耐受高氟环境生长的浸矿菌种的选育

通过对生物浸矿菌种耐氟能力的考察,驯化选育出具有较高耐氟能力的菌种,并得到了菌种耐氟生长的最佳条件。摇瓶试验结果显示,在所考察的4种菌种(代号DX,BS,ZJ,SG)中SG菌耐氟能力最强。通过影响因素试验发现,在初始p H值2.5、接种量40%、摇床转数200 r·min-1、温度33℃的条件下,SG菌耐受F-浓度能达到1000 mg·L-1,且完全氧化9.0 g·L-1Fe2+只需要24 h。收集SG菌耐氟浓度为0和1000 mg·L-1生长达到旺盛期时的菌体,在扫描电镜(SEM)下观察发现耐受氟驯化前后菌体形态变化较小,说明通过较长时间的驯化,SG菌能适应高氟浓度环境生长,并能保持较好的细菌氧化活性,是一株优良的耐氟菌株。运用16S rDNA克隆文库技术研究了浸矿菌种的种群组成,结果表明耐氟能力最强的SG菌的种群组成单一,与Acidithiobacillus ferrivorans菌相似度达到99%。     

氟化物消除铁离子对铝置换硫脲金的负面影响

考察硫脲浸出液有无铁离子存在时铝粉置换硫脲金。三价铁离子显著提高硫脲浸出液的氧化还原电位,导致金回收率明显降低。当浸出液中Fe3+的浓度为0.01 mol.L-1,反应进行75 min,金的回收率只有6.3%,而没有添加Fe3+时金的回收率为96.4%。往硫脲浸出液中添加氟化物,通过铁氟配合物的生成,降低体系的氧化还原电位,可提高金的回收率。当浸出液中Fe3+的浓度为0.01 mol.L-1,F-的浓度在0.02～0.04 mol.L-1范围内,反应进行35 min,金的回收率达92%以上。当浸出液中Fe3+的浓度增大到0.03 mol.L-1,F-的浓度在0.03～0.06 mol.L-1范围内,反应进行70 min,金的回收率也达92%以上。     

铀矿石生物浸出中氟对铁-硫氧化细菌的影响

本文针对某铀矿矿石氟含量高的特点,研究了铀矿石生物浸出过程中矿石浸泡液中pH值与氟离子浓度变化规律、不同起始氟离子浓度对铁-硫氧化细菌生长发育的影响以及所选用铁-硫氧化细菌对氟离子的适应能力.结果显示,铀矿石中氟离子浓度随着生物浸出体系中pH值由高到低的变化而呈现出由低到高的线性变化特征;试验用铁-硫氧化细菌对氟离子非常敏感,20 mg/L氟离子便会抑制其生长;但经过较高浓度含氟离子培养基长时间培养选择后筛选所得到的菌株却对较高浓度氟离子生长基质有较强的耐受性,如菌株Z-1可在含氟1.48g/L的溶浸液中一昼夜即可将5g/L Fe^2＋完全氧化.研究结果表明,通过驯化可以获得耐氟铁-硫氧化细菌,将其应用于生物浸出工艺中,既不会降低铀浸出率,也不需额外的经济投资.     

永平铜矿浸矿细菌最佳生长条件的研究

对从永平铜矿酸性矿坑水中分离出的浸矿细菌进行了最佳生长条件的研究。结果表明,在9K+S培养基中,接种量为20%,pH为1 80,Fe2+浓度为3g/L,总铁为4g/L的条件下,既有利于细菌的生长,又有利于减少铁的沉淀,同时有利于矿物的浸出。     

生物冶金过程中黄钾铁矾的生成与抑制

研究初始pH梯度对细菌培养过程中黄钾铁矾生成的影响。结果表明,黄钾铁矾的生成受溶液pH、细菌活性和Fe3+浓度共同影响。溶液pH 1.4~2.0时细菌活性较好,溶液中Fe2+转化成Fe3+的速率快,促进Fe3+水解生成黄钾铁矾;溶液pH 1.0~1.4时Fe3+的水解反应受到显著抑制。Fe3+的水解过程是先生成胶体相Fe(OH)3后逐渐形核、生长、结晶出黄钾铁矾。生物冶金过程中反应前期溶液pH应大于1.4,此阶段以促进细菌生长、加快矿石氧化分解为主,当细菌生长进入对数期后,溶液pH应小于1.4,此阶段以控制浸出液中细菌的活性,抑制黄钾铁矾的生成为主。     

