黃銅礦細菌浸出機理研究及其過程控制.pdf

1、銅是一種用途十分廣泛的金屬，隨著經濟的日益發展，其市場需求量逐年增加。近年來銅冶金技術發展迅速，并且我國銅礦石資源有限，導致銅原料供應緊張。因此，開采利用低品位、黃銅礦型銅礦石具有非常重要的意義。生物濕法冶金技術相對于傳統的礦冶技術，具有成本低廉、流程簡單及環境友好等許多優點，并且能處理品位較低、可選性較差的銅礦石。目前，黃銅礦細菌浸出的Cu浸出率較低是亟待解決的問題。因此本論文以黃銅礦細菌浸出為研究中心，從微生物學、礦物學以及冶金學等

2、多個領域開展了黃銅礦細菌浸出機理及其過程控制等研究。
　　試驗中采用的浸礦細菌ASH-07是由氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）、氧化亞鐵微螺菌（Leptospirilum ferrooxidans）和氧化硫硫桿菌（Thiobacillus thiooxidans）組成的混合菌，它們具有協同作用、優勢互補的特點。首先通過試驗確定了ASH-07菌的最佳生長條件:最適初始pH值為1.2～1.8、最適溫度

3、為45℃～50℃。ASH-07菌在經過對金屬離子Cu2+、Zn2+和Ni2+耐受性的馴化培養后，細菌的生長活性和氧化能力都有了明顯的提高，不僅縮短了細菌在這些離子存在條件下的生長遲緩期，還提高了細菌對Fe2+的氧化速度。馴化培養后的ASH-07菌對金屬離子Cu2+、Zn2+和Ni2+的耐受濃度分別為:15.0g·L-1、3.0g·L-1和5.0g·L-1。
　　論文研究了細菌在黃銅礦表面的吸附情況。首先通過試驗確定了茚三酮比色法測

4、量黃銅礦表面吸附細菌濃度的最佳測量條件為:測量波長560nm，裂解時間25min，溶液pH值7.0，加熱時間15min，冷卻時間6min?？疾斓V石粒度、礦漿濃度和初始pH值三個因素對細菌吸附效果影響的試驗結果表明:粒度小于37.0μm和礦漿濃度為3.0wt.％的條件下，單位礦漿濃度礦石表面細菌的吸附濃度均較高，在浸出24h時吸附細菌濃度分別達到8.9×108cell·mL-1和2.2×108cell·mL-1，并且單位礦漿濃度礦石表面的

5、吸附細菌濃度越高，Cu浸出率越高;初始pH值對細菌的吸附影響不大，但是初始pH值為1.2～1.8時，細菌具有較好的生長活性和氧化能力，Cu浸出率較高。
　　論文綜合利用偏光顯微鏡、掃描電鏡(Scanning electron microscope，SEM)、X射線衍射(X-ray diffraction，XRD)和X射線光電子能譜(X-ray photoelectronspectroscopy，XPS)等技術對黃銅礦浸出過程中表面

6、形成的氧化膜形貌、厚度以及成分進行檢測分析。黃銅礦表面氧化膜形貌觀察結果表明:在浸出168h的過程中，黃銅礦表面氧化膜的形貌由顆粒狀物質逐漸向膜狀物質轉變，氧化膜的結構也逐漸從稀疏多孔變得致密緊實，其厚度在浸出168h時達到6.0μm。XRD和XPS的檢測結果表明:黃銅礦表面氧化膜中S元素的化學態變化規律為S2-→S0→S4+→S6+，對應地依次形成了缺鐵Cu-硫化物Cu1-xFe1-ySz(x＜y)、單質硫S0、Fe(Ⅲ)-氧化物、F

7、e(Ⅲ)-O-OH和黃鉀鐵礬等物質，其中硫化物層和單質硫層都是氧化膜形成過程中的中間產物，而產生鈍化作用的是黃鉀鐵礬層。斑銅礦的細菌浸出優于黃銅礦的主要原因是，在斑銅礦浸出144h的過程中，表面物質主要以Cu-硫化物和單質硫S0為主，對斑銅礦的進一步浸出沒有明顯影響。
　　論文中提出了強化浸出和降低浸出體系pH值兩種方法控制黃銅礦細菌浸出的鈍化作用。強化浸出條件不僅抑制了礦石表面黃鉀鐵礬沉淀的形成，還能夠去除已經包裹在礦石表面的黃