蓝辉铜矿的细菌氧化浸出研究

研究了紫金山铜矿中主要目的矿物之一的蓝辉铜矿细菌浸出的过程和影响因素,考察了蓝辉铜矿纯矿物的浸出特性。实验室条件下细菌浸出蓝辉铜矿纯矿物的适宜参数为：接种量50%;培养基中Fe^2＋氧化量为60%。20 d浸出周期内蓝辉铜矿浸出率可达80%以上。通过向纯矿物浸出体系中添加黄铁矿探讨其强化浸出效果。结果表明：以1∶2或1∶1重量比添加黄铁矿能明显加快蓝辉铜矿的细菌浸出速率。通过对蓝辉铜矿和黄铁矿在浸出介质中静电位的测定表明,添加黄铁矿后能在浸出体系中形成较强的原电池效应,促进目的矿物的溶解。     

砷化钴矿的生物浸出

为了从亚砷酸盐矿中回收钴,开发了二段工艺。在第一段中,二价铁离子溶液被氧化成三价铁离子溶液。该反应受到细菌的催化。在第二个反应器中,用三价铁离子溶液浸出矿石。该工艺主要为两个化学反应钴溶解;砷与铁以臭葱石形式沉淀。与常用的细菌浸出比较,这样的二段工艺的益处是两个主要反应能够分别被优化。 本文阐明了该工艺的化学原理、微生物的性质(适应范围)和试验的结果。     

细菌浸出含镍磁黄铁矿金矿的研究

在温度３０℃,ｐＨ＝２的条件下,研究了用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌浸出含镍磁黄铁矿金矿。试验结果表明,只用氧化亚铁硫杆菌浸矿１６ｄ,铜的浸出率为５７％,镍的浸出率为８５％;用混合菌浸出含镍磁黄矿金矿,铜的镍的浸出率均有所提高,分别达到６３％和９１％。向浸出体系中加入一定量的Ａｇ＾＋,铜的浸出率明显提高,而镍的浸出率却降低。     

低品位铀矿石微生物柱浸试验

对某低品位铀矿石进行了不同喷淋条件的微生物柱浸试验。结果表明,试验用混合菌群对目标铀矿石具有较强适应性,浸出周期172d,菌浸期间5%和10%喷淋量条件下渣计平均浸出率分别为87.70%和88.53%,耗酸率分别为5.36%和5.37%。菌浸阶段采用较大喷淋量可提高浸出率,但液固比会显著增加,综合成本相应提高。因此,喷淋量的选择应综合考虑铀资源回收率与浸出成本。     

Towards a Novel Bioleaching Mechanism

Abstract

Research on the chemistry of pyrite bioleaching demonstrated-contradictory to the text book theory on direct or indirect leaching mechanisms-that only the indirect one is functioning. Cells of Thiobacillus ferrooxidans and Leptospirillum ferrooxidans primarily attach to the surface of pyrite particles by electrostatic interactions caused by iron(III) ion containing extracellular polymeric compounds. If sufficient free iron(III) ions are available (0.2 g/l) pyrite degradation starts. The first degradation products are thiosulfate and iron(II) ions. Thiosulfate will be rapidly oxidized by iron(lll) ions to tetrathionate. Tetrathionate adsorbs to the pyrite surface and is hydrolized to sulfane-monosulfonic acid and sulfate plus one proton. From the sulfane-monosulfonic acid several polythionales and elemental sulfur may arise. Consequently, the function of the leaching bacteria is “only” the maintenance of a high redox potential by keeping the iron(III) ions mainly in the oxidized state to optimize the indirect attack on the metal sulfide.     

难浸铀矿石微生物浸铀试验

对我国南方某硬岩难浸铀矿石分别开展了不同酸耗、矿浆液固比、不同初始铁浓度摇瓶搅拌浸出试验,考察铀浸出率(浓度)与酸浓度、菌液三价铁浓度、液固比和Eh之间的关系。最佳工艺参数为:酸化酸度30~60g/L、酸耗8%~15%、液固比(2.5~5.0)∶1、三价铁浓度5~7g/L。     