石煤空白焙烧-加助浸剂酸浸提钒工艺研究

以湖北某地含钒石煤为原料,研究了空白焙烧-加助浸剂酸浸提钒工艺,并考察了在浸出时间为4 h,液固比:1.5∶1.0的条件下,焙烧温度、焙烧时间、硫酸浓度、助浸剂用量、浸出温度对钒浸出的影响,列出了白云母在浸出过程中与酸发生的主要反应,计算了各反应不同温度下的ΔGθT,并绘制了ΔGθ-T的关系图。研究表明:焙烧温度700℃,焙烧时间1 h,硫酸浓度4 mol.L-1,含氟助浸剂用量为原矿质量的5%,浸出温度为98℃条件下,钒的浸出率可达86%以上。由XRD,FTIR及钒的价态分析可知:空白焙烧能改变云母的内部结构,促进钒的转价;对于不同焙烧温度条件下的焙烧熟样,在浸出过程中加入含氟助浸剂,钒的浸出率较硫酸直接浸出时提高15%以上;热力学研究表明,含氟助浸剂中的F-易于与Si4+及Al3+反应生成络合离子,使白云母发生的反应的ΔGθ明显小于直接与酸的反应的ΔGθ;添加含氟助浸剂的酸浸体系对白云母结构的破坏能力明显大于空白焙烧过程。     

HCl-AlCl_3溶液络合浸出包头50混合稀土精矿的研究

由于Al3+与F-结合在一起能够形成稳定的配位离子[Al F6]3-,所以本文采用HCl-AlCl_3体系所配成的混合溶液络合浸出包头50混合稀土精矿中的氟碳铈矿,通过热力学研究表明用HCl-AlCl_3体系所配成的混合溶液络合浸出包头50混合稀土精矿中氟碳铈矿的反应是可以自发进行的。同时得到了HCl-AlCl_3体系所配成的混合溶液络合浸出包头50混合稀土精矿的精矿浸出率和稀土浸出率;通过实验研究发现,改变各反应条件,在盐酸浓度达到6.0 mol·L-1,反应温度控制在95℃,氯化铝浓度为1.0 mol·L-1,搅拌速度为400 r·min-1,反应时间为120 min,液固比为20∶1的条件下,包头50混合稀土精矿的精矿浸出率达到了74.80%,并且稀土浸出率达到了69.08%,通过化学分析与X射线衍射(XRD)检测可知,用HCl-AlCl_3体系所配成的溶液络合浸出包头50混合稀土精矿,基本上使包头50混合稀土精矿中的氟碳铈矿全部进入溶液中,达到了与独居石分离的目的。     

中等嗜热菌浸出黄铜矿的影响因素研究

研究了45℃条件下利用中等嗜热菌浸出黄铜矿(75.5%,CuFeS2)过程中的影响因素.结果发现适当的初始pH值有利于细菌浸出,矿浆浓度和矿物粒度对细菌浸出过程的影响较大;另外初始添加适量Fe2+有助于细菌生长和提高浸出效率,但是过量添加会导致生成的黄钾铁矾沉淀阻碍浸出.初始细菌浓度、培养基和水的配比及浸出时间对浸出过程存在不同程度的影响,初始细菌浓度在1×106 cell·ml-1时浸出率最高,黄铜矿的浸出率可以达到64.20%,培养基和水的不同配比对细菌生长和浸出过程影响不是很大,浸出40 d时,铜浸出率可以达到80%以上.     

改性羧甲基壳聚糖的制备及其去除冶炼废水中的氟

采用自制铁基生物絮凝剂（BPFS）对羧甲基壳聚糖(CMC)进行改性,并研究其对废水中氟的去除。考察了羧甲基壳聚糖CMC/Fe质量比、BPFS-CMC投加量、pH、反应时间对氟离子去除效果的影响。结果表明,水中残余氟离子浓度随CMC/Fe质量比升高而升高;随改性羧甲基壳聚糖投加量的增加而降低,而且与羧甲基壳聚糖单独处理含氟废水相比,氟离子去除效果有明显提高,当BPFS-CMC投加量为3%（体积分数）时,氟离子去除率由33.05%提高到62.70%;酸性条件有利于氟离子的去除;随反应时间的增加,氟离子浓度缓慢下降。当羧甲基壳聚糖CMC/Fe质量比为0.05,投加量3%,pH=5,反应时间10 min时,水中残余氟离子浓度为7.78 mg/L,低于国家《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010)规定的限值。     

