硫化銅礦微生物浸出的電化學(xué)及吸附機(jī)理研究.pdf_第1頁(yè)
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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—

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