黄铜矿的嗜热细菌生物浸出工艺研究:温度-pH-氧化还原电位之间的依赖关系

嗜热细菌生物浸出黄铜矿的铜浸出率,取决于温度、pH和氧化还原电位,而且还取决于所使用的嗜热细菌的活性.研究了在不同的pH值和温度并有着不同的初始Fe3+数量的条件下,使用三种嗜热细菌浸出时达到的铜浸出率.获得的结果表明.由于Acidianus brierleyi(缩写为A.brierleyi菌)浸出铁(以Fe3+形式)的能力很低,由接近临界值(450mV,Ag°/AgCl参比电极)的氧化还原电位,反映出达到了很高的生物量浓度,在这样的氧化还原电位下浸出时铜浸出率最高.相比之下,由于Sulfolobus metallicus(S.metallicus菌)和Metallosphaera sedula(缩写为M.sedula菌)较高的浸出铁(以Fe3+形式)的能力,由很高的氧化还原电位反映出的很高的生物量浓度,再结合Fe3+以黄钾铁矾(KFe3[SO4]2·(OH)b)形式的沉淀作用,因而就降低了浸出速率.因此,在对于嗜热细菌的生长是最佳的温度时,并不总是意味着能达到很高的铜浸出率.一般地说,最高的铜浸出率是在初始pH值为1.5的条件下达到的.然而,在初始pH值为2.5时观测到比在pH 2.0时达到了更高的浸出率,证实了在高pH值时黄铜矿的生物浸出是受氧化还原电位而不是由pH或温度所控制的.当提供的为激发浸出反应所需的初始的Fe3+数量不足时,双向酸杆菌的生物浸出能力就会降氏,或浸出反应受到抑制,而硫化裂片菌和金属丝菌对初始的Fe3+提供量就没有那么敏感.这一结果证实了对矿物表面直接的酶促催化作用,能引发黄铜矿的生物浸出反应,但稍后氧化还原电位就控制着黄铜矿的浸出速率.     

杂质离子对黄铜矿浸出的影响机理研究

为探究杂质矿物对黄铜矿浸出的影响,考察了不同种类离子对黄铜矿浸出的影响。研究发现:Al2(SO4)3对铜浸出起促进作用,而Na2SO4、K2SO4、MgSO4对铜浸出起抑制作用;相比于SO2-4,Cl-由于可在黄铜矿表面产生疏松多孔硫层,加快浸出剂的扩散,从而对铜浸出起促进作用。动力学分析表明,添加Na+、K+、Al3+时,黄铜矿浸出过程由界面化学反应控制;而Mg2+存在时黄铜矿浸出由扩散反应控制;添加Cl-时,黄铜矿浸出受界面化学反应控制;添加SO2-4时,黄铜矿浸出由扩散反应控制。试验结果可以为黄铜矿湿法冶金过程提高铜浸出率提供参考。     

氢氧化铁对黄铜矿生物浸出的钝化作用

《Minerals Engineering》2 0 0 0年 1 0～ 1 1期发表 Stott M.B.等人文章 ,介绍铁矾沉淀对黄铜矿生物浸出的钝化作用。黄铜矿 (Cu Fe S2 )是丰度最高 ,但又是最难处理的硫化铜矿物。当对其进行生物浸出时 ,初始溶解速率快 ,但约 5 0 h后铜的溶解速率明显降低。作者以一种中度嗜温的铁 -硫氧化菌 ,在酸性硫酸盐营养介质中研究了铁矾在生物浸出过程中的钝化作用。用 S.thermosulfidooxidans、S.acidopilus和 A.ferrooxidans3种中等嗜温菌研究了从黄铜矿表面对铁矾沉淀去除 (即还原 Fe( ) )的可能性 ,以考察铜浸出率可否恢复至原有水平。…     

H2SO4-HNO3体系中锌精矿浸出与四氯乙烯萃硫的耦合

研究锌精矿在H2SO4-HNO3体系中浸出与四氯乙烯萃取硫磺的耦合过程。考察了浸出时间、四氯乙烯的加入对锌浸出的影响。结果表明，在85℃，氧气压力0．1MPa，H2SO4浓度1．8mol／L，HNO3浓度0．2mol／L条件下，加入20mL四氯乙烯萃取硫磺时，锌浸出率在3h内达到99．7％，与常规浸出相比，浸出时间缩短了50％，耦合效果明显。     

