分別設(shè)為Cu2+ :5 20g/L、Zn2+ :1 3g/ L、 Sn2+ : 1 3g/L、 Al3+ : 1 3g/L、 pb2+ : 1 3g/L、 Ni2+ : 1 3g/L、 Ag+ :0. 005 0. 05g/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的細(xì)菌 適應(yīng)性馴化培養(yǎng)的轉(zhuǎn)接次數(shù)為3 6次。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的成熟 菌液為放大培養(yǎng)馴化菌到溶液中電位達(dá)到500 600mV，培養(yǎng)液中菌數(shù)在107個/ml以上， Fe3+濃度在6 7g/L。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的在成 熟菌液中加入FeS2精礦的濃度為3 10g/L，在浸出前加入。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的破碎 的廢舊線路板的粒徑為小于0. 5mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于所述的在培 養(yǎng)液中加入廢舊線路板粉末的濃度為30 50g/L。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的廢舊線路板的兩步浸出方法，其特征在于加入線路板 粉末后，浸出過程進(jìn)行到浸出液電位達(dá)到500mV左右時結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明提供一株常溫嗜酸浸礦菌及其浸出線路板中金屬的兩步浸出方法，常溫嗜酸菌種名稱為Thiobacillus ferrooxidans Retech-XI，保藏登記號為CCTCC NoM207159，保藏日2007年10月16日，保藏單位中國國家典型培養(yǎng)物保藏中心，地址武漢大學(xué)內(nèi)。一種廢舊線路板中金屬的兩步浸出方法為常溫嗜酸菌(Thiobacillus ferrooxidansRetech-XI)的復(fù)壯馴化和放大培養(yǎng)，馴化菌的培養(yǎng)以得到富集細(xì)菌和Fe3+的富集液，浸出前在得到的富集液中加入FeS2精礦，以平衡浸出過程中pH值上升和補(bǔ)充鐵源，將廢舊線路板粉末加入到富集液中進(jìn)行浸出并固液分離和回收金屬。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)除了有利于環(huán)保外，還可以用來回收廢舊線路板種的貴重金屬資源，平衡了廢舊線路板粉末加入到培養(yǎng)液中出現(xiàn)的pH值的上升，提高了細(xì)菌浸出廢舊線路板的處理量，同時也提高了浸出效率，并且使由于浸出過程中出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象導(dǎo)致?lián)p失的Fe得到了補(bǔ)充。
文檔編號C22B3/00GK101748084SQ200810240058
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者徐政, 楊濤, 溫建康, 黃松濤 申請人:北京有色金屬研究總院