次生硫化铜矿微生物浸出实验

微生物浸矿是提取低品位,难选次生硫化铜矿中有价元素的最有效方法之一.本研究利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)浸取福建某难选次生硫化铜矿,依次开展浸矿菌富集培养实验、驯化转代实验和不同粒径配比下柱浸试验,获得了不同阶段的细菌浓度、pH值、铜浸出率等演变规律;并结合电子计算机断层扫描技术实现了柱内矿堆塌落、截面孔隙演化和浸矿机理研究.研究表明:细菌浓度和pH值均呈现缓慢增加后趋降低的趋势,浸柱中细菌增殖较慢,浸矿480 h后,细菌浓度仅为每毫升5×107个.浸矿过程中,细颗粒趋于向柱底迁移,矿堆出现塌落;柱顶孔隙率变大,增幅为6.65%,柱底孔隙率变小,降幅为8.29%;塌落程度与细粒含量成正比,最小塌落为1.7 mm,最大塌落为6.15 mm.入堆矿石粒径极大影响着柱浸体系的浸出效果.实验中柱浸B组(粒径r<1 mm占28.41%)浸矿效果最佳,浸矿480 h后铜浸出率达47.23%.     

产氨细菌浸出碱性氧化铜矿

采用产氨菌种Providencia JAT-1,对云南某矿高碱性氧化铜矿进行氨浸体系下的摇瓶浸出试验.结果显示温度、矿浆液固质量比、助浸剂种类、助浸剂浓度以及细菌初始接种浓度对铜浸出率具有显著影响.在温度为30℃、矿浆液固质量比7:1、助浸剂硫酸铵浓度0.024 mol·L-1以及细菌初始接种浓度20%的条件下,产氨细菌浸出碱性氧化铜矿144 h后铜浸出率可达42.35%.通过对浸渣铜物相分析发现矿石中次生硫化铜浸出率最高.     

含砷低品位硫化铜矿生物柱浸实验

介绍了含砷低品位硫化铜矿柱浸实验研究方法、装置和结果.实验在八根有机玻璃柱浸系统中进行,考察了细菌种类、矿石粒度、供氧条件及浸出周期等参数对浸出率的影响.结果表明,在-12mm粒度下,采用Z08090-O菌株浸出,浸出167d,铜浸出率为80.75%.对含大量黄铁矿且耗酸脉石少的矿石,酸的累积降低了采用普通驯化浸矿菌的铜浸出率,但采用激光诱变获得的耐低pH值浸矿菌,能够保持高效的铜浸出率.     

添加剂对硫化铜矿生物浸出规律的影响

为研究硫粉和稻草对次生硫化铜矿生物浸出过程的影响,在添加硫粉、稻草及两者混合物条件下进行次生硫化铜矿生物浸出实验,考察实验过程中细菌浓度、溶浸液pH、铜浸出率等参量变化,分析硫粉、稻草及两者混合物对次生硫化铜矿生物浸出的影响规律。研究结果表明:添加硫粉、稻草及两者混合物后,细菌生长和铜矿生物浸出均得到促进,铜浸出率分别提高5.10%,12.02%和13.40%;在细菌培养过程中,添加硫粉、稻草及两者混合物,均能够降低培养液pH,增大培养液中硫酸根离子浓度以及细菌浓度。其中,添加硫粉实验组培养液最终pH最低并且SO24-浓度峰值最大,添加混合物实验组培养液细菌浓度峰值最大。在浸矿实验过程中,添加硫粉、稻草及两者混合物均能促进次生硫化铜矿生物浸出。其中,添加稻草实验组溶浸液中最终氧化还原电位最小,添加混合物实验组溶浸液中Cu2+,Fe2+和Fe3+质量浓度峰值最高,最终pH最低。     

溶液电位及堆结构影响次生硫化铜矿生物堆浸的动力学

基于堆中溶液Fe3+与Fe2+的浓度比、颗粒空隙度、颗粒半径与各化学反应组分对次生硫化铜矿生物堆浸的影响,建立堆浸过程硫化矿细菌氧化反应速率动力学模型。计算与实验结果表明:模型仿真结果与实际结果较符合;堆浸过程次生硫化铜矿(辉铜矿)的氧化分为2个阶段,其中,辉铜矿反应步骤Ⅰ受溶液Fe3+浓度控制,随着Fe3+浓度增加,反应速率加快;反应步骤Ⅱ较反应步骤Ⅰ慢,为浸出反应的限制性步骤,Fe3+与Fe2+的浓度比是影响该反应步骤的关键因素。由于受扩散的限制,反应物颗粒粒径的增大导致浸出速率下降,但粒径过小时浸出率提高不明显。当喷淋强度由3.47/(m2.h)增加到69.00/(m2.h)时,浸出率逐渐下降,说明喷淋强度过大时,造成空隙间流体与颗粒孔道流体间界面剪切力过大,不利于物质传输与交换;当堆过高时,堆中离子的传输受阻,不利于次生硫化铜矿的浸出。     

