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。     

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。     

黄铜矿生物浸出机制研究进展

要解决黄铜矿生物浸出效率较低的难题,需要从生物浸出机制入手。回顾了生物浸出机制从“直接作用”和“间接作用”理论到“接触作用”理论,再到“间接作用-直接接触作用-间接接触作用”理论的发展历程,并对这些理论的相关模型和解释进行了详细介绍。最后指出黄铜矿生物浸出机制尚未定论,还有待于继续深入研究。     

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。     

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     

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。     

黄铜矿生物浸出中细菌吸附规律研究

通过研究不同矿石浓度、粒度、初始pH值下细菌浸出黄铜矿的吸附规律以及表面活性剂对细菌浸出的影响,结果发现：在浸出初始阶段,细菌吸附量随时间逐渐增加,到达稳定吸附期时,吸附在矿物表面的细菌可占到90%以上;随着浸出时间的延长,经过稳定吸附时期后细菌吸附量会有所下降。表面活性剂吐温-20的存在可促进黄铜矿的氧化溶解,提高矿物的浸出速度,但不能提高铜浸出率,高于其临界值时,吐温-20反而不利于细菌生长,抑制浸出过程。     

微波对黄铜矿浸出的强化作用与机理研究

黄铜矿在湿法浸出过程中由于硫层等钝化层的生成,浸出效率低。为提高黄铜矿精矿的浸出效率,在分析了常规加热体系下的最适宜浸出条件基础上,引入微波加热强化黄铜矿的浸出,并进行了动力学研究和浸出渣形貌分析,揭示了微波的作用机理。研究结果表明:常规加热体系适宜条件下铜的浸出率仅为31.17%,在微波体系下可显著提高黄铜矿的浸出效率和理论最大浸出率,且提升幅度随微波功率的增加而增加。微波作用可剥离浸出过程中生成的硫层,减弱浸出过程的钝化作用,提高黄铜矿的浸出效果。     

氧化铁硫杆菌的亚硝酸化学诱变及对黄铜矿的生物浸出

报道了亚硝酸化学诱变原理、对一株优势氧化铁硫杆菌T .f菌的诱变作用和诱变T .f菌对低品位黄铜矿的生物浸出研究结果。结果表明 ,T .f菌亚硝酸化学诱变后 ,诱变T .f菌和原始T .f菌相比 ,活性提高了 41.0 3 % ,对黄铜矿的浸出率提高了 13 .3 % ,达到浸出终点的时间比原始菌减少了 5～ 10d。诱变后的T .f菌对黄铜矿比原始T .f菌具有更好的浸出效果     

浸出黄铜矿的新工艺研究

研究了银离子催化、过硫酸铵浸出黄铜矿的新工艺及机理,并分析和讨论了浸出温度、浸出时间、过硫酸铵浓度、粒度、银离子浓度、pH等因素对浸出率的影响。试验结果表明,在过硫酸铵初始浓度0．50mol／L、黄铜矿粒度-74 58／μm、浸出温度368K、浸出时间100min、搅拌转速600dmin和矿浆密度25g/L的浸出条件下,铜的浸出率可达到98．00％以上。对浸出渣分别采用电子探针和XRD进行表征,发现加入的银离子以硫化银的形式均匀残留在渣中,且有大量元素硫产生并均匀地分布在浸出渣中;此外,原料中的黄铁矿仍残留在渣中,说明在浸出试验中没有随黄铜矿一起被浸出。机理分析表明,浸出过程中加入的微量Ag^ 与黄铜矿反应生成A＆S,并能均匀夹杂在产物硫层中,改善了元素硫层的导电性能,是加快了反应速度的主要原因。     

亚氯酸钠氧化浸出黄铜矿研究

为了实现黄铜矿的高效浸出，研究了酸性条件下亚氯酸钠氧化浸出黄铜矿的适宜工艺条件，并进行了浸出动力学研究和浸出机理分析。结果表明，在亚氯酸钠与黄铜矿的物质的量之比为6、浸出液的pH=4、浸出温度为55 ℃、浸出时间为0.25 h时的铜浸出率为82.36%；亚氯酸钠在酸性条件下高效氧化浸出黄铜矿与亚氯酸钠能分解出氧化活性高的物质ClO₂、ClO^-₃和Cl₂有关；亚氯酸钠氧化浸出黄铜矿的过程由界面化学反应控制，活化能为42.69 kJ/mol。     

