混合嗜热古菌在65°C生物浸出黄铜矿过程中活性炭的催化作用和钝化现象的相关性（英文）

研究活性炭对四株典型嗜热古菌混合培养物(Acidianus brierleyi,Metallosphaera sedula,Acidianus manzaensis和Sulfolobus metallicus)在65°C时浸出纯黄铜矿过程中活性炭的催化作用和钝化现象的相关性。浸出实验表明,活性炭能够有效地促进黄铜矿的生物浸出和化学浸出。基于同步辐射技术的X射线衍射、铁的L-边和硫的K-边X射线吸收近边结构光谱学分析表明,在生物浸出过程中当氧化还原电位较低((27)400 mV)时,活性炭能通过原电池反应改变电子传递途径,生成更易溶解的次生矿物辉铜矿,从而增强黄铜矿的浸出。在添加活性炭的生物浸出过程的前期,黄钾铁矾迅速累积但铜离子的浸出速率未受到抑制,然而在生物浸出的后期,大量黄钾铁矾沉淀在矿物表面,从而抑制黄铜矿的进一步溶解。在添加活性炭时检测到了更多的单质硫,但由于嗜热古菌混合培养物具有很强的硫氧化活性,所以生成的单质硫被其消解,因此,未检测到其对黄铜矿浸出有显著影响。     

嗜铁钩端螺旋菌对黄铜矿表面性质的影响(英文)

通过吸附、动电位、接触角和摇瓶浸出试验研究Leptospirillum ferriphilum菌作用前后黄铜矿表面性质的变化。采用不同能源物质(亚铁和黄铜矿粉)培养L.ferriphilum菌。结果表明,细菌可以很快吸附在黄铜矿表面,并且固体能源物质培养的细菌比液体能源物质培养的细菌可以更多、更快地吸附在矿物表面。与细菌作用后,黄铜矿的等电点朝着细菌等电点的方向移动。在添加与不添加能源物质时,黄铜矿的接触角表现出不同的变化趋势。XRD、SEM/EDS检测表明浸出过程中在黄铜矿表面生成了硫和黄钾铁矾。通过EDS检测可知在黄铜矿的分解过程中,铁优先从黄铜矿表面释放出来。在浸出过程中黄铜矿表面生成了钝化层,从而导致其浸出率很低。通过研究推测钝化层的主要成分是硫,而不是黄钾铁矾。     

元素硫对黄铜矿生物浸出行为及群落结构的影响(英文)

研究3种典型铁/硫代谢菌—Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferriphilum及Acidithiobacillus thiooxidans混合浸出黄铜矿过程中铁/硫氧化活性、群落结构(PCR-RFLP)的变化,以及不同浓度的元素硫对其影响。结果发现,加入3.193g/L元素硫能促进细菌的表观硫氧化活性,改变浸矿体系的群落结构,并进一步影响钝化层的形成、金属离子的溶出,其浸出率(71%)较未添加硫的(67%)有一定程度的提高。而过量的元素硫会抑制铜的浸出(浸出率44%)。     

黄铜矿表面生物氧化膜的形成过程

在细菌浸出黄铜矿的过程中,浸出速率缓慢的原因是矿物表面会形成一层阻碍矿物与浸出液之间物质交换的钝化膜,这层膜的组成会随着浸出的进行而变化.利用SEM,EDS,XRD和XPS等对细菌浸出黄铜矿的过程中,矿物表面的形貌、组成及物相变化进行了研究.结果表明,黄铜矿在细菌浸出过程中依次形成了缺铁铜硫化物Cu_1-xFe_1-yS_z（x0.氧化铁,羟基氧化铁和黄钾铁矾.由于浸矿混合细菌ASH-07对硫的氧化作用.硫化物层和单质硫层都是氧化膜形成过程中的中间产物,致密的黄钾铁矾层则对黄铜矿的浸出产生钝化作用.     

