硫化銅礦微生物浸出的電化學(xué)及吸附機(jī)理研究.pdf

1、微生物浸礦電化學(xué)及吸附機(jī)理的研究對(duì)微生物冶金中化能自養(yǎng)生物的代謝和浸礦工藝技術(shù)的進(jìn)步均具有重要的推動(dòng)作用。本項(xiàng)目在國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（批準(zhǔn)編號(hào)：2007BAB18B06）的資助下，利用電化學(xué)分析方法，對(duì)硫化銅礦微生物浸出過(guò)程進(jìn)行了表征與測(cè)量，探討了黃銅礦硫酸浸出、細(xì)菌浸出及C1-、Fe3+、吐溫-20與細(xì)菌混合浸出過(guò)程的電化學(xué)和細(xì)菌吸附機(jī)理。研究結(jié)果表明： （1）黃銅礦酸浸過(guò)程中，在低陽(yáng)極電勢(shì)下（0．14～0．24 V），F(xiàn)e

2、游離并生成中間產(chǎn)物Cu1-xFe1-yS2-z和元素硫；電位升高到0．278V時(shí)，峰電流I峰增加到0．136 mA，形成第二個(gè)中間化合物CuS并有Cu和Fe等量釋放；當(dāng)E>E鈍化＝0．578V，Imax達(dá)到2．974 mA時(shí)，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，元素硫S0氧化成SO42-。反掃描過(guò)程中，在0．1V、I峰=-0．862 mA（第1次掃描）處為單質(zhì)硫還原生成CuS；-0．785V電位、I峰=-2．809 mA（第1次掃描）處出現(xiàn)很大的還

3、原電流峰，呈現(xiàn)CuS還原為Cu2S的反應(yīng)；在E>0．867 V，F(xiàn)e3+完全被還原，產(chǎn)物為Cu2S、H2S和Fe2+。黃銅礦陰極還原電流比陽(yáng)極氧化電流高46．78％。pH的降低有助于黃銅礦的氧化，pH=1的峰電流是pH=4的81．2倍。 （2）細(xì)菌浸出黃銅礦電極的峰電流比無(wú)菌對(duì)照體系增加77．55％，各氧化還原峰均發(fā)生明顯的負(fù)移，最大負(fù)移AE-0．057 V。有菌酸性體系中黃銅礦電極的Tafel參數(shù)與無(wú)菌的相比：Фcorr升高1

4、67．5 mV，Jcorr增大2．01μA·cm-2，Rp減小2．81 kΩ，浸出速率增大1．09倍，Tafel斜率ba減小4．2 mV，bc減小3．8 mV。 （3）氯離子的加入使氧化還原峰電流增大85．53％，陽(yáng)極各起始峰電位負(fù)移，最大負(fù)移AE-0．049 V，峰間距縮小，鈍化效應(yīng)減小。吐溫—20存在時(shí)負(fù)電位下的還原電流增加27．74％，氧化電流最大增幅為4．35％。Fe3+的加入，使負(fù)電位下的還原電流增加213．32％，高

5、正電位區(qū)的氧化電流增加34．21％，并與離子濃度的增加正相關(guān)。 （4） EDS能譜分析，浸出前黃銅礦表面原子計(jì)量式為CuFe1．11S1．89，酸浸后為CuFe0．93S2．29，酸浸過(guò)程礦物表面有銅硫化物和硫生成；菌浸10d原子計(jì)量式為Cu Fe1．07S2．27，菌浸20d為CuFe0．92S2．36K0．04O0．29，菌浸過(guò)程礦物表面先有少量銅硫化物和硫生成，后有黃鉀鐵礬生成；Fe3+和細(xì)菌混合浸出10天表面原子計(jì)量式為

6、CuFe1．19S2．22，20d時(shí)CuFe9．0S7．94K0．69N2．87O15．96，混合浸出過(guò)程礦物表面先有硫生成，后有黃鉀鐵礬、黃銨鐵礬生成。 （5）氧化亞鐵硫桿菌在黃銅礦石表面的吸附平衡符合Freundlich方程，并可用經(jīng)典的McKay二級(jí)速率方程來(lái)描述細(xì)菌吸附到礦物表面的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。細(xì)菌吸附黃銅礦石后，O—H峰向低波數(shù)漂移9 cm—1，坡形變緩，峰減弱；酰胺Ⅰ（C=0）向低波數(shù)偏移7 cm—1，酰胺Ⅱ峰C=O—