石煤焙烧熟样酸浸过程的热力学分析

采用FactSage热力学分析软件研究了添加含氟助浸剂对硫酸浸出某石煤空白焙烧熟样的影响。结果表明,添加含氟助浸剂不能强化硫酸直接与熟样中钒的反应;在加入含氟助浸剂的硫酸溶液中,白云母晶体结构中铝和硅能与氟生成络合物,使白云母的溶解反应更容易发生;赤铁矿在硫酸溶液中不易发生溶解反应,加入含氟助浸剂后,溶解反应相对容易发生,同时会生成固体产物FeF3·3H2O,使浸出液中Fe3+的浓度降低。     

某铀矿生物浸铀过程中金属离子与铀协同浸出研究

通过室内柱浸试验,探析不同粒度（2.5~5、5~10、2.5~10 mm）铀矿在生物浸出过程中金属离子与铀浸出的规律,分析柱浸过程中pH、Eh、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+与铀的浸出行为,并运用PHREEQC计算金属离子的饱和指数及浸出液中铀的存在形式。结果表明,铀矿中K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+与铀的浸出趋势相似,粒度越小该铀矿中浸出的金属离子越多,经过66 d柱浸试验,三种粒度的铀矿铀浸出率分别为85.93%、69.75%、79.65%。酸化阶段及菌浸阶段硬石膏达到饱和,酸化阶段磷酸铀酰达到饱和,菌浸阶段氟化铁达到饱和。柱浸浸出液中铀主要以正六价存在,酸化阶段铀化学形态主要为硫酸铀酰及磷酸铀酰,菌浸出阶段主要为硫酸铀酰及氟化铀酰。     

Bacterial Leaching of Metals from Tannery Sludge by Indigenous Sulphur-Oxidizing Bacteria—Effect of Sludge Solids Concentration

An investigation on the effect of sludge solids concentration on bioleaching of Cr(III) and other metals from tannery sludge by indigenous sulphur-oxidizing bacteria was carried out. The sludge solids concentrations ranged from 13 to 60 g/L. The concentration of elemental sulphur was fixed at 30 g/L. The results showed that the lowest pH reached after 25 days of bioleaching at all studied sludge solids concentration was about 1.3. The optimum sludge solids concentration for maximum metal leaching from tannery sludge was 40 g/L and about 87% of Cr(III), 73% of Al, 72% of Fe, 62% of Mg, and 73% of Zn could be leached in this case. During bioleaching, the concentrations of total and volatile suspended solids of the tannery sludge significantly decreased. The sulphur-oxidizing bacteria could tolerate a Cr(III) concentration as high as 5,930 mg/L at pH 1.3. The leaching efficiencies of Cr(III), Al, and Fe for both chemical leaching and bioleaching of tannery sludge were similar at pH 1.3. The leaching efficiency of Ca, Mg, and Zn in both leaching processes were identical for pH values in the range of 1.3 to 3.0.     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌耐氟性研究

氟可以抑制微生物浸出过程中微生物的生长。为探究微生物在不同矿物质的生物浸出过程中呈现不同氟耐受性的原因,利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在不同生长时期进行氟胁迫试验。结果表明,迟滞期前引入氟化物,F~-浓度为0.5和1.0mmol/L时,Eh、Fe~(2+)氧化速率及细菌生长活性与对照组相似,F~-浓度分别为1.5、3.0和5.0mmol/L时,Eh和Fe~(2+)氧化速率明显下降直至停滞,细菌生长活性从受到轻微影响变化到绝对停滞;对数生长期前引入氟化物,氟浓度为10.0mmol/L时才表现出明显延迟,20.0mmol/L的氟胁迫时,细菌无法正常生长。     

生物浸出低品位镍铜硫化矿

阐述了氧化亚铁硫杆菌 (TF5)和氧化硫硫杆菌 (TT)浸出金川低品位镍铜硫化矿的机理、过程动力学、工艺条件和反应工程。研究表明 ,含镍磁黄铁矿的细菌浸出以细菌氧化生成的Fe3 +的作用为主 ,浸出速率受表面反应控制 ;镍黄铁矿的细菌浸出以矿物表面吸附菌的作用为主。细菌对Mg2 +离子的耐受浓度因驯化而提高 ,极限浓度可达 15～ 2 0g/L。低品位镍铜矿的细菌浸出过程中 ,pH控制、细菌的初始接种量、矿浆浓度及TF和TT的混合比是影响镍、铜、钴等有价金属元素浸出速率和最终浸出率的主要因素。优化条件下气升式和搅拌式反应器中试验表明 ,优化条件下 ,在生物浸出低品位镍铜硫化矿 ,镍浸出率可达到 92 %～ 94 % ,铜达 4 8%～ 50 % ,钴达 88%～ 91%。     