生物冶金技术应用与发展现状

本文简要介绍了生物冶金技术中微生物的种类、作用方式以及该技术在国内外的发展以及工业应用现状,并指出了该技术的发展趋势以及工业化过程中需要解决的问题。     

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%。     

The Optimal Design of Bioleaching Processes

Abstract

The development of bioleaching processes has reached the point where the relevant question is not “Do they work?”, but “How can they be made to work at the lowest possible total cost?”. Designers of the next generation of processes must consider not only conventional heap leach and slurry-tank systems, which were developed from non-biological extraction techniques, but also designs that follow logically from the unique, autocatalytic, autotrophic and product inhibited nature of bioleaching kinetics. Such processes are conceptualized here in terms of the residence times distributions of the four phases they contain, water, solids, biomass and air. How should they differ from each other, and how might the optimum configuration be approximated in practice? The economic viability of most large-scale bioprocesses depends on achieving a high mean cell residence time either by cell recycle or immobilization, and this insight must be transferred to bioleaching. Since it takes longer to process a large mineral particle than a small one, the optimum solids RTD is one in which the residence time increases with particle size. The standard bioprocess engineering result that a continuous bioprocess should consist of a completely-mixed section, followed by a plug-flow section, must be modified for the solid nature of the substrate and for cell recycle.     

Bioleaching of lateritic nickel ore by ultrasound

The bioleaching of nickel from lateritic ore of Orissa, India, using a nativeAspergillus niger strain was studied with and without ultrasound. Different parameters, such as spore concentration, amount of dextrose in the medium, pulp densities, and sonication time, were studied for maximizing the extraction of nickel. Enhanced recoveries and reduction in leaching time were demonstrated using ultrasound. The highest amount of nickel, 95 pct, was extracted in 14 days with an inoculum size of 10⁶ spore/mL and 2 pct dextrose in the medium under 30 minutes ultrasonic pretreatment using 43 KHz frequency at 1.5 W/cm² intensity. It was also found that ultrasound assists in selective leaching of nickel over iron.     

Fungal Bioleaching of Metals From Mine Tailing

The present study was undertaken to develop an economically feasible and environmental-friendly technique to recover metals (Ni, Cu, Co, Zn, Mg) from mine tailing by employing Penicillium chrysogenum strain KBS3. The potential of Penicillium chrysogenum in generating a variety of organic acids was studied and the effect of different organic wastes as substrates was evaluated. Maximum solubilization of nickel (55%), copper (67%), magnesium (69%), cobalt (60%), and zinc (65%) was achieved in the media containing glucose, tea leaves, molasses, and waste winery grapes as substrates.     

铀矿石的细菌浸出试验研究

细菌浸出法是利用某些微生物及其氧化产物溶浸矿石中的有用金属的一种新工艺。对取自湖南某矿的铀矿石进行了细菌浸出试验，考察了不同浸出剂、浸出时间、矿石粒度、矿石层高度、浸出剂中高铁离子浓度、等因素对铀浸出率的影响，并进行了扩大试验。结果表明，利用细菌浸出法可提高铀的浸出率，降低酸耗。     

极端嗜热硫杆菌浸出黄铁矿

为了探讨极端嗜热菌在高铁、高酸和高温条件下生物脱硫的可行性,采用从腾冲热海酸性温泉分离出的一株新型极端嗜热硫杆菌开展了四组不同初始pH值条件下的黄铁矿生物柱浸实验.该菌株能耐受pH值为0.58、全铁质量浓度为38.9 g·L^-1的高酸高铁环境,同时维持580~640 mV的较低电位.初始pH值为2时,浸出28 d后黄铁矿浸出率达到最高为17.8%.生物浸出时,菌株生长依次表现出较明显的迟缓期、对数期和稳定期,且降低初始pH值会延长其到达稳定期的时间.此外,70℃高温和全铁质量浓度为38.9 g·L^-1的高铁体系能促进生成黄钾铁矾和少量单质硫沉淀,而菌株能在pH值小于0.9时将大部分S⁰氧化为SO₄^2-.

