复杂微生物浸出液生物成矾法净化除铁的研究

针对低品位矿石生物浸出液中铁含量高而有价金属含量低的特点,研究低温、低pH条件下微生物成矾除铁方法,考察了温度、pH值、菌液接种量、时间等主要因素对微生物氧化及铁矾形成的影响规律,并采用正交实验对微生物成矾除铁规律进行多因素影响分析。结果表明:在生物氧化过程中,亚铁含量为9.46 g·L-1的料液,在pH范围为1.4～2.0,温度范围为30～40℃时,36 h细菌将亚铁氧化完全,细菌氧化亚铁的效果较好;在生物成矾除铁过程中,当pH为2,温度为45℃,菌液接种量为15%,反应时间为10 d时,除铁率达到99.97%,除铁后料液含铁0.015 g·L-1;通过正交实验,确定了影响生物成矾法除铁的主次因素顺序分别为反应时间、接种量、总铁浓度,最优水平组合为:总铁浓度50 g·L-1,接种量20%,反应时间10 d,在此最优组合条件下,沉淀除铁率高达99.95%,实现了低温、低pH条件下微生物成矾除铁,为微生物浸出液的低成本、高效净化除铁提供了一条新途径。     

低品位氧硫混合铜矿的酸性制粒及机理

制粒技术是改善含粉矿堆浸渗透性差最有效的措施之一,同时选择合适的耐酸黏结剂是铜矿制粒堆浸成功的关键.本文以氧硫混合铜矿为研究对象,对其进行了制粒试验研究,研究结果表明Biometek-WLAG001是一种理想的耐酸黏结剂;单因素条件试验考察了黏结剂添加量、喷水量、转速、固化时间、熟化加酸量、熟化时间等因素对球团抗压强度、湿强度的影响;采用响应面法考察了黏结剂添加量、固化时间、熟化加酸量、熟化时间对球团湿强度的影响,并采用Design-Expert 8.0软件对试验结果进行了优化与分析.采用傅里叶红外光谱分析、Zeta电位的测定等分析手段研究了黏结剂与矿石之间的作用机理,结果表明黏结剂与矿石之间存在化学吸附作用,不存在静电引力作用.      

玉龙铜矿氧化矿石合理浸出工艺研究

对西藏玉龙铜矿氧化带矿石进行全粒级柱浸和洗矿-矿砂柱浸-矿泥搅拌浸出试验,结果表明：全粒级柱浸时矿石渗透性差,提高滴林强度易出现积液现象,难以顺利浸出;洗矿后矿砂的渗透性能好,可使柱浸铜浸出率达到78%以上,同时矿泥搅拌浸出的铜浸出率可达96%以上。根据试验结果,认为洗矿-矿砂堆浸-矿泥搅拌浸出是处理玉龙铜矿氧化带矿石的合理工艺。     

浸矿微生物氟抑制机理及铁的竞争络合作用

含氟矿石中生物浸出技术推广应用存在瓶颈,究其原因在于伴随含氟脉石矿物溶解,氟对浸矿微生物有较强的抑制作用.本研究利用氟的水化学特性,通过添加可形成稳定络合物的物质来转换F离子存在形态,进而使浸矿微生物可以耐受高氟环境.本文系统研究了氟对细菌的抑制机理,明确了氟的真实毒性形态HF,发现了氟对细菌存在跨膜抑制作用,氟胁迫条件下,干细胞内氟离子质量分数明显高于无氟对照组达到18%以上.选择在生物冶金体系中常见Fe3+做为研究对象,研究了Fe3+对F-的络合解毒作用,热力学分析结果可知,Fe3+可以与HF发生一级竞争络合反应,破坏HF络合结构.在铁离子存在条件下,细菌最高可以耐受F-质量浓度1.0 g·L-1的环境下生长.铁氟络合形态分析可知,只有当培养基中Fe3+质量浓度5倍过量于F-质量浓度,细菌才能正常生长,对应的FeF2+在氟化物中质量分数达45%时,而游离氟离子浓度为2.87×10-5 mol·L-1.络合机理实验结果表明,根据配位化学原理,随着F-/Fe3+浓度比的减小,配体浓度相对较低,氟与铁的络合物向低配位方向移动,可以通过调整培养基中的氟铁浓度比来调整氟铁络合产物,使细菌在高氟环境中生长成为可能.      

杂质离子对不同萃取体系下镍钴分离的影响研究

分别考察了微生物浸出液中主要杂质离子(Mg2+,Ca2+,Fe2+,Fe3+)对Cyanex272-P507协萃体系、Cyanex272萃取体系和P507萃取体系在低p H值条件下分离回收模拟微生物浸出液中低含量钴镍的影响。研究发现杂质离子对3种萃取体系的钴萃取率和钴镍分离系数均有较大影响,其中Fe3+的影响最大,而杂质离子对镍萃取率影响不大,其仍保持在较低水平。3个萃取体系中Cyanex272萃取体系是受杂质离子影响最严重的萃取体系,少量杂质离子的增加就会使其钴镍分离系数以及钴萃取率发生显著的下降,而Cyanex272-P507协萃体系受杂质离子影响次之,P507萃取体系受影响最小。在杂质离子浓度较低时,相对于其他两个体系,Cyanex272-P507协萃体系可以实现更低的杂质离子萃取率。运用Cyanex272-P507协萃体系萃取分离钴镍时,为尽量降低杂质离子对钴萃取率和钴镍分离系数的影响,钴镍料液中所含杂质离子Mg2+,Ca2+,Fe2+,Fe3+的最高含量分别是:90.0,21.0,52.0,8.8 mg·L-1。     