外源Fe2+浓度及矿物粒径对生物浸铀的影响

为改善以往生物浸铀效率不高的缺陷,通过添加外源Fe2+及改变矿物粒径来提高生物对铀的浸出率。研究结果表明：外源Fe2+浓度分别为0、0.5、1.0和2.0 g/L时,铀浸出率分别为87.34%、88.27%、91.23%、89.13%,当浸出体系中Fe2+浓度为1.0 g/L时,铀矿石会产生部分溶解且表面粗糙孔隙明显,有利于铀的浸出,溶浸液中存在适量的Fe2+对生物浸铀的能力具有提升效果。另外,外源Fe2+对铀矿生物浸出符合固体产物层缩核模型,浸出过程主要受扩散控制。当粒径＜- mm和-5 mm时铀浸出率分别为91.23%和83.70%,矿物粒径适当减小可增大颗粒比表面积,同样利于铀的浸出。     

高硅质石煤钒矿浸出机理研究

对高硅质石煤钒矿进行工艺矿物学分析和在硫酸体系下浸出机理的研究。结果表明,钒钛矿及含钒金红石、硫钒铜矿在硫酸直接浸出以及添加氟化物条件下,钒均难以浸出;钒酸盐、褐铁矿在硫酸体系下,钒易于浸出,氢离子破坏其晶体结构;含钒云母类矿物采用硫酸直接浸出,钒浸出率低于50%,在添加氟化物条件下,钒浸出率高于90%。氟化物强化含钒云母类矿物的浸出机理是HF与F-形成络合离子,在H_3O~+的促进下,破坏硅酸盐矿物晶体结构中的Si-O键,实现钒的浸出,HF在浸出过程起催化作用。     

复杂微生物浸出液生物成矾法净化除铁的研究

针对低品位矿石生物浸出液中铁含量高而有价金属含量低的特点,研究低温、低pH条件下微生物成矾除铁方法,考察了温度、pH值、菌液接种量、时间等主要因素对微生物氧化及铁矾形成的影响规律,并采用正交实验对微生物成矾除铁规律进行多因素影响分析。结果表明:在生物氧化过程中,亚铁含量为9.46 g·L-1的料液,在pH范围为1.4～2.0,温度范围为30～40℃时,36 h细菌将亚铁氧化完全,细菌氧化亚铁的效果较好;在生物成矾除铁过程中,当pH为2,温度为45℃,菌液接种量为15%,反应时间为10 d时,除铁率达到99.97%,除铁后料液含铁0.015 g·L-1;通过正交实验,确定了影响生物成矾法除铁的主次因素顺序分别为反应时间、接种量、总铁浓度,最优水平组合为:总铁浓度50 g·L-1,接种量20%,反应时间10 d,在此最优组合条件下,沉淀除铁率高达99.95%,实现了低温、低pH条件下微生物成矾除铁,为微生物浸出液的低成本、高效净化除铁提供了一条新途径。     

表面活性剂吐温20对胶硫钼矿生物浸出的促进机理

为提高胶硫钼矿中钼的生物浸出效率,研究了非离子表面活性剂吐温20对氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)的代谢活性以及胶硫钼矿生物浸出的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜对浸出产物进行表征.研究结果表明,吐温20对A.ferrooxidans氧化Fe2+有明显的抑制作用,但对S0的氧化则表现出一定的促进作用.吐温20对胶硫钼矿生物浸出的作用表现为:低质量浓度促进,高质量浓度抑制,当其质量浓度为30 mg·L-1时,浸出40 d,Mo的浸出率由未添加时的42.21%提高至54.10%.吐温20的加入强化了浸出过程中间产物S0的生物氧化作用,提高了体系中细菌浓度,同时削弱了矿物表面生成的黄钾铁矾和单质硫的钝化作用,从而促进了胶硫钼矿的氧化与溶解.      

低品位次生硫化铜矿的细菌浸出研究

在硫酸体系中 ,对含有辉铜矿、蓝辉铜矿和铜蓝的低品位次生硫化铜矿的Fe3+ 浸出和细菌浸出进行了研究 ,通过对浸出过程的动力学进行分析 ,揭示了次生硫化铜矿的浸出过程和细菌浸出的作用机理 ,得出了细菌浸铜主要以间接机理进行的结论 ,提出了加快铜浸出速率的 2条途径。