微生物浸出磁黄铁矿的试验研究

采用矿驯化以及矿坑的嗜酸嗜铁混合菌(Acidthiobacillus ferrooxidans与Leptospirillum ferriphilum)进行了磁黄铁矿浸出试验,并探讨了混合菌浸出磁黄铁矿的机理。结果表明,与矿驯化菌相比,矿坑混合菌对磁黄铁矿具有更强的吸附能力;细菌吸附后,磁黄铁矿的等电点朝细菌的等电点方向偏移;由于矿坑混合菌对磁黄铁矿的作用更强,使其得到的矿物接触角下降幅度均大于矿驯化混合菌作用下的接触角;磁黄铁矿浸出初期是以酸溶为主,随着浸矿的进行,混合菌发挥作用,整个浸矿过程,体系中会发生铁离子的相对富集,致使矿物动电位值增大,而由于铁离子不能稳定性存在,易在体系中生成亲水性的铁沉淀覆盖于矿物表面,从而引起磁黄铁矿表面亲水性增强,接触角变小。在嗜酸嗜铁混合菌浸出磁黄铁矿过程中,磁黄铁矿主要是被溶液中的铁离子氧化。     

黄铜矿的嗜热细菌生物浸出工艺研究:温度-pH-氧化还原电位之间的依赖关系

嗜热细菌生物浸出黄铜矿的铜浸出率,取决于温度、pH和氧化还原电位,而且还取决于所使用的嗜热细菌的活性.研究了在不同的pH值和温度并有着不同的初始Fe3+数量的条件下,使用三种嗜热细菌浸出时达到的铜浸出率.获得的结果表明.由于Acidianus brierleyi(缩写为A.brierleyi菌)浸出铁(以Fe3+形式)的能力很低,由接近临界值(450mV,Ag°/AgCl参比电极)的氧化还原电位,反映出达到了很高的生物量浓度,在这样的氧化还原电位下浸出时铜浸出率最高.相比之下,由于Sulfolobus metallicus(S.metallicus菌)和Metallosphaera sedula(缩写为M.sedula菌)较高的浸出铁(以Fe3+形式)的能力,由很高的氧化还原电位反映出的很高的生物量浓度,再结合Fe3+以黄钾铁矾(KFe3[SO4]2·(OH)b)形式的沉淀作用,因而就降低了浸出速率.因此,在对于嗜热细菌的生长是最佳的温度时,并不总是意味着能达到很高的铜浸出率.一般地说,最高的铜浸出率是在初始pH值为1.5的条件下达到的.然而,在初始pH值为2.5时观测到比在pH 2.0时达到了更高的浸出率,证实了在高pH值时黄铜矿的生物浸出是受氧化还原电位而不是由pH或温度所控制的.当提供的为激发浸出反应所需的初始的Fe3+数量不足时,双向酸杆菌的生物浸出能力就会降氏,或浸出反应受到抑制,而硫化裂片菌和金属丝菌对初始的Fe3+提供量就没有那么敏感.这一结果证实了对矿物表面直接的酶促催化作用,能引发黄铜矿的生物浸出反应,但稍后氧化还原电位就控制着黄铜矿的浸出速率.     

中温嗜酸硫杆菌浸出低品位硫化铜矿

研究了中温嗜酸硫杆菌的生长条件, 对黄铜矿进行了细菌浸出试验研究。研究表明, 中温嗜酸硫杆菌最适宜的生长条件为: pH值为2, 温度为30±1 ℃, 此条件下细菌浓度为2.24×10⁷个/mL。接种量、矿浆浓度对黄铜矿中铜的浸出率有显著的影响, 随着接种量的增加, 铜的浸出率提高。在相同浸出时间内, 矿浆浓度5%左右时, 黄铜矿中铜的浸出率最高。低品位硫化铜矿柱浸试验结果表明: 细菌浸出75 d, 铜的浸出率为45%。     