金川镍矿中镍和铜的浸出性能研究

试验了不同的浸出剂和氧化剂对金川镍矿氧化矿中Ni和Cu浸出性能的影响。当以3％H2SO4＋2％FeCI2作浸出剂时，Ni和Cu的回收率分别达到70％和56％。提高浸出温度和预先焙烧均不能提高浸出率。加入粘结剂造粒柱浸的结果表明，以稀H2SO4淋浸，Ni和Cu的回收率分别达到50．5％和50．1％。     

Ag~+在细菌浸出中的催化作用研究

研究了Ag+ 催化浸出中的细菌生理作用 ,结果表明 :Ag+ 对Fe2 + 氧化有很强的抑制作用 ,即随着Cu2 +在浸出液中的浓度增加而增强了其对Ag+ 毒性的拮抗作用 ;在较低的Fe2 + 与S0 的原子摩尔比下 ,S0 对Fe2 +的细菌氧化有强抑制作用 ;矿物中的Fe2 + 细菌氧化浸出抑制是Ag+ 催化浸出体系中高效浸出的最重要的细菌生理原因。因此 ,增强对Fe2 + 细菌氧化的抑制作用 ,可大幅度提高铜浸出率。     

黄铜矿精矿的酸性热压氧化提铜工艺研究

对黄铜矿精矿进行酸性热压氧化提铜工艺研究，探讨了初始酸浓度、浸出温度、浸出时间等工艺参数对铜浸出率的影响。结果表明：最佳浸出温度为110-115℃；初始酸度和NaCl浓度增加、氧分压提高、反应时间延长可以提高Cu的浸出率。当氧气分压0．45MPa，浸出温度110℃，浸出时间4h，NaCl初始浓度为40g／L，H2SO4初始浓度为110g/L，液固比5：1，搅拌速度750r／min时，Cu的浸出率可达98％。在液固比为4：1，氰化钠用量为2kg/t，氰化时间24h，振荡氰化条件下，金的浸出率为85％。     

用非常嗜热细菌浸出黄铜矿精矿

本文描述一种非常嗜热菌株氧化铜精矿（其中黄铜矿66％和黄铁矿11％）的能力，在70℃时进行的实验室分批试验表明，铜的浸出率可以达到98％以上，一系列的连续试验均在一个由3段浸出组成的扩大试验装置里进行，，它由标准设计的机械搅拌充气浸出槽组成。试验中考查了浸出时间、给矿粒度、O2和CO2的传质量对生物浸出结果的影响。这些, 总浸出率可以达到95％。然而，与中温浸出菌和中等嗜热浸出菌比较，这种非常嗜热细菌对于矿浆浓度似乎加敏感，而矿浆浓度又与经矿粒度有关系，氧的消耗量与当今处理难浸黄铁矿型金精矿的工业生物浸出槽所达到的最大用量接近，为了维持这一高的氧化速度，重要的是保证O2和CO2通入瓜应槽的有效速率，这些试验均取得了很高的铜浸出率，表明用非常嗜热菌株浸出黄铜矿精矿工艺对进一步研究和评估其工业应用的可行性具有潜在的价值。     

细菌的氧化生理与其浸矿机理研究

对不同氧化生理的诱导菌、S^2-氧化缺陷型菌株和Fe^2 氧化活性抑制菌进行了黄铜矿浸出研究，表明黄铜矿的细菌浸出以氧化其S^2-的直接作用为主。     

地下溶浸细菌氧化辅助浸出硫化铜矿的研究

对硫化铜矿细菌氧化机理和地下溶浸的特点进行了讨论 ,针对中条山不同氧化程度的 3种矿样进行了稀硫酸浸出和稀硫酸加Fe3+ 浸出的对比试验。试验结果表明 :矿石中铜的硫化矿占有率分别为 15 0 2 %、45 60 %、79 3 5 %时 ,溶液中Fe3+ 初始浓度达到 2 .0～ 3 .0 g/L ,浸出 2h ,与未加Fe3+ 的稀硫酸浸出相比 ,对应矿物中铜的浸出率分别提高 7 5 6%、2 1 62 %、10 5 9% ,而且铜的浸出速率显著提高 ;随着浸出的进行 ,矿石中的铁不断被浸出 ,硫酸浓度 15g/L ,初始Fe3+ 浓度分别为 0 0、 1 0、3 0g/L时 ,浸出 4h ,矿石中铁的浸出率分别为 10 68%、8 69%、7 12 %。在试验研究的基础上 ,提出应用细菌氧化技术进行浸出剂再生 ,以实现硫化铜矿物的地下溶浸。     

