黃銅礦生物浸出及其鈍化現(xiàn)象研究.pdf

1、黃銅礦(CuFeS2)是最主要硫化銅礦物，同時也是濕法冶金重點研究對象。目前，傳統(tǒng)選冶工藝仍舊是處理黃銅礦精礦最有效的工藝；但是，黃銅礦精礦火法冶煉過程中存在許多問題：一是冶煉過程中SO2氣體的排放，此氣體對環(huán)境危害很大，在可持續(xù)性發(fā)展與嚴格環(huán)保的要求下，必須對排放氣體進行治理。盡管火法冶煉過程中生成的SO2可用以制造硫酸，但添加SO2吸收設(shè)備將使得冶煉成本大大提高，偏遠地區(qū)，硫酸的銷路也是一個較大的問題。二是黃銅礦精礦來源問題，隨著資

2、源的貧化雜化，傳統(tǒng)的選礦技術(shù)能夠處理的礦物越來越少，而且多數(shù)未開采礦產(chǎn)資源都在交通不便、工業(yè)落后，環(huán)保要求高的地區(qū)。為此，濕法冶金工作者不斷提出成本低廉的黃銅礦處理新工藝。其中，生物浸銅工藝是最具有商業(yè)前景的黃銅礦處理新工藝之一，它利用細菌催化黃銅礦氧化溶解，通過后續(xù)萃取電積工藝提取浸液中的銅，制成陰極銅板或銅粉。生物浸銅工藝中所用的微生物，按其最適宜生長溫度可分為：嗜溫菌Mesophiliemicroorganisms；中等嗜熱菌mo

3、deratethermophilicmicroorganisms嗜熱菌thermophilcmicroorganisms；以嗜溫菌的研究最為廣泛。最常用的嗜溫菌有acidithiobacillusferrooxidans，acidithiobacillusthiooxidans和Leptospirilumferrooxidans。 盡管次生硫化銅礦的生物堆浸工藝已經(jīng)完全成熟，國內(nèi)外有多個商業(yè)化生產(chǎn)廠；但是對硫化銅礦物主體——黃銅

4、礦而言，應用生物浸出技術(shù)仍有許多困難。黃銅礦生物堆浸技術(shù)難以應用的主要原因在于：微生物浸出過程中，黃銅礦表面形成一層固態(tài)反應產(chǎn)物層；此固態(tài)反應產(chǎn)物層阻礙浸液和黃銅礦的接觸，同時也抑制了浸液中各種離子的擴散，成為控制黃銅礦溶解的關(guān)鍵步驟。盡管一致認為固態(tài)反應產(chǎn)物層阻礙了黃銅礦浸出，但是對鈍化產(chǎn)物層的認識卻有許多爭論。這其中也關(guān)系到微生物在黃銅礦浸出過程中所起作用的爭論?；仡櫽嘘P(guān)黃銅礦生物浸出技術(shù)的文章，全都提到了浸出過程中的鈍化現(xiàn)象，卻都

5、沒有就黃銅礦生物浸出機理以及鈍化原因形成一致看法。 本論文以云南大紅山礦床采集來的黃銅礦為研究對象，從青海和云南礦區(qū)水樣中分離出嗜溫菌和中等嗜熱菌。對分離富集的嗜溫菌進行硫氧化菌和鐵氧化菌篩選，取得了很好的篩選效果。實驗研究表明分離出來的鐵氧化菌具有較強的Fe2+氧化能力，而基本不具備單體硫氧化能力；而分離出來的硫氧化菌具有較強的單體硫氧化能力，但基本沒有Fe2+氧化性。對鐵氧化菌的特性檢測發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)，較低的初始pH值有

6、利于細菌生長，未經(jīng)馴化的原始菌株對金屬離子濃度較為敏感等等。對硫氧化菌的特性檢測發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)，初始pH值對細菌生長基本無影響，未經(jīng)馴化的原生菌株具有較高的Cu2+離子耐受性。 論文考查了常溫條件下，H+、Fe3+、Fe2+和Cu2+對黃銅礦化學浸出作用；研究發(fā)現(xiàn)，礦物表面都覆蓋有較明顯的硫?qū)?；其中以Fe2+浸出最為顯著，浸出率也最高。在研究鐵氧化菌、硫氧化菌、混合菌和中等嗜熱菌對黃銅礦的浸出作用及其鈍化現(xiàn)象時，筆者發(fā)現(xiàn)：鐵

7、氧化菌浸出時，黃銅礦表面有明顯的絮狀包裹層，經(jīng)XRD和SEM分析表明，絮狀包裹層為細菌與黃鉀鐵礬的混合體。硫氧化菌和混合菌浸出時，浸出后期都有較為明顯的鈍化現(xiàn)象，黃銅礦表面元素S含量略為偏高，估計表面微薄硫?qū)訉ΦV物溶解有較強的阻礙作用。中等嗜熱菌浸出黃銅礦時，黃銅礦表面有較明顯的腐蝕現(xiàn)象，有細菌附著在礦物表面；同時，有大量的黃鉀鐵礬生成，但生成的黃鉀鐵礬不覆蓋在黃銅礦表面，對黃銅礦的溶解沒有阻礙作用。論文對比了低電位生物浸出和高電位生物