黄铜矿在硫酸溶液中的浸出及电化学氧化机制

通过加压氧化和电化学氧化方法研究了黄铜矿在硫酸溶液中氧化浸出的反应机制。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱对黄铜矿表面氧化产物的形貌和化学组成进行了分析。加压氧化试验结果表明:在pH=3的硫酸溶液中,黄铜矿表面发生钝化,钝化层由Fe_2O_3、FeOOH及贫铁硫化物(CuFe_(1-x)S_2或CuS_2)组成。当浸出液p H=0～1时,铁的氧化物溶解,铜蓝(CuS)和单质硫(S~0)成为新的钝化层。电化学氧化试验结果表明:黄铜矿在酸性介质中的氧化可以分为3个阶段:当阳极极化电位低于0. 75 V(vs. SCE)时,黄铜矿表面生成了贫铁硫化物,对其进一步氧化起钝化作用;当电位在0. 8～1. 0 V范围时,贫铁硫化物被氧化成铜蓝和单质硫,组成新的钝化层;当电位高于1. 05 V时,硫元素被氧化成+4或+6价的氧化态进入酸性介质中。     

黄铜矿在50°C浸出过程中表面硫组成(英文)

利用X-射线光电子能谱(XPS)和循环伏安(CV)法研究黄铜矿的钝化膜组成。浸出试验结果表明:无菌浸出和微生物浸出黄铜矿30 d后,Cu的浸出率分别为4.0%和21.5%,Fe的浸出率分别为3.8%和10.5%。XPS分析结果表明:黄铜矿经无菌浸出和微生物浸出后,黄铜矿晶格的中Fe原子优先溶解到溶液中,并且在其表面形成S22-、Sn2-和S0。此外,黄铜矿经微生物浸出后,其表面还检测到SO42-,并且认为SO42-是以黄钾铁矾的形式存在。CV研究结果表明:Cu1-xFe1-yS2-z(yx)和S0导致黄铜矿电极表面钝化。元素硫和黄钾铁矾包裹在黄铜矿表面对其浸出有一定的影响,然而二硫化物、多硫化物或者缺金属硫化物对阻碍黄铜矿浸出起更关键的作用。     

银硫化物对多金属硫化矿氰化浸金的影响（英文）

浸金会受到伴生银和多金属硫化矿的影响。采用填充床反应器研究4组矿物系统:黄铁矿-二氧化硅、黄铜矿-二氧化硅、闪锌矿-二氧化硅和辉锑矿-二氧化硅电极的电偶和钝化效果。结果表明,在电偶和钝化作用下,硫锑银矿(Ag3Sb S3)使黄铁矿中Au的浸出率分别提高到77.3%和51.2%(相对于74.6%和15.8%);在电偶和钝化作用下,闪锌矿+硫锑银矿也使金的浸出率分别提高到6.6%和51.9%(相对于1.6%和15.6%);黄铜矿+硫锑银矿使金的浸出率分别降低到38.0%和12.1%(相对于57%和14.1%);在电偶和钝化作用下,添加银矿使黄铁矿中Au的浸出率分别提高到90.6%和81.1%(相对于74.6%和15.8%);添加银矿物和闪锌矿使Au浸出率分别提高至71.1%和80.5%(相对于1.6%和15.6%);添加银矿物和黄铜矿,金的浸出率分别降低至10.2%和4.5%(相对于57%和14.1%)。硫锑银矿和辉锑矿在一起会阻碍金的溶解。硫锑银矿和添加银矿增强游离金与黄铁矿和闪锌矿伴生金的溶解,黄铜矿和辉锑矿中伴生金银阻碍了金的溶解。     

生物浸出过程中黄铜矿钝化的控制方法(英文)

在细菌浸出黄铜矿的过程中,黄铜矿表面钝化是普遍现象,成为生物浸铜技术的瓶颈问题。对比研究了普通浸出与强化浸出(加入玻璃圆珠)对铜浸出的影响。结果表明,玻璃圆珠的加入改善了浸出条件,削弱了黄铜矿的钝化效应,使黄铜矿的Cu浸出率从50%提升至 89.8%。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析发现,添加玻璃圆珠的黄铜矿表面没有黄钾铁矾沉淀,钝化作用不明显;而不加玻璃圆珠的黄铜矿表面附着厚厚的结构致密的黄钾铁矾,钝化严重,从而阻碍了黄铜矿的溶解和浸出。     

活性炭对含钴矿物生物浸出的催化作用

研究活性炭对含钴矿物摇瓶生物浸出的影响。结果表明:在浸出过程中,由于原电池效应,添加活性炭加速硫铜钴矿的氧化溶解,钴的浸出率也随之提高。添加1.0 g/L活性炭,在矿浆浓度为10%、浸出温度为45℃、转速为180 r/min的条件下,钴浸出率提高22.06%,铜浸出率提高15.43%。粒状活性炭与粉末状活性炭具有相同的催化效果,硫铜钴矿的生物浸出不受活性炭形状影响,生物浸出过程中可以用活性炭颗粒代替活性炭粉末。pH值对活性炭对钴离子的吸附有控制作用,随着pH值降低,活性炭对钴离子的吸附量减小,浸出条件下金属离子的损失可忽略。     

