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.     

利用嗜温和嗜热菌株生物浸出复杂硫化铅-锌矿

《Hydrometallurgy》2 0 0 4年 73卷 3～ 4期上刊出DeveciH 等人撰写的有关细菌生物浸出复杂硫化铅 /锌矿 (精矿 )的论文 ,比较了pH和Fe对浸出的重要性。利用嗜温 ( 30℃ )、中等嗜热 ( 5 0℃ )和极度嗜热 ( 70℃ ) 3组嗜酸菌株进行硫化铅 锌矿 (精矿 )的生物浸出试验。研究了菌株、pH、铁沉淀和加入Fe2 +对浸出锌的影响。结果表明 ,嗜酸菌株极适宜于从硫化矿中选择性提取铅、锌 (渣计铅浸出率 >98% ) ;与另 2组菌株相比 ,中等嗜热菌株浸出锌的动力学性能最优。发现pH对浸出过程控制的细菌活性和Fe3+沉淀 (主要以黄钾铁矾形式 )有重要的…     

中温及嗜热菌对不同成因黄铜矿浸出行为的影响

以斑岩型黄铜矿和矽卡岩型黄铜矿为研究对象,考察了嗜酸氧化亚铁微螺菌(L f)和嗜热硫氧化硫化杆菌(S t)对不同成因黄铜矿浸出行为的影响。结果表明,在2种不同细菌浸出体系中矽卡岩型黄铜矿均表现出比斑岩型黄铜矿浸出率高;S t浸出2种不同成因黄铜矿的效率均比L f的好。通过对不同浸矿时间黄铜矿浸出渣的XRD检测并结合黄铜矿浸出过程反应步骤的分析表明,2种细菌浸出不同成因黄铜矿的机制相同,细菌的代谢途径及反应温度是影响同类成因黄铜矿浸出率和代谢产物差异的主要原因。S t作用下浸出后期黄铜矿表面有黄钾铁矾生成,而L f浸出体系黄铜矿表面主要是S的不断积累。同种浸矿菌种浸出不同成因黄铜矿时,矽卡岩型黄铜矿在浸出第15 d有S生成,斑岩型黄铜矿在S t浸出体系S生成的时间更晚,在L f浸出体系S的生成量则更少,推测矿物性质是引起其差异的主要原因。     

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。     

在富含O2和CO2的空气中生物浸出某铜精矿

20 0 1年第 1期《Minerals Engineering》上发表 Witne J.Y.等人文章 ,介绍在富含 O2 和CO2 的空气中用生物浸出某铜精矿的研究成果。作者分别用嗜温铁硫杆菌 (DSM 5 83) ,中等嗜温、嗜酸硫杆菌 (YTF 1 )和极度嗜温硫叶菌(BC6 5 ) ,以富含 O2 和 CO2 的最佳空气体系 (φ(O2 ) =30 %、φ(CO2 ) =1 0 % ) ,在 2 L 连续搅拌反应槽 (CSTR)中对某铜精矿进行了生物浸铜研究。结果表明 ,富含 O2 和 CO2 的空气体系对铜浸出具有正效应 ,与摇瓶试验比较 ,使用 DSM5 83、YTF1和 BC6 5这 3种细菌的铜浸出速率分别增加 2 .8、2 .1和 1 .…     

黄铜矿和黄铁矿微生物浸出差异性研究

采用搅拌浸出法,搅拌转速350 r/min、搅拌温度45℃,使用相同菌种对黄铜矿与黄铁矿浸出差异性进行了研究。结果表明,在相同生物浸出条件下,黄铁矿较黄铜矿更易浸出。黄铜矿生物浸出后期,浸出速率减慢的决定因素并非黄钾铁矾钝化层的罩盖。两种矿物浸出差异性产生的根本原因在于由其自身晶体结构所决定的生物浸出机理不同。     

黄铜矿生物浸出的钝化机制及强化浸出方法

生物浸出技术(也称生物湿法冶金技术)多应用于常规方法难以开发利用的尾矿、贫矿、废矿、表外矿及 难采、难选和难冶矿,其工业应用从 20 世纪逐步开始发展,现已在国内具备相当的规模,目前对辉铜矿的原矿处理已 实现了工业化应用。 相较于传统的铜冶炼技术,生物浸出技术具有流程简单、生产成本较低等优势。 主要阐述了黄铜 矿在生物浸出反应过程中钝化膜的形成机制,介绍了黄铜矿表面钝化膜组成成分的几种主流观点,主要包括氢氧化 铁和黄钾铁矾、单质硫、铜的聚硫化物等;并针对钝化作用所导致的浸出反应缓慢、浸出率低等生物浸出普遍面临的 问题,从高效浸矿细菌的选育、各类药剂的催化等方面列举出了学者们在强化黄铜矿生物浸出的研究方面所做出的 有益探索,虽然提出的以上方法在工业应用上目前还不具备成熟的条件,但对今后黄铜矿生物浸出工艺的发展和改 进具有参考和指导意义。     