基于不同粒级硫化铜矿石生物浸出的动力学

西藏甲玛地区的硫化铜矿石中含铜矿物以次生硫化铜矿物为主,且含量较低.采用氧化亚铁硫杆菌柱浸的方法对该矿石进行了生物浸出并研究了浸出动力学.基于不同粒级矿石,考察了粒级对铜浸出速率和浸出率的影响,并对浸出率与收缩核模型中的控制方程进行了拟合,确定了浸出过程的控速环节.试验结果表明,铜的浸出速率和浸出率随粒级的减小而增加.矿石表面形貌的SEM表明,浸出过程中矿石表面形成了包含黄钾铁矾的产物层,阻碍了浸出反应的进行.浸出动力学表明,该矿石的浸出过程符合收缩核模型,且浸出应主要受固体产物层内扩散控制.     

含碳酸盐脉石氧化铜矿的酸浸动力学

针对碳酸盐脉石对氧化铜矿酸浸动力学的影响进行探讨,研究了温度、酸度、矿石粒径、液固质量比、振荡速度等因素对含碳酸盐脉石氧化铜矿浸出的影响.结果表明,高温、高酸度、高液固质量比、小粒径和高振荡速度利于矿石的浸出,但碳酸盐脉石使得酸耗增加.考虑浸出成本确定合理的浸出条件为温度303 K、酸度35 g·L-1、矿石粒径0.074~0.125 mm、液固质量比3﹕1以及振荡速度180 r·min-1,浸出180 min后铜浸出率达53.6%.对浸出前后矿石表面形貌进行分析.结果显示碳酸盐脉石与酸反应后在矿石表面形成CaSO4·2H2 O沉淀,覆盖在颗粒表面,限制了矿石颗粒孔裂隙的发育.基于收缩未反应核模型对浸出动力学进行分析,发现碳酸盐脉石反应生成的沉淀阻碍了浸出反应,固体产物层扩散为浸出反应的控制步骤,反应的表观活化能为8.65 kJ·mol-1.     

含钴矿石摇瓶生物浸出比较试验的研究

对含钴矿石进行了工艺矿物学研究,明确了该含钴矿石的主要化学成分、粒度分布、矿物组成与嵌布特征.研究表明,硫化矿物主要为硫铜钴矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、黄铁矿等.硫铜钴矿大多数以单体形式赋存,还有一部分为连生体.该含钴矿石含钴163%,铜105%,铁124%,硫1500%.用实验室驯化培养的具有良好抗钴性能的ZY101菌种对此含钴矿石进行摇瓶浸出实验研究,浸出结果表明:利用优良菌种浸出,钴浸出率达8571%.对比生物法与非生物的高铁溶液浸出,生物法钴浸出率提高6326%,耐钴ZY101浸矿菌浸钴效果显著.     

碱性氧化铜矿产氨菌浸出特性

为了研究碱性氧化铜矿产氨菌浸出特性,分析了产氨菌浸矿过程对矿石的作用.将云南某矿的碱性氧化铜矿置于含菌培养液、去菌培养液和氨水等5种浸矿溶液中,在同一条件下进行摇瓶浸矿实验,剖析溶液中各可能的浸矿因子.研究结果表明:产氨菌产氨能力较强,尿素培养液中氨质量浓度最大达8.93 g·L-1;产氨量与细菌含量呈正相关关系,细菌含量越高,产氨量越大;产氨菌主要通过产氨间接浸矿,此外产氨菌和其代谢产物都能直接作用于矿石,浸矿能力细菌产氨>细菌>细菌代谢产物,三者比值约为12:5:4.     