3种典型能量代谢菌浸出黄铜矿及其硫形态的转化

比较了3种典型嗜中温铁/硫代谢菌——Acidithiobacillus ferrooxidans、Leptospirillum ferriphilum及Acidithiobacillus thiooxidans单独及混合浸出黄铜矿过程中细菌硫氧化、铁氧化情况。同时利用XRD、硫的K边X射线吸收近边结构光谱(XANES)等分析手段研究3种细菌单独/混合浸出黄铜矿过程中矿物组成成分和矿物表面硫的形态变化。结果表明:在浸出初期电位低于400 mV(vs SCE)时,黄铜矿的浸出速率较快,此后电位迅速升高至540 mV,黄铜矿浸出速率明显变慢。混合菌浸出时体系的硫/铁氧化活性较单一菌高,根据XANES拟合分析发现,混合菌浸出时矿物表面元素硫及黄钾铁矾积累量明显减少,浸出初期辉铜矿产量明显高于单一细菌浸出的。     

绢云母对黄铜矿微生物浸出的影响

采用以Acidithiobacillus ferrooxidans为主的混合菌,研究绢云母对微生物浸出黄铜矿的影响。结果表明,铜的浸出率随着绢云母粒度的减小而增加,随着绢云母质量分数的增加而呈先升高后降低的趋势。在添加粒度为-33μm、质量分数为5.0%的绢云母时,铜的最高浸出率为54.88%,比不添加绢云母时的铜浸出率提高了约12%,表明绢云母能促进黄铜矿的微生物浸出。绢云母的加入可使浸出体系pH值降低,最终pH值低于1.22。在浸出过程中,新生成的物质主要是铵黄铁矾,它覆盖于黄铜矿的表面,对微生物浸出铜有一定的阻碍作用。     

黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化研究进展

黄铜矿生物浸出过程中会生成元素硫及其他含硫中间产物和衍生物,它们对黄铜矿溶解产生钝化或促进作用。研究黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化,可以有效了解阻碍或促进黄铜矿生物浸出的关键物质形态以及影响这些形态形成的机制,从而为进一步了解黄铜矿的钝化机制、揭示黄铜矿的溶解机制奠定理论基础。介绍了黄铜矿生物浸出过程产生的含硫中间产物和衍生物及其硫形态转化研究的进展。     

碳纳米复合对电极染料敏化太阳能电池的电化学性能

在染料敏化太阳能电池(DSCs)碳对电极中添加多壁碳纳米管,制作碳纳米复合对电极。通过循环伏安法研究复合电极中碳纳米管对I3?/I?氧化还原行为的影响。采用电化学阻抗谱表征,比较纳米炭黑、石墨鳞片、碳纳米管、纳米炭黑-纳米碳管复合材料对碳电极/电解质界面的影响。结果表明:添加纳米碳管后,电极的催化还原电位降低,电流密度增大;碳纳米管的加入使电极表面催化活性点增多,碳电极与电解液的界面电势差减少。光伏性能测试表明,添加10%(质量分数)的碳纳米管的DSCs的开路电压提高了17.9%,短路电流提高了24.1%,填充因子提高了14.4%。     

中度嗜热菌浸出黄铜矿过程表面产物解析（英文）

采用X射线衍射(XRD)与X射线光电子能谱(XPS)研究黄铜矿在中度嗜热菌浸出过程中的表面产物变化。结果表明,在A.caldus,S.thermosulfidooxidans与L.ferriphilum浸出过程中,一硫化物(Cu S)、二硫化物(S2-2)、元素硫(S0)、多硫化物(S2-n)与硫酸盐(SO2-4)是黄铜矿表面的主要产物。在A.caldus浸出黄铜矿过程速率较慢,这主要是由于黄铜矿的不完全溶解产生多硫化物,限制了进一步的溶解。在S.thermosulfidooxidans与L.ferriphilum浸出黄铜矿过程中,多硫化物与黄钾铁矾是钝化膜的主要成分。元素硫不是导致黄铜矿生物冶金过程钝化的主要物质。     

中度嗜热菌浸出黄铜矿过程表面产物解析

采用X射线衍射(XRD)与X射线光电子能谱(XPS)研究黄铜矿在中度嗜热菌浸出过程中的表面产物变化。结果表明,在A. caldus,S. thermosulfidooxidans与L. ferriphilum浸出过程中,一硫化物(CuS)、二硫化物(S22?)、元素硫(S0)、多硫化物(Sn2?)与硫酸盐(SO42?)是黄铜矿表面的主要产物。在A. caldus浸出黄铜矿过程速率较慢,这主要是由于黄铜矿的不完全溶解产生多硫化物,限制了进一步的溶解。在S. thermosulfidooxidans与L. ferriphilum浸出黄铜矿过程中,多硫化物与黄钾铁矾是钝化膜的主要成分。元素硫不是导致黄铜矿生物冶金过程钝化的主要物质。     