黄铜矿细菌浸出机理及钝化原因研究进展

细菌冶金技术由于成本低、污染少、流程短等优点,越来越受到人们重视,由于在常温下黄铜矿的细菌浸出速率较慢,有必要研究提高黄铜矿浸出速率的方法。综述了黄铜矿的细菌浸出机理以及黄铜矿的钝化原因。研究结果表明黄钾铁矾、硫层、中间产物层、高的溶液还原电位和黄铜矿稳定的晶体结构可能是黄铜矿细菌浸出过程中的钝化原因。     

黄铜矿生物浸出过程中的钝化作用研究进展

要实现黄铜矿的高效浸出,在湿法冶金效率低、且存在环境污染问题的背景下就必须大力发展工艺简单、节能且绿色环保的生物浸出技术,而生物浸出过程中的钝化作用严重影响黄铜矿的浸出。为了控制和消除钝化膜对黄铜矿浸出的影响,在介绍了硫层、多硫化物层、黄钾铁矾层等钝化膜及影响其产生的p H值、铁离子浓度、铜矿物的晶体结构、温度、氧化还原电位等因素的基础上,有针对性地介绍了控制和消除钝化膜形成的手段,包括添加催化剂、表面活性剂、黄铁矿、不同菌种或是超声波等方法,并指出在保证细菌能够正常氧化浸出的前提下,可通过合理配置铁浓度和p H值、温度等外因来减小钝化膜的生成量,从而提高铜的浸出率,其中浸矿条件的调控和合适菌种的使用是解决黄铜矿钝化的有效方法。     

Fe~(3+)对黄铜矿与铁闪锌矿分步浸出的影响机制

采用微生物冶金方法对黄铜矿与铁闪锌矿的共生矿物进行了分步浸出研究。嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillus ferriphilum)浸出体系中,通过改变外加Fe~(3+)浓度,分析了浸出过程中溶液电位、铜铁离子浓度的变化情况,考察了Fe~(3+)浓度对铜铁分步浸出的影响。结果表明,外加0.06 mol/L Fe~(3+)浸出3 d,锌浸出率从5.630%提高至16.288%,铜浸出率从2.372%提高到10.731%;浸出初期外加适量Fe~(3+)有利于铁闪锌矿优先溶解;外加大量Fe~(3+)时,对铜铁浸出均有明显促进作用,但二者分步浸出趋势减弱;外加Fe~(3+)可加速元素硫的氧化,削弱浸出过程中硫膜对矿物浸出的阻碍,同时降低溶液p H值,加速矿物浸出;但Fe~(3+)浓度过高时,大量黄钾铁矾的生成阻碍了矿物溶解。     

黄铜矿的细菌氧化

研究了氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿的浸出行为。在酸性介质中，黄铜矿被氧化成CuSO4和Fe2（SO4）3。加入0．4％的FeSO4·7H2O，加快了黄铜矿的最初浸出速率，更高的Fe2 浓度反而抑制最初浸出速率。加入Fe2（SO4）3使浸出速率增加。加入Fe2 和Fe3 使最终浸出率达到78．7％，而仅用细菌浸出的最终浸出率只有69％。通过研究细胞质酶对S2-的氧化，发现细胞色素C参与了S2-的氧化，从而间接证明了细菌对黄铜矿的直接作用。     

氯化银对黄铜矿精矿生物浸出的影响

日本用氧化亚铁硫杆菌 (Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ)研究了加入氯化银对含有黄铁矿、闪锌矿和方铅矿硫化矿物的黄铜矿精矿生物浸出的影响。加入氯化银加速黄铜矿精矿中铜的溶解。用氯化银比生物浸出开始步骤加入硫酸银溶液铜的溶解速率更大。银的回收率随ＡｇＣｌ的数量的增多而加快。没有ＡｇＣｌ与黄铜矿之间的接触 ,就不会强化黄铜矿的溶解。氯化银对黄铜矿精矿生物浸出的影响@许孙曲     

有菌与无菌条件下铁矾形成动力学的对比

针对紫金山次生硫化铜矿石生物堆浸过程中,由于铁离子浓度过高引起沉淀,严重影响后续铜离子分离效率的情况,系统研究有菌与无菌条件下铁矾形成过程的动力学,考察铁矾形成过程中,铁矾生成量、pH值、电位等的变化情况,总结了有菌和无菌条件下铁沉淀物的形成规律.结果表明,细菌的参与,明显促进了铁矾的形成,有菌条件下产物为黄铵铁矾,而无菌条件下主要生成Fe(OH)3胶体.有菌条件下,pH值是影响铁矾形成的重要因素之一.     

