黃銅礦細(xì)菌浸出機(jī)理研究及其過(guò)程控制.pdf

1、銅是一種用途十分廣泛的金屬，隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，其市場(chǎng)需求量逐年增加。近年來(lái)銅冶金技術(shù)發(fā)展迅速，并且我國(guó)銅礦石資源有限，導(dǎo)致銅原料供應(yīng)緊張。因此，開(kāi)采利用低品位、黃銅礦型銅礦石具有非常重要的意義。生物濕法冶金技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的礦冶技術(shù)，具有成本低廉、流程簡(jiǎn)單及環(huán)境友好等許多優(yōu)點(diǎn)，并且能處理品位較低、可選性較差的銅礦石。目前，黃銅礦細(xì)菌浸出的Cu浸出率較低是亟待解決的問(wèn)題。因此本論文以黃銅礦細(xì)菌浸出為研究中心，從微生物學(xué)、礦物學(xué)以及冶金學(xué)等

2、多個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展了黃銅礦細(xì)菌浸出機(jī)理及其過(guò)程控制等研究。
　　試驗(yàn)中采用的浸礦細(xì)菌ASH-07是由氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）、氧化亞鐵微螺菌（Leptospirilum ferrooxidans）和氧化硫硫桿菌（Thiobacillus thiooxidans）組成的混合菌，它們具有協(xié)同作用、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn)。首先通過(guò)試驗(yàn)確定了ASH-07菌的最佳生長(zhǎng)條件:最適初始pH值為1.2～1.8、最適溫度

3、為45℃～50℃。ASH-07菌在經(jīng)過(guò)對(duì)金屬離子Cu2+、Zn2+和Ni2+耐受性的馴化培養(yǎng)后，細(xì)菌的生長(zhǎng)活性和氧化能力都有了明顯的提高，不僅縮短了細(xì)菌在這些離子存在條件下的生長(zhǎng)遲緩期，還提高了細(xì)菌對(duì)Fe2+的氧化速度。馴化培養(yǎng)后的ASH-07菌對(duì)金屬離子Cu2+、Zn2+和Ni2+的耐受濃度分別為:15.0g·L-1、3.0g·L-1和5.0g·L-1。
　　論文研究了細(xì)菌在黃銅礦表面的吸附情況。首先通過(guò)試驗(yàn)確定了茚三酮比色法測(cè)

4、量黃銅礦表面吸附細(xì)菌濃度的最佳測(cè)量條件為:測(cè)量波長(zhǎng)560nm，裂解時(shí)間25min，溶液pH值7.0，加熱時(shí)間15min，冷卻時(shí)間6min?？疾斓V石粒度、礦漿濃度和初始pH值三個(gè)因素對(duì)細(xì)菌吸附效果影響的試驗(yàn)結(jié)果表明:粒度小于37.0μm和礦漿濃度為3.0wt.％的條件下，單位礦漿濃度礦石表面細(xì)菌的吸附濃度均較高，在浸出24h時(shí)吸附細(xì)菌濃度分別達(dá)到8.9×108cell·mL-1和2.2×108cell·mL-1，并且單位礦漿濃度礦石表面的

5、吸附細(xì)菌濃度越高，Cu浸出率越高;初始pH值對(duì)細(xì)菌的吸附影響不大，但是初始pH值為1.2～1.8時(shí)，細(xì)菌具有較好的生長(zhǎng)活性和氧化能力，Cu浸出率較高。
　　論文綜合利用偏光顯微鏡、掃描電鏡(Scanning electron microscope，SEM)、X射線衍射(X-ray diffraction，XRD)和X射線光電子能譜(X-ray photoelectronspectroscopy，XPS)等技術(shù)對(duì)黃銅礦浸出過(guò)程中表面

6、形成的氧化膜形貌、厚度以及成分進(jìn)行檢測(cè)分析。黃銅礦表面氧化膜形貌觀察結(jié)果表明:在浸出168h的過(guò)程中，黃銅礦表面氧化膜的形貌由顆粒狀物質(zhì)逐漸向膜狀物質(zhì)轉(zhuǎn)變，氧化膜的結(jié)構(gòu)也逐漸從稀疏多孔變得致密緊實(shí)，其厚度在浸出168h時(shí)達(dá)到6.0μm。XRD和XPS的檢測(cè)結(jié)果表明:黃銅礦表面氧化膜中S元素的化學(xué)態(tài)變化規(guī)律為S2-→S0→S4+→S6+，對(duì)應(yīng)地依次形成了缺鐵Cu-硫化物Cu1-xFe1-ySz(x＜y)、單質(zhì)硫S0、Fe(Ⅲ)-氧化物、F

7、e(Ⅲ)-O-OH和黃鉀鐵礬等物質(zhì)，其中硫化物層和單質(zhì)硫?qū)佣际茄趸ば纬蛇^(guò)程中的中間產(chǎn)物，而產(chǎn)生鈍化作用的是黃鉀鐵礬層。斑銅礦的細(xì)菌浸出優(yōu)于黃銅礦的主要原因是，在斑銅礦浸出144h的過(guò)程中，表面物質(zhì)主要以Cu-硫化物和單質(zhì)硫S0為主，對(duì)斑銅礦的進(jìn)一步浸出沒(méi)有明顯影響。
　　論文中提出了強(qiáng)化浸出和降低浸出體系pH值兩種方法控制黃銅礦細(xì)菌浸出的鈍化作用。強(qiáng)化浸出條件不僅抑制了礦石表面黃鉀鐵礬沉淀的形成，還能夠去除已經(jīng)包裹在礦石表面的黃