从攀西黑色风化矿泥中回收锰及稀土的中间试验研究

针对四川攀西ω（MnO)=8．2％的稀土矿泥,采用SO2作还原剂,在200L反应釜中进行预脱锰,在n(SO2)/n(Mn)=2．4,L／S=3:1析条件下,鳃的浸出率为70％以上,而稀土及铁的浸出率分别小于1％及3％。锰浸出液除杂后采用碳酸氢铵沉淀得到碳酸锰产品,产品统一计划达到96．78％。脱锰矿泥与氯化铵按n(NH4Cl)/m（矿泥）＝0．2－0．3混合,在520℃下焙烧2．5h,稀土浸出率达到80％以上,此原矿泥直接氯化焙烧的回收率提高约40％。     

硫化矿细菌浸出过程的电化学(Ⅰ)

系统阐述了硫化矿细菌浸出体系细菌生长及细菌存在时硫化矿氧化的电化学理论。文中分析了硫化矿浸矿主导菌种Thiobacillusferrooxidans氧化Fe2 +而代谢的电化学机理 ,给出了Fe2 +氧化响应Thiobacillusferrooxidans生长细胞外的电化学反应标度式 ,分析了细菌的存在对溶液电位的影响 ,给出了应用Fe2 +氧化速率标度的细菌生长速率方程。应用电化学基本原理分析了硫化矿浸出的反应特征 ,提出了只考虑细菌间接作用时硫化矿细菌浸出反应的混合电位模型。分析认为 ,细菌氧化Fe2 +至Fe3 +,使混合电位上升 ,这是细菌强化硫化矿浸出的重要因素之一。     

Fe3+作用下煤矸石中黄铁矿的氧化速率和化学计量学特征

硫铁矿含量较高的煤矸石在水、氧存在的条件下会发生氧化反应产生酸性矿山废水（AMD）,而Fe3+是该氧化反应过程中的强氧化剂。为了研究Fe3+作用下各类型煤矸石的氧化特征,设置不同初始Fe3+浓 度的酸性条件,对来源于3种煤系、不同硫含量的煤矸石样品KL、DZ、SX及黄铁矿样品进行氧化产酸模拟试验,并通过产酸模拟试验中的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比来验证试验体系遵循的化学反应。结果表明,在 酸性条件下,各试样的氧化速率随液相中初始Fe3+浓度的增加而增加,第1~7 d为煤矸石及黄铁矿的快速氧化反应期,氧化产酸反应主要受化学反应的控制,试验条件下该阶段黄铁矿的氧化速率可达5.23×10-5 mol/ （L·h）,而KL、DZ、SX的最大氧化速率分别为1.91×10-5 mol/（L·h）、1.1×10-7 mol/（L·h）和1.5×10-6 mol/（L·h）。煤矸石试样的氧化产酸过程与纯黄铁矿有显著区别：黄铁矿的氧化速率高于煤矸石, 但煤矸石的铁溶出率却高于黄铁矿。不同煤矸石的氧化特征有较大差异：净产酸潜力最低的煤矸石DZ（22.89 kg/t,以H2SO4计,后同）氧化速率低于其他矸石样品;净产酸潜力值相当的KL（92.21 kg/t）和SX （90.58 kg/t）在Fe3+的氧化反应过程中有较大差异,表现在［SO42?］/［Fe2+］化学计量比上。其中KL有着与黄铁矿相似的比值规律,遵循FeS2在对应条件下的氧化机理,但SX的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比远 高于理论值,DZ的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比总体最高,这可能由煤矸石的产碱矿物导致的。总体而言,煤矸石所含矿物情况和风化程度造成其产酸过程的差异,含硫量越高的煤矸石其产酸污染潜力随风化程度 而增加。     

中温及嗜热菌对不同成因黄铜矿浸出行为的影响

以斑岩型黄铜矿和矽卡岩型黄铜矿为研究对象,考察了嗜酸氧化亚铁微螺菌(L f)和嗜热硫氧化硫化杆菌(S t)对不同成因黄铜矿浸出行为的影响。结果表明,在2种不同细菌浸出体系中矽卡岩型黄铜矿均表现出比斑岩型黄铜矿浸出率高;S t浸出2种不同成因黄铜矿的效率均比L f的好。通过对不同浸矿时间黄铜矿浸出渣的XRD检测并结合黄铜矿浸出过程反应步骤的分析表明,2种细菌浸出不同成因黄铜矿的机制相同,细菌的代谢途径及反应温度是影响同类成因黄铜矿浸出率和代谢产物差异的主要原因。S t作用下浸出后期黄铜矿表面有黄钾铁矾生成,而L f浸出体系黄铜矿表面主要是S的不断积累。同种浸矿菌种浸出不同成因黄铜矿时,矽卡岩型黄铜矿在浸出第15 d有S生成,斑岩型黄铜矿在S t浸出体系S生成的时间更晚,在L f浸出体系S的生成量则更少,推测矿物性质是引起其差异的主要原因。     

