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%。     

含砷复杂硫化镍矿低温生物浸出行为研究

针对某硫化镍矿含砷、品位低、多金属矿混杂、地处寒冷地区等特点,为了保持较高的浸出率,低温驯化后浸矿细菌需要具有较常温细菌更高的氧化速率。基于热力学基本公式,推导了电位(E)与温度(T)的函数关系式,并使用HSC软件绘制15℃下Fe-As-Ni-S-H2O体系和Fe-Cu-S-H2O体系的E-p H图,对含砷复杂硫化镍矿进行了热力学分析。在综合了两个体系的E-p H图后,排列出在温度为15℃的微生物浸出体系中矿物随电位升高的溶解顺序,同时对比了不同反应物活度对矿物溶解的影响。在低温(15℃)下的微生物浸出过程中,研究矿浆浓度、细菌接种量、初始p H值对含砷复杂硫化镍矿中镍、铜、砷浸出率的影响。经过14 d的浸出,在优化的条件下,镍的浸出率可达65%以上,与此同时钴的浸出率可达70%以上,铜的浸出率大于50%。浸出过程中镍钴铜砷的溶解规律符合之前基于E-p H图的热力学分析结果,砷黄铁矿被优先浸出。经42 d的浸出,镍钴的浸出率大于70%,铜的浸出率则可以达到60%以上。     

铜镍多金属硫化矿生物浸出研究现状及进展

铜镍多金属硫化矿是目前产镍的主要矿物,这些含镍硫化矿物很容易被细菌侵蚀,对于生物浸出铜镍硫化矿,许多学者已经开展了广泛的研究,并实现了规模化的工业实践。介绍了铜镍多金属硫化矿的主要矿床类型、分布规律和矿物组成特征,并从矿物晶体结构、热力学、电化学等多个方面分析了铜镍硫化矿中主要矿物物化性质的差异,总结了铜镍硫化矿生物浸出研究的现状。当前,生物浸出铜镍多金属硫化矿还有很多机制和工艺上的问题有待进一步解决:高性能浸铜、浸镍菌种的选育驯化;浸出铜镍硫化矿过程的微观机制分析以及常规生物浸出工艺存在的各种问题。未来铜镍矿生物浸出的发展趋势主要有3方面:高效菌种选育、微观机制研究、新工艺开发。对于常规生物浸出铜镍硫化矿工艺,所得浸出液成分复杂,杂质含量较高,给萃取分离工作带来了困难,本文提出了复杂铜镍硫化矿生物选择性浸出的新思路,有助于解决复杂生物浸出液中有价金属的高效分离。目前,该工艺还处在实验阶段,要实现其工业化应用还需要更广泛的基础理论研究和工艺实践。     

生物浸出技术矿山工业化应用难题攻克

<正>中国地质调查局矿产综合利用研究所针对生物浸出技术在矿山工业化应用过程中细菌放大培养难的问题,研发的浸矿细菌放大培养反应器,近日获得国家发明专利。生物浸出技术是选冶领域发展最快的一项新技术,具有能处理低品位复杂矿石、经济安全和低碳环保等优势,拥有广阔的工业应用前景。该技术是利用矿区广泛存在的硫、铁氧化细菌与矿石中的硫化矿物(黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿等)作用将矿     

3种硫化矿生物浸出细菌种群演替差异性研究

对黄铜矿、黄铁矿、镍黄铁矿生物浸出过程,浸矿用细菌种群演替差异性进行了研究。初始条件相同,原始菌种中Leptospirillum ferriphilum,Acidithiobacillus caldus占比接近1∶1。研究发现:黄铁矿生物浸出过程中Leptospirillum ferriphilum为优势菌;黄铜矿生物浸出过程中Leptospirillum ferriphilum由优势菌转为劣势菌;镍黄铁矿生物浸出过程中Leptospirillum ferriphilum为劣势菌,但随浸出时间的延长,其在群落组成中的占比有所增加。差异性产生原因分析表明:3种矿物生物浸出过程,浸出液p H并未对细菌种群演替差异产生影响。能源物质硫的供应除对黄铁矿生物浸出过程浸矿用细菌种群演替规律有一定影响外,并未对黄铜矿、镍黄铁矿浸矿用细菌种群演替差异产生影响;3种矿物浸矿用细菌种群演替差异产生的根本原因在于3种矿物生物浸出机制不同,导致了能源物质Fe2+供应差异。     

镍钴硫化矿生物浸出研究进展

概括了镍、钴硫化矿生物浸出机理并综述了近些年来国内外镍、钴硫化矿生物浸出工艺以及工业化应用实例,指出了镍、钴硫化矿生物浸出工艺的发展方向.     