     

微生物浸矿的技术现状及展望

综述了国内外微生物浸矿技术的研究进展及工业化历程 ,根据目前微生物浸矿技术存在的问题 ,从微生物学、电化学、湿法冶金 3个角度对微生物浸矿的影响因素和作用规律及其强化途径做了初步探讨     

微生物槽浸中铁的沉淀研究

以永平铜矿石为研究对象 ,通过摇瓶条件试验、有菌与无菌对比实验 ,研究了微生物槽浸中铁的沉淀。研究结果表明 :在菌液培养过程中 ,介质 pH值和二价铁浓度越低 ,铁沉淀量就越少 ,但会影响菌种的发育 ,在pH1 6～ 1 8、二价铁浓度为 4 g/L条件下 ,能减少铁的沉淀量和保证细菌较好的发育。在槽浸过程中 ,细菌产生的代谢物会促进铁沉淀的产生 ,影响细菌的浸矿效果。     

废旧干电池的生物法资源回收技术

用污泥作为嗜酸菌来源及培养基，添加能量物质，所产酸液用于沥滤废旧干电池中的重金属，并在一套二阶段连续运行工艺中实现，该工艺主要由生物酸化反应池和电池沥滤反应池组成，不同电池投加量的工艺运行结果表明，在进酸液量为1Ud，处理量为2节、4节、8节时，金属镍、镉、钴完全滤除所需时间分别约为25d、30d、超过40d，金属镍的氢氧化物可在pH〉4．0的时候溶解，而金属镍则需要较低的pH值（2．0～3．01，金属镉及其化合物在pH较高（4．0-4．5）的情况下即可大部分溶解滤除，金属钴的沥滤行为与金属镉相似，其溶解速率介于金属镍与金属镉之间。     

难处理低品位铜钴矿的微生物浸出

以赞比亚某典型难处理低品位氧化铜钴矿为研究对象,配入适量硫化铜钴矿,采用人工调配的高效微生物浸矿菌群对铜钴矿进行微生物浸出,同时分别与摇瓶酸浸、搅拌酸浸和柱浸进行了对比.结果表明,采用微生物浸出难处理铜钴矿,随着温度升高和时间延长,铜浸出率增大.浸出温度为40℃时,微生物浸出铜浸出率为90.7%,高于摇瓶酸浸和搅拌酸浸浸出结束时浸出率(69.4%~73.2%)以及柱浸结束时浸出率(约85%).由于微生物浸出群落对该难处理铜钴矿作用时间周期较长,适用于堆浸生产.细菌的存在使得铁离子不断的在二价与三价间循环,通过具有强氧化性的Fe3+与硫化矿物相互作用,使得矿物分解,提高浸出率.     

高砷硫低镍钴硫化矿浸矿菌的选育与生物浸出研究

采用化学分析和偏光矿相显微镜矿物鉴定方法研究了高砷硫低镍钴硫化矿的生物浸出工艺矿物学：黄铁矿是有益组分镍、钴的主要载体矿物,结晶程度差,结构松散,易被细菌侵蚀,镍、钴容易被浸取,但细菌氧化黄铁矿而将产出较多的酸和浸出较多的铁;矿石中存在一部分颗粒微细并分散在结构致密的脉石中的含镍矿物,这是影响镍细菌浸出速率的主要原因。结合工艺矿物学研究结果,采用现代微生物驯化育种技术,选育了抗毒性强和适合浸出高砷硫低镍钴硫化矿的浸矿菌种RetechⅢ三代驯化菌,并采用亚铁离子氧化速率法、生物显微镜直接计数法及氧化还原电位法测定其浸矿活性,Fe^2＋氧化为Fe3＋速率达到1.4g.（L·h）^-1,培养60h细菌浓度由初始时的3.78×105cells·ml^-1上升到1.67×10^8cells·ml^-1,菌液氧化还原电位达到600（mV,vs.SCE）。采用摇瓶细菌浸出方法研究了浸出介质pH值、细菌接种量、浸出周期、矿浆浓度、温度等影响生物浸出的关键因素,获得了高砷硫低镍钴硫化矿生物浸出最优工艺参数,镍和钴的浸出率分别达到85.46%和99.23%。     

废旧干电池的生物法资源回收技术

用污泥作为嗜酸菌来源及培养基,添加能量物质,所产酸液用于沥滤废旧干电池中的重金属,并在一套二阶段连续运行工艺中实现,该工艺主要由生物酸化反应池和电池沥滤反应池组成,不同电池投加量的工艺运行结果表明,在进酸液量为1L/d,处理量为2节、4节、8节时,金属镍、镉、钴完全滤除所需时间分别约为25d、30d、超过40d,金属镍的氢氧化物可在pH>4.0的时候溶解,而金属镍则需要较低的pH值(2.0～3.0),金属镉及其化合物在pH较高(4.0～4.5)的情况下即可大部分溶解滤除,金属钴的沥滤行为与金属镉相似,其溶解速率介于金属镍与金属镉之间。