基于通径系数分析的细菌脱硫实验条件优化

 为探明金属硫化矿细菌脱硫的影响因素与作用机理,采用嗜酸细菌进行柱浸实验。实验方案采用均匀设计法,分析了溶液初始pH 值、布液强度和矿石平均粒径3 个因素对脱硫效果的影响。脱硫实验结果表明,布液强度对矿石脱硫率的影响最大,矿石粒径次之,pH 值最小。对脱硫率进行回归分析,结果表明,布液强度、pH 值与脱硫率为正相关,矿石粒径与脱硫率为负相关,脱硫率预测最大值可达到19.66%。此外,电镜扫描显示,细菌脱硫作用使矿石表面由致密变为疏松,矿石表面的硫含量由43%左右降低至15%左右,表面脱硫率为65%,矿石的可燃性降低。     

通气对硫化铜矿生物浸出过程中自由细菌和吸附细菌群落动态的影响研究

生物浸出回收低品位硫化铜矿中的铜金属具有操作简单、低能耗、节约经济等优点,成为了近年来的研究热点。然而低品位硫化铜矿生物浸出效率低是其面临的主要问题之一。本文为了促进生物浸出效率,研究了强制通气条件下的低品位硫化铜矿生物浸出过程中的铜浸出率、细菌群落动态演替等特征。结果表明,适当的通气可提高细菌浓度和铜浸出率。在通气时间为4 h·d?1时,浸矿14 d后的细菌浓度和铜离子浓度最高,分别为7.61×107 个·mL?1和704.9 mg·L?1。实验可得,吸附细菌在浸矿过程的前7 d起着重要作用,而自由细菌则是在第8 d到第14 d占主导地位。这一现象主要是由于浸出过程Fe3+水解形成钝化层所致,抑制了吸附细菌与矿石的接触。同时,通过16S rDNA分析可知,Acidithiobacillus ferrooxidans和Acidithiobacillus thiooxidans对低品位硫化铜矿生物浸出过程具有重要影响。     

嗜酸嗜热菌FD-LH对高矿浆浓度黄铜矿的生物氧化

研究耐高铜离子浓度的嗜酸嗜热菌FD-LH对梅州黄铜矿生物氧化的特性,考察不同温度、pH值、高矿浆浓度对梅州黄铜矿生物氧化速率的影响,并初步研究串级浸矿工艺的浸出特性.结果表明,在70℃,pH值1.5时黄铜矿浸出效果最佳.FD-LH菌具耐高矿浆浓度(15%~20%)的能力.在矿浆浓度15%时,采用分批浸矿工艺,8 d铜的浸出率为92.0%;采用串级浸矿工艺,8 d铜浸出率高达97.4%.串级浸矿工艺有利于提高铜的浸出速率和浸出率.     

产氨菌化学诱变及浸出低品位铜矿试验研究

以碱性产氨菌Providencia Jat-1.为原始菌种,使用盐酸羟胺对其进行化学诱变,考察诱变前后细菌活性、形貌以及浸铜能力的变化。研究结果表明:盐酸羟胺的诱变作用提高细菌的活性以及浸铜能力。1.5%(质量分数)的盐酸羟胺为最佳诱变剂含量,在此条件下细菌的致死率为81.00%、正突变率为16.67%。与诱变前细菌相比,诱变后细菌生长到达稳定期时间缩短10 h,稳定期细菌浓度提高30.00%,产氨量提高17.60%,诱变后细菌尺寸与形状未发生变化,但其表面分泌物增多。使用诱变菌种浸出铜矿石,168 h后铜浸出率达58.52%,比诱变前细菌浸出率提高10.21%。浸出后矿石表面细颗粒矿物消失,矿石表面未形成结晶或沉淀,表面孔裂隙明显增多。     

低品位黄铜矿的磁场强化细菌浸出

针对低品位黄铜矿进行了磁场强化细菌浸出实验研究。重点研究了磁场对细菌生长和细菌浸矿的影响。实验结果表明,磁化处理后的培养基能促进细菌的生长繁殖,提高其氧化活性,用于浸矿试验,提高了低品位黄铜矿中铜和铁的浸出率。磁场强化细菌浸出的可能机理是通过改变水的结构,促进氧气在水中的溶解,提高矿石成分的溶解性,增强细菌细胞生物膜的穿透性。     

钒离子指示电极在石煤焙烧料浸出动力学研究中的应用

以湘西吉首某地石煤矿为原料,在850℃焙烧6 h后,采用酸浸法从焙烧料提取钒,用钒离子指示电极在线跟踪石煤浸出过程中五价钒浓度的变化,研究浸出过程中的动力学;考察矿石粒径、pH值和浸出温度对浸出过程E--t曲线的影响.研究结果表明:钒离子指示电极电势测定结果受杂质Fe3+的影响很小,可以用于跟踪石煤焙烧料浸出过程中钒离子浓度的变化;硫酸浸出后,矿石粒度越小,溶液的酸度越大,浸出温度越高,五价钒离子越容易浸出.采用等高线法求算出石煤焙烧料浸出过程在高温段区的表观活化能Ea为1.56 kJ/mol,受扩散步骤控制;在低温段区的表观活化能Ea为3.99 kJ/mol,受化学反应步骤控制.     