嗜热嗜酸A.b.酸杆菌浸出硫化锌精矿

用分批反应器研究嗜热贝莱尔雷伊 (Brieleyi)酸杆菌 (简称A b 细菌 )浸出闪锌矿的动力学。在温度 65℃ ,pH =2条件下测定了A b 细菌在闪锌矿表面的吸附量 ,以及进行了闪锌矿粒的生物浸出试验。测定了闪锌矿浸出过程中前 30min时A b 细菌在矿物表面和溶液中的分布率 ,分布的平衡常数与朗格缪尔等温线相符。当向含A b 细菌的矿浆中加入 0 3、1 4kg/m3Fe3 时 ,由于形成黄钾铁矾类的铁沉淀物 ,导致浸出率明显下降。为了测定A b 细菌在闪锌矿表面生长动力学和化学计量参数 ,对分批生物浸出模型中不加Fe3 的浸出液采集的浸出数据进行了分析。这些生长参数表明 ,嗜热A b 细菌对闪锌矿的生物浸出率约是普通嗜中温铁氧化硫杆菌的 7倍。用分批浸出模型和估计的参数值模拟闪锌矿的初始粒度、细菌初始总浓度和闪锌矿矿浆的初始浓度三个重要变量对闪锌矿浸出率的影响。     

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。     

用极度嗜温菌生物浸出硫化铜精矿

《Minerals Engineering》1999年 12卷第 8期上发表 Gericke M.等人有关用极度嗜温菌浸出硫化铜精矿的文章。这种极度嗜温菌种是从一燃烧煤堆中分离得到的。用于生物浸出前有必要对细菌进行驯化 ,这包括让细菌在硫化物固体质量分数较高的矿浆中保持氧化活性 ,适应高质量浓度金属离子 (如 Cu2 )的矿浆 (料液 )和由浮选带来的药剂。在培养和驯化试验中 ,将该菌种用于 3段连续的中间工厂规模的标准机械和空气搅拌槽中 ,生物浸出次生的硫化铜 -黄铜矿混合精矿。在 2 80 d的运行期间内 ,该菌种表现出稳定的浸出性能 ,铜的总浸出率达 97%以上 ,…     

对工业浸出液中影响生物氧化和沉淀主要参数的评估

Das T·等人在《Trans.Inst.Min.Metall(Sect.C:Mineral Process.Extr.Metall)》2005年114卷C57上发表文章,介绍了对生物氧化和沉淀铁主要影响参数评价的研究成果。研究是在一个专门设计的生物氧化槽中、以间歇和连续方式进行的,所用细菌为(嗜酸)亚铁硫杆菌。研究所得出的结论是:1)研究了4种参数对铁生物氧化和沉淀的影响,这4种参数是pH、生物量、Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)浓度。铁的氧化速率随生物量以及初始Fe(Ⅱ)浓度增加而增加。Fe(Ⅲ)浓度对铁氧化动力学表现出一种负的效应。pH等于2时铁氧化速率最大。2)发现铁氧化速率为一级动力学方程…     

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。     

中高温浸矿菌结合对高砷铜精矿的浸出研究

利用自主选育的耐高砷中高温浸矿菌浸出以砷黝铜矿为主的高砷铜精矿(As 4%～5%, Cu＞20%)。采用前期中温浸矿菌, 后期高温浸矿菌的两段法生物浸出10 d, 总铜浸出率可达90.01%。对浸渣的铜物相分析可知: 高温菌对黄铜矿的浸出率可达78.45%, 是中温浸矿菌14.2%的5.5倍以上; 对砷黝铜矿的浸出率为33.42%, 约为中温浸矿菌17.48%的2倍。对原生硫化铜矿的浸出率总计为50.24%, 约为中温浸矿菌16.26%的3倍。高温菌对砷黝铜矿的氧化作用较黄铜矿差; 中温浸矿菌对As³⁺ 和As⁵⁺的耐受力比高温菌强。在两段法浸出前期添加2.0 g/L的 Fe³⁺ 或2.5%的黄铁矿精矿细菌培养液均能提高中温浸矿菌的浸出速率。     

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。