复合硫化矿在台架规模柱式反应器中的细菌浸出

测定了以黄铜矿，镍黄铁矿，黄铁矿，磁黄铁矿和闪锌矿为主要矿物的复合硫化矿柱式生物浸出的若干参数。所用的矿样具有不同比例的磁黄铁矿，黄铁矿，石英岩（低酸耗）和硅卡岩（高酸耗）用接种子最初来源于矿水能氧化铁和硫的嗜酸菌的台架规模的柱式浸出反应器进行了试验，无菌对照试验中的浸出速率是可以忽略不计的，在接种后的柱中，生成了新的固相（铜蓝，黄钾铁矾，氧化铁（Ⅱ）以及元素硫）在低ｐＨ和低氧化还原电位的条件下，     

生物浸矿的电化学催化

生物浸矿由于其浸出速率很低而使其实际应用受到了严重限制。金属硫化物的生物浸出过程实质上是电子得失的电化学氧化还原过程,因此利用电化学原理可强化金属硫化物的生物浸出。介绍了不同矿物间组成的腐蚀电极、金属离子催化、外国电位（流）等强化生物浸矿的电化学方法,同时分析了细菌的作用和其所受到的影响,探讨了各种方法强化生物浸矿的机理。     

硫砷铜矿化学浸出动力学研究

模拟生物堆浸工艺条件,在硫酸铁酸性介质体系下,进行硫砷铜矿化学浸出动力学实验研究。硫砷铜矿化学性质稳定,在初始Fe3+浓度31 g·L-1,Fe2+浓度0.02 g·L-1,初始p H=1.00±0.05,氧化还原电位恒定在(900±5)m V,30℃条件下浸出96 h,硫砷铜矿的浸出率仅有2.49%。不同电位对硫砷铜矿浸出的影响结果表明,硫砷铜矿的浸出率与电位呈弱正相关,30,45,60,75℃时硫砷铜矿的浸出率与电位的关联指数分别为0.0037,0.0053,0.0062,0.0120。低温下电位对溶解速率影响很小,高温下较显著。研究了温度对硫砷铜矿浸出的影响,氧化还原电位在800 m V时,温度在30~75℃范围,硫砷铜矿硫酸铁酸性化学浸出的表观活化能Ea=57.87 k J·mol-1。实验结果表明,硫酸铁酸性浸出硫砷铜矿符合典型的缩核模型,速率受表面化学反应控制,而非扩散。结合低品位次生硫化铜矿生物堆浸生产实际,为生产实践提出了工艺优化措施。     

难处理硫化矿生物湿法冶金研究进展Ⅱ氧化机制、强化细菌浸出与生物反应器设计

着重评述了难处理硫化矿的矿物结构、性质及表面特征与各种电化学因素、细菌氧化机制与难处理硫化矿细菌强化浸出、浸矿基因工程菌以及生物反应器等方面的研究进展。指出缩短生物氧化周期长是细菌强化氧化研究的核心；将细菌繁殖和矿物氧化两个过程分开进行的“分离器-发生器”设备设计，是一值得推广的高效生物反应器。     

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。     

温度和液固比对某铀矿生物浸出的影响

铀矿生物浸出过程中,浸矿微生物（氧化亚铁硫杆菌）对温度和液固比等环境因素较为敏感。基于铀矿生物浸出溶浸液中酸碱度、氧化还原电位(Eh)、铁离子浓度的变化和铀浸出率的差异,研究温度和液固比对南方某铀矿生物浸出的影响。结果表明,在温度为30 ℃和液固比为20的条件下,铀矿微生物浸出效果最佳,铀浸出率分别高达为96.15%和97.02%。因此,在生物浸出过程中,可以控制浸出体系温度和液固比,为浸矿细菌提供最适宜生长环境,以强化铀矿的生物浸出。研究结果为南方某铀矿工业生产提供重要参数和理论依据。     

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。     

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.     

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.     

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。