表面活性剂对嗜酸氧化硫硫杆菌浸磷的影响

在用硫杆菌氧化还原态硫产生硫酸来浸出磷矿的过程中,采用加入不同吐温类表面活性剂的方法,促进细菌与矿物的作用,提高浸磷率。通过测量浸矿溶液的pH值及菌浓度以及磷的浸出率来评价表面活性剂对嗜酸氧化硫硫杆菌浸磷效果的影响。研究结果表明:吐温20、吐温60和吐温80都可以使浸矿效果得到改善,其最佳用量分别为10,10和100g/m3;吐温60的效果最佳,当其用量为10g/m3时磷的浸出率比原来提高约15％。     

金矿中铜的细菌浸出——Ⅱ.氧化亚铁硫杆菌浸出含铜金精矿中的铜

从矿山酸性排水中分离出氧化亚铁的细菌菌株,经鉴定为氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans);靠细菌的生物氧化作用浸出含铜金精矿中的铜。当浸出条件控制在pH2.0,温度30℃,矿浆浓度为15%,细菌接种量为10~6个细胞/ml,矿样含铜量为5.07%时,经摇瓶振荡浸出21天,铜的浸出率可达45%左右。最适浸出温度为35℃,超过38℃则生物学氧化作用停止。高温下浸出仅是化学作用为主。细菌浸渣经氰化实验,氰化钠消耗量较对照减少了81%。     

高温浸矿菌sulfolobus的生长及浸矿性能

系统地研究了耐高温菌sulfolobus的生长特性.sulfolobus在65℃以上能良好地生长,并对亚铁和元素硫均具有较好的氧化作用;在75℃时,sulfolobus氧化Fe2 和元素硫的活性最强,细菌的生长曲线和细菌氧化Fe2 和元素硫的趋势一致.给出了细菌生长过程溶液SO2-4和pH的变化趋势;以黄铜矿精矿为培养基对sulfolobus进行了适应性培养,并在75℃下进行了黄铜矿摇瓶浸出研究.结果显示:适应性驯化后的sulfolobus在黄铜矿精矿上生长与浸矿性能良好;当矿浆质量分数在10%以下,浸出150h,Cu浸出率可达90%以上;而矿浆质量分数在15%以上时,浸出350h,浸出率仅80%.同时还研究了浸出体系溶液氧化还原电位Eh和pH随时间的变化规律.     

紫金山铜矿浸出过程黄铁矿的氧化行为

针对紫金山铜矿堆浸过程中,在辉铜矿和铜蓝等有用矿物浸出的同时,有黄铁矿被大量浸出,造成浸出液中Fe3 浓度过高的现状,研究了细菌浸出黄铁矿的氧化行为和机理,重点考察了Fe3 的化学氧化以及细菌浸出黄铁矿过程的影响因素.研究结果表明,在有菌条件下,pH值为1.6时,混合矿浸出初期,黄铁矿的浸出率仅为5%～8%;随着浸出时间的增加,氧化还原电位升高,浸出15d后,氧化还原电位上升到500mV以上时,黄铁矿的浸出率可达25%.说明氧化还原电位是细菌浸出黄铁矿过程的重要影响因素.机理研究表明,细菌浸出黄铁矿是以间接反应为主,细菌在黄铁矿表面的吸附对黄铁矿的浸出具有协同作用.     

铜萃取过程对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的影响

在生物浸出—溶剂萃取—电积提铜技术中,萃取对生物浸出过程必然产生影响.用最大或然数法(most probable number,MPN)研究了主要萃取参数不同时,萃取过程对嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的影响.结果表明,萃原液pH为1.5~3.0时,萃余液中细菌细胞浓度逐渐增加,其中pH2.0时活细菌所占比例最大,为24.8%;当Lix984N浓度为2.5%~15%时,萃余液中细菌细胞浓度呈现降低趋势,同时活细菌所占比例由23.6%显著降低到6.2%.萃取过程对浸矿细菌有截留作用,将导致返回堆浸环境中浸矿细菌细胞浓度降低,同时使细菌活性减弱,从而使生物浸矿效率下降.