用非常嗜热细菌浸出黄铜矿精矿

本文描述一种非常嗜热菌株氧化铜精矿（其中黄铜矿66％和黄铁矿11％）的能力，在70℃时进行的实验室分批试验表明，铜的浸出率可以达到98％以上，一系列的连续试验均在一个由3段浸出组成的扩大试验装置里进行，，它由标准设计的机械搅拌充气浸出槽组成。试验中考查了浸出时间、给矿粒度、O2和CO2的传质量对生物浸出结果的影响。这些, 总浸出率可以达到95％。然而，与中温浸出菌和中等嗜热浸出菌比较，这种非常嗜热细菌对于矿浆浓度似乎加敏感，而矿浆浓度又与经矿粒度有关系，氧的消耗量与当今处理难浸黄铁矿型金精矿的工业生物浸出槽所达到的最大用量接近，为了维持这一高的氧化速度，重要的是保证O2和CO2通入瓜应槽的有效速率，这些试验均取得了很高的铜浸出率，表明用非常嗜热菌株浸出黄铜矿精矿工艺对进一步研究和评估其工业应用的可行性具有潜在的价值。     

培养条件对三种细菌在黄铁矿表面吸附的影响

实验研究了中等嗜热浸矿菌（A. c菌、S. t菌和L. f菌）在黄铁矿表面的吸附影响，通过测定在不同溶液pH值（1.6、2.0和2.5）和温度（40 ℃和45 ℃）条件下细菌在黄铁矿表面的吸附，分析培养条件对细菌吸附的影响。研究结果表明，L. f菌在矿表面具有较强的吸附能力，在温度为40 ℃，pH=2.0时，吸附量达到89.47%；pH=1.6时，混合菌（A. c菌：S. t菌：L. f菌为1:1:1）的吸附量达到75.54%。溶液初始温度的变化，对矿驯化菌的接触角和动电位影响不明显，但是随着溶液pH值的升高，菌的接触角和Zeta电位均有所下降。静力显微镜和扫描电子显微镜检测结果显示，细菌在黄铁矿表面呈单细胞或簇状排列，且大量的细菌吸附在黄铁矿的裂缝或凹陷处，这对矿物的浸出具有重要意义。     

氧化铁硫杆菌的微波诱变及对低品位黄铜矿的生物浸出

研究微波辐照诱变氧化铁硫杆菌T.f菌以及浸出低品位黄铜矿的效果。结果表明,微波辐照能够引起浸矿细菌产生变异,提高菌种的活性。诱变菌比原始菌的活性提高了39.96%。T.f菌经微波处理,浸矿性能有明显提高。与T.f菌相比,诱变后的T.f菌对原生铜矿的浸出率提高了31.44%,对易浸的次生硫化铜矿浸出率从53.66%提高到74.97%,总铜浸出率从32.43%提高到56.58%,浸出终点比原始菌提前了5～10d。诱变后的T.f菌对以黄铜矿为主的多金属铜矿具有较好的浸出效果。     

细菌浸出硫化铜矿的动力学研究

研究了氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿时不同浸出液pH、温度、搅拌速度、固液比等条件下,浸出速率的变化情况。结果表明,其最佳浸出条件为:t=30℃,浸出液pH=2.0,搅拌速度114r/min,固液比1%。并提出通过对Ag+强化浸矿机理的研究可以找到廉价的强化细菌浸矿的催化剂代用品。     

低电位生物浸出黄铜矿研究

在酸性溶液中,高浓度Fe²⁺离子的存在有助于溶解氧对黄铜矿的氧化浸出。试验驯化培养具有单一硫氧化性的高效浸矿细菌,运用其对单体硫的高效氧化性能,结合Fe²⁺离子对黄铜矿氧化浸出的促进作用,开展黄铜矿低电位生物浸出研究。研究发现硫氧化菌可有效利用黄铜矿氧化溶解的产物--单体硫,将其氧化为硫酸并补充溶液H⁺离子消耗。同时,清除黄铜矿表面氧化溶解产物--单体硫后,有助于离子扩散和黄铜矿的进一步氧化溶解。     