原电池效应对混合硫化矿细菌浸出的影响

研究了黄铜矿与黄铁矿混合矿细菌浸出过程的原电池效应，提出了原电池效应模型。研究结果表明：当黄铜矿细菌浸出过程中加入黄铁矿及C时，浸出率大大提高，黄铜矿浸出30d，Cu浸出率可达40％；单一黄铁矿细菌浸出时，黄铁矿会被大量氧化分解，而当与黄铜矿混合浸出时，黄铜矿氧化加快，黄铁矿氧化速率降低；加入C及黄铁矿与黄铜矿混合时，由于接触电位的影响，黄铜矿氧化反应电流增大、反应起始电位负移，反应加尉，而黄铁矿的氧化反应受到抑制；混合矿浸出过程中，黄铜矿表面Cu含量较单一矿浸出时低得多，说明混合效应对浸出具有强化作用；黄铜矿中Cu浸出愈多，表面生成的元素硫愈多，黄铁矿细菌浸出时，表面不会有元素硫产生。     

古菌生物浸出黄铜矿过程中的表观硫氧化活性表征

对4株纯的极端嗜热古菌及它们的混合菌在生物浸出黄铜矿过程中的硫氧化活性进行对比研究。结果表明,混合菌比纯菌拥有更高的硫氧化活性,它大幅度促进黄铜矿浸出率的提高。表征嗜热古菌硫氧化活性的参数值通常受很多因素的影响,以致在不同的硫氧化菌和不同的条件下生物浸出黄铜矿时,这些参数很难准确地反映出相应的硫氧化活性。因此,期待找到一种能有效表征浸矿菌硫氧化活性的方法。     

蠕墨铸铁制动盘表面片状石墨层及其控制的研究

针对蠕铁制动盘表面片状石墨恶化层缺陷,分析了片状石墨的形成原因及机理,发现砂型中S含量高是形成片状石墨的主要原因,而砂型中硫主要来自再生砂,少量来自固化剂。通过试验,研究了型砂中再生砂添加比例及硫含量对蠕铁片状石墨层深度的影响。结果表明:低硫固化剂+防渗硫涂料+30%以上的新砂的呋喃树脂砂工艺,或控制再生砂硫含量≤0.11%,最终型砂硫含量≤0.14%,可降低盘面片状石墨恶化层深度在工艺允许范围内。     

低温下YL15对黄铜矿和斑铜矿的协同浸出及电化学研究

采用生物浸出和电化学测试,研究低温10℃下AcidithiobacillusferrivoransYL15对黄铜矿和斑铜矿的协同浸出过程,结合不同的电化学测试手段探究其电化学溶解和表面钝化行为。结果表明:不同矿物体系的生物浸出和电化学行为存在极大差异。协同浸出组的浸出率最高,达到了48.4%,斑铜矿的次之,且两者都远高于黄铜矿的16.4%。斑铜矿的加入降低了氧化还原电位并维持到一个适宜的范围(400~420 mV),加快了矿物的氧化。另外,通过电化学测试,发现协同浸出组的电位降低、电流升高和阻抗减小、氧化速率大幅提高。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿中氧化还原电位、黄铁钾钒和胞外聚合物的关系和影响(英文)

在合成的胞外聚合物(EPS)溶液中,研究不同起始总铁量、不同Fe(III)与Fe(II)摩尔比条件下嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿过程中pH、电位、可溶性铁离子和Cu2+浓度随浸出时间的变化。结果表明:当溶液电位低于650mV(vsSHE)时,因细菌产生的EPS可通过絮凝黄铁钾钒延缓污染,即使铁离子浓度达到20g/L,黄铁钾钒对细菌浸出黄铜矿的阻碍作用也不是致命的,但随着铁离子浓度的增加而增加;细菌氧化的铁离子容易吸附在黄铜矿表面的EPS表层,有黄铁钾钒的EPS层是弱离子扩散壁垒,细菌通过把EPS空间内外的Fe2+氧化成Fe3+,进一步创造高于650mV的电位,导致EPS层离子扩散性能的快速恶化,严重地和不可逆地阻碍生物浸出黄铜矿。