强氧化剂常温浸出黄铜矿及机理探讨

通过热力学分析和浸出电位测定,研究常温酸性条件下,强氧化剂H2O2、NaClO和弱氧化剂O2、Fe3 对黄铜矿的不同作用机理.结果表明,在常温下依靠O2,Fe3 的氧化作用下难以浸出黄铜矿,而加H2O2和NaClO则大大提高了浸出效果.Fe3 单独氧化黄铜矿效果不佳,在与强氧化剂联合作用中则发挥了重要作用.一定浓度的强氧化荆不仅提高了浸出电位,发挥了氧化剂作为电子受体的作用,而且造成了黄铜矿的晶格以及钝化膜的破坏,使分解变得更容易进行.     

硫杆菌的化学诱变及对低品位黄铜矿的浸出

用盐酸羟胺将氧化铁硫杆菌优势菌(T、f菌)化学诱变后对低品位黄铜矿进行细菌浸出，结果表明，盐酸羟胺化学诱变能够使T．f菌产生较明显的变异，能较好地提高菌种的活性和对低品位黄铜矿的牛物浸出性能。经盐酸羟胺化学诱变，T．f诱变菌的活性比原始T．f菌提高了57．4％，对黄铜矿的浸出率提高了11．5％，达到浸出终点的时间比原始T．f菌减少了5～10d。     

亚氯酸钠氧化浸出黄铜矿研究

为了实现黄铜矿的高效浸出，研究了酸性条件下亚氯酸钠氧化浸出黄铜矿的适宜工艺条件，并进行了浸出动力学研究和浸出机理分析。结果表明，在亚氯酸钠与黄铜矿的物质的量之比为6、浸出液的pH=4、浸出温度为55 ℃、浸出时间为0.25 h时的铜浸出率为82.36%；亚氯酸钠在酸性条件下高效氧化浸出黄铜矿与亚氯酸钠能分解出氧化活性高的物质ClO₂、ClO^-₃和Cl₂有关；亚氯酸钠氧化浸出黄铜矿的过程由界面化学反应控制，活化能为42.69 kJ/mol。     

金堆城低品位辉钼矿的可浸性

采用细菌和化学浸出方法研究金堆城低品位辉钼矿的可浸性。结果表明，酸性（硫酸）介质下的细菌氧化浸出和化学氧化浸出，钼易与一些金属离子（如Fe，Ca，Al）生成不溶性的化合物，钼浸出率很低。低浓度次氯酸钠（NaClO）氧化浸出工艺回收低品位辉钼矿的钼是可行的。保持浸液pH=9～11，有效氯浓度15g／L的NaClO能有效浸出钼.     

铜矿山残留硫化铜矿细菌浸出试验研究

本文阐述了开采完毕的矿坑中硫化铜矿的细菌浸出小型试验及模拟矿层结构的柱浸试验。其结果表明，残留疏化铜矿中铜矿物以黄铜矿为主，粒度为－０．０７４ｍｍ的矿石经７天细菌浸出，铜的浸出率可达２０％，加入一定量Ａｇ￣＋可使铜的浸出率提高至８０％～９０％，同时抑制了铁溶出。在模拟柱浸中，矿石粒度对铜的浸出有很大影响，粒度为２０～１００ｍｍ的矿石经１３４天的细菌浸出，铜浸出率可达到１０％左右。     

无菌体系下黄铁矿浸出及热力学分析

研究无菌体系下黄铁矿的浸出并进行热力学分析。结果表明，黄铁矿的氧化浸出过程是一个电化学反应过程，在酸性溶液中自旨被氧化浸出，主要以FeS2＋O2＋2H2SO4=2FeSO4＋4S＋2H2O的反应进行，但速率慢，受溶解氧量控制，提高氧化还原电位有利于黄铁矿的氧化浸出。强酸浸出和pH条件试验结果与热力学分析的结果一致。