黄铜矿细菌浸出过程中的多因素影响

运用取自大宝山(简称DB)的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称 A.f)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,简称A.t)的混合菌对广东某硫化铜矿的黄铜矿进行摇瓶浸出试验研究。结果表明, 黄铜矿摇瓶细菌浸出率受菌种、矿浆浓度、pH值、接种量多种因素的影响。细菌浸出黄铜矿的适宜条件为温度30 ℃, 矿浆浓度5%, pH值为2.0, 接种量为3×10⁷个/mL。     

白银含铜废石中温生物浸出试验研究

生物冶金技术在释放含铜废石资源上具有技术优势。生物浸出综合试验表明采用SM-3中等嗜热嗜酸菌浸出白银含铜废石中的铜是完全可行,该细菌对矿样中的黄铜矿有较好的生物氧化溶解作用,不存在常温浸矿细菌浸出过程中突显的钝化问题。在接种浓度10%、矿浆浓度5%、矿样粒度D70=400、摇床转速175rpm的试验条件下,浸出30天即可获得80%的Cu浸出率。     

永平低品位黄铜矿矿石细菌浸出的银离子催化效应

为了提高用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌混合菌对永平铜矿低品位黄铜矿矿石细菌浸出的效果,通过摇瓶实验,研究了银离子的催化效应。研究表明,在细菌浸出的初始阶段,添加银离子可以大大加快铜的浸出速度和提高铜的浸出率,其中添加初始银离子浓度10 mg/L时,最有利于铜的浸出,在600 h时内铜的浸出率可以从20%增加到65%,比不添加银离子时提高了45%。添加初始银离子使矿石中铁的浸出和溶液中二价铁的细菌氧化明显受到抑制。当有银离子时,低品位黄铜矿矿石在低氧化还原电位下比高氧化还原电位更有利于铜的浸出。     

含银固体废弃物催化黄铜矿微生物浸出研究

以含银固体废弃物为催化剂, 采用氧化亚铁钩端螺旋菌浸出黄铜矿, 分析了浸出液中铜离子浓度、体系氧化还原电位及浸出渣的物相变化。结果表明, 未添加含银固体废弃物体系中, 黄铜矿中铜浸出率仅为30%, 而添加含银固体废弃物的体系中, 铜浸出率均高于30%, 最高达到80%。浸出前期, 含银固体废弃物使铜浸出速率显著提升, 而中期则是通过调控体系电位促使铜进一步浸出。浸渣X射线衍射结果表明, 浸出过程中有大量的元素硫与黄钾铁矾生成, 但这并未阻碍添加含银固体废弃物体系中黄铜矿的浸出。     

中等嗜热菌浸出德兴黄铜矿的试验研究

对中等嗜热菌在45 ℃下浸出德兴黄铜矿的情况进行了试验研究。结果表明,添加适量（4 g/L）的Fe²⁺有利于中等嗜热菌的生长和黄铜矿的浸出;中等嗜热菌活性高有利于提高黄铜矿的浸出率;在试验酸度范围内,pH=1.50时中等嗜热菌的活性最高;矿浆浓度越低、粒度越细,越有利黄铜矿的浸出。在最佳试验条件下,黄铜矿49.2 d的铜浸出率为73.32%。浸出渣的XRD分析结果揭示,在浸出一段时间后,黄铜矿慢慢发生钝化的原因在于硫单质和黄钾铁矾在其表面的附着。     