铜萃取过程中固体微粒对第三相形成的作用分析

采用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、气-质联用色谱等分析检测手段研究了铜萃取过程中第三相固体微粒的组成、固体微粒对萃取剂的吸附和降解作用,寻求抑制铜萃取过程中第三相形成的方法。研究表明,第三相中的固体微粒成分主要为铁矾、高岭土。随着萃取剂浓度的增大,固体微粒对萃取剂的吸附量先增大后减小,在萃取剂浓度为10%时,高岭土、铁矾对萃取剂的吸附量达到最大,其值分别为20.99和30.46mmol·g-1。同时,吸附量随固体微粒的增加而增大。整个过程中,固体微粒对萃取剂的降解作用并不明显。因此,可通过调节萃取剂浓度、控制固体微粒的含量来抑制第三相的生成。     

不同成矿条件下黄铜矿微生物浸出研究概况

研究了中国不同地质成因铜矿床的黄铜矿微生物浸出。中国铜矿床的类型主要有铜镍硫化物矿床、斑岩型铜矿床、矽卡岩型铜矿床、火山岩型铜矿床和沉积岩型铜矿床。在大量查阅文献资料和自己试验研究的基础上,对不同成矿条件下的黄铜矿微生物浸出研究进行了综述,并且针对不同类型铜矿中黄铜矿的微生物浸出研究现状,将其浸出行为与地质成矿成因相联系。黄铜矿的微生物浸出本质是一个电化学腐蚀过程,因此浸出体系的电位以及矿样中黄铜矿的嵌布特征对浸出至关重要。研究表明:对于铜镍硫化物而言,在浸出过程中发生原电池反应,镍黄铁矿优先浸出,而黄铜矿被阴极保护,但是提高温度对黄铜矿浸出速率有显著影响。斑岩型铜矿的黄铜矿最难以浸出,矽卡岩型由于与斑岩型地质成因相似,因此与其具有相似的浸出行为。海相火山岩型铜矿的黄铜矿最易浸出。此外,还探讨了不同成矿条件下黄铜矿浸出差异与晶体结构和铜、铁的分部价态存在着一定的关系,确定不同成矿条件与黄铜矿中铜、铁的价态之间的联系将有助于浸出机制的进一步研究。     

含磁黄铁矿硫化铜矿石的电位调控浮选研究

针对含磁黄铁矿的硫化铜矿石进行了电位调控浮选研究,主要考察了磨矿细度与矿物解离度和电位的关系、氧化钙用量(pH值)与电位的关系,电位与浮选指标的关系。研究结果表明随着磨矿细度的增加,矿物单体解离度增加,但在磨矿细度为-74μm占70%后增加不明显;随着磨矿细度增加,矿浆电位降低,黄铜矿在很宽的矿浆电位范围可浮性都很好,而铜粗精矿中磁黄铁矿含量随矿浆电位下降而减少,证明浮选指标除与矿物的单体解离度有关外,与磨矿矿浆也有密切的关系,因此浮选指标受pH-矿浆电位-磨矿细度等参数的三维控制;溶解氧降低和二价铁离子形成是引起磨矿过程中电位减低的原因,其中以二价铁离子的形成影响为主;随着CaO用量增大,矿浆pH值升高,矿浆电位先升高后降低,当氧化钙用量为1000～2000 g.t-1,pH值为10.17～11.63,磨矿矿浆电位为-33～62 mV时,得到含铜18.61%,铜回收率91.02%的铜精矿。另外,通过循环伏安测试证明含磁黄铁矿硫化铜矿石的电位调控浮选在理论上的可行性,并通过自腐蚀行为测试和迦伐尼电偶测试证明磨矿过程中引起二价铁离子形成的主要原因是铁介质的氧化,且矿物-铁介质的迦伐尼电偶作用会加强铁介质腐蚀。     

高硫高粘土含砷含碳卡林型金精矿生物预氧化研究

针对低品位高硫高粘土含砷含碳卡林型金精矿矿石性质特殊,直接氰化金浸出率仅为10.01%,且常规生物预氧化方法无法有效脱除金精矿中的硫、砷等有害杂质,开展了分步生物预氧化试验研究。通过充气搅拌浸出条件试验,考察了磨矿细度、接种量和矿浆浓度对预氧化效果的影响,结果表明三者均对预氧化效果影响很大。当工艺参数为:浸矿温度45℃,磨矿细度-37μm占90%,矿浆浓度10%,接种量10%,搅拌速度120 r·min-1,浸矿体系2 L,采用分步预氧化方法,共氧化9 d,金精矿中硫、砷脱除率分别可达82.96%和92.01%,后续金的氰化浸出率为79.91%。预氧化渣XRD图谱,SEM分析以及氰化试验表明,金精矿中有机碳物质具有严重劫金作用,同时预氧化5~9 d期间黄铁矿表面形成的大量黄钾铁矾膜对后续金的氰化浸出也具有严重的抑制作用。