黄铜矿半导体电学特性对其中等嗜热菌浸出行为的影响

为了研究黄铜矿半导体电学特性对其生物浸出的影响机制, 采用霍尔效应测试技术分析了3种不同来源黄铜矿的半导体电学特性, 并在45 ℃、170 r/min、2%矿浆浓度条件下进行了中等嗜热混合菌浸出试验。结果表明, 黄铜矿A的载流子浓度为-9.190×10¹⁸ cm^-3, 绝对值明显高于黄铜矿B和C的载流子浓度(-3.065×10¹⁸ cm^-3和-2.183×10¹⁷ cm^-3); 黄铜矿A的电阻率为0.054 65 Ω·cm, 明显低于黄铜矿B和C的电阻率(0.146 9 Ω·cm和0.930 6 Ω·cm); 黄铜矿的载流子浓度、电阻率与其铜浸出率存在明显联系, 黄铜矿的载流子浓度越高、电阻率越小, 铜的浸出速率就越高, 浸出19 d后, 3种黄铜矿纯矿物(A、B、C)的铜浸出率分别为66.1%, 25.3%和21.4%; 电化学试验结果表明, 3种黄铜矿的氧化还原反应过程基本相同, 但黄铜矿A的腐蚀电流密度明显高于另外两者。     

物理诱变氧化亚铁硫杆菌及浸出低品位黄铜矿的研究

分别利用紫外线和微波对优势氧化亚铁硫杆菌进行物理诱变,并用诱变菌对低品位黄铜矿进行生物浸出。结果表明,T．f菌经紫外线和微波辐照诱变后,诱变菌与原始菌相比,活性分别提高了44％和34．2％,对黄铜矿的浸出率分别提高了41．4％和27．4％,达到浸出终点的时间比原始菌减少了5～10d。诱变后的T．f菌比较适合低品位黄铜矿的浸出。     

嗜酸性浸矿菌对不同外源黄铁矿的利用率研究

某矿床铀矿石中黄铁矿含量较低,为提高矿石的生物可浸性,需选择并添加一种便于浸矿菌利用的黄铁矿。本文利用某铀矿富集得到的嗜酸性浸矿菌B3mYP1Q-C,对3种不同产地的黄铁矿进行黄铁矿利用摇瓶试验,试验所用混合菌群B3mYP1Q-C对选取的3种外源黄铁矿均可利用,但利用率差别较大,江西某铜矿黄铁矿精矿的利用率最高;同时,经过设置添加含氟矿石对照试验组,证明了含氟铀矿石会影响微生物菌种活性,亦会降低微生物对黄铁矿的利用能力。     

Bioleaching of chalcopyrite by Acidianus manzaensis under different constant pH

The bioleaching of pure chalcopyrite by thermophilic Archaea strain Acidianus manzaensis YN-25 under different constant pH was first comparatively investigated. Then the relevant sulfur speciation was analyzed by synchrotron radiation based X-ray diffraction (SR-XRD) and S K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy. The acidity of the leaching solution was monitored at 3-h intervals to make it steady at pH 1.25, 1.50, 1.75, 2.00, 2.25 and 2.50, respectively. Leaching results showed that the copper ion extraction increased during chemical leaching but decreased during bioleaching when pH value decreased from 2.50 to 1.25. SR-XRD analysis showed that, during bioleaching, new elemental sulfur (S⁰) phase was detected at all tested pH cases; new jarosite phase was detected at cases of pH 1.50 to 2.50; and jarosite gradually became a major phase when pH value increased. XANES analysis further showed that covellite was detected during bioleaching at cases of pH 1.25 to 2.00 at higher redox potential (ORP) value, while chalcocite and bornite were detected at cases of pH 2.25 and 2.50 at lower ORP value. These results suggested that the formation of S⁰ was mainly accounting for hindering the dissolution of chalcopyrite while the formation of bornite could accelerate the dissolution of chalcopyrite by A. manzaensis.     

银离子在细菌浸出黄铜矿中的催化行为研究

对银离子催化细菌浸出黄铜矿进行了研究。在银离子存在下, 矿粒越细, 浸出率就越高;浸出溶液pH 值在1.5～2 时浸出率较高;银离子浓度在10 mg/ L 时浸出效果最好。在实验范围内, 不论银离子初始值大小如何, 银离子在加入浸出体系后主要是以硫化银形式存在, 以离子形式存在于溶液中只占很小一部分。