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。     

黄铜矿的浸出及其动力学研究

为揭示黄铜矿的浸出规律,进行了黄铜矿矿物粒度、矿浆pH、矿浆浓度和NaCl浓度对铜浸出过程的影响,并对黄铜矿浸出动力学进行了研究。结果表明:1黄铜矿适宜的浸出粒度为38~75μm,矿浆pH=1,矿浆浓度为10 g/L,NaCl浓度为1 mol/L。2矿浆中NaCl的存在可以有效提高黄铜矿的浸出速度和浸出率,NaCl浓度不超过1mol/L的条件下,随着NaCl浓度的增大,这种促进效果越来越好。3在试验确定条件下,黄铜矿的浸出数据契合表面反应模型,即黄铜矿的浸出速率主要由矿物表面的反应速率决定。     

细菌生长条件和细菌吸附在氧化铁硫杆菌生物浸出黄铜矿中的作用

本文探讨了氧化铁硫杆菌的生长条件和细菌吸附在浸出黄铜矿中的作用，在比较试验中采用了生长于硫，硫代硫酸盐和亚铁离子基质的氧化铁硫杆菌，培养于硫这一固体基质的细菌，需要一种细菌吸附力。该力与无机盐介质中有可溶性硫代硫酸盐和亚铁离子存在时所需的那种力不同，培养于固体基质的细胞呈现出比些培养于液体基质的细胞更高的浸出率，研究发现利用固体基质培养的细胞在浸出时，不会出现液体基质培养的细胞须浸出过程中初期的粘滞阶段。     

杂质离子对黄铜矿浸出的影响机理研究

为探究杂质矿物对黄铜矿浸出的影响,考察了不同种类离子对黄铜矿浸出的影响。研究发现:Al2(SO4)3对铜浸出起促进作用,而Na2SO4、K2SO4、MgSO4对铜浸出起抑制作用;相比于SO2-4,Cl-由于可在黄铜矿表面产生疏松多孔硫层,加快浸出剂的扩散,从而对铜浸出起促进作用。动力学分析表明,添加Na+、K+、Al3+时,黄铜矿浸出过程由界面化学反应控制;而Mg2+存在时黄铜矿浸出由扩散反应控制;添加Cl-时,黄铜矿浸出受界面化学反应控制;添加SO2-4时,黄铜矿浸出由扩散反应控制。试验结果可以为黄铜矿湿法冶金过程提高铜浸出率提供参考。     

用混合培养的新型嗜高温菌连续生物浸出黄铜矿

在由一个有效容积50L的浸出槽和两个总容积为21L的浸出槽组成的试验装置中，开展混合培养的新型嗜高温(78℃)菌连续生物浸出黄铜矿的实验室试验。对以下操作条件进行了试验研究：矿浆固体浓度、充气搅拌、氧气和二氧化碳的耗量、培养基的要求、浸出时间和pH调节。生物浸出工序的一般操作性比预期的要好。在矿浆固体浓度12％的条件下，连续浸出5d的铜回收率超过90％。此外，对一些潜在的限制因素也进行了验证试验，限制因素包括细菌的敏感性、培养基浓度、氧的传递效率。该研究属于一个欧洲项目(高温细菌氧化，注册商标为HIOX)的子课题，总课题的最终目标是提出经济上可行和环境友好的一种全新的铜回收工艺。     

排土场黄铁矿促进黄铜矿浸出研究

为合理利用低品位铜矿石及其废石资源,进行了黄铜矿排土场中黄铁矿促进黄铜矿浸出的反应热力学分析及浸出试验。结果表明,黄铁矿反应所需的溶液电位范围涵盖了Fe²⁺促进黄铜矿浸出的电位范围,无氧条件下黄铁矿促进黄铜矿是可行的;黄铁矿的参与加速降低了Fe³⁺与Fe²⁺浓度之比,促使电位降低,进而促进黄铜矿的浸出;排土场中深部缺氧条件下黄铁矿促进黄铜矿浸出方式以上部浸出液为母液,上部溶液中Fe³⁺、Cu²⁺及Fe ²⁺是黄铁矿促进黄铜矿浸出的前提条件。     

机械活化黄铜矿浸出动力学研究

研究了机械活化对黄铜矿浸出率的影响并进行了动力学分析。利用X射线衍射仪、激光粒度分析仪测试了机械活化对黄铜矿晶体结构、粒度的影响。结果表明:机械活化可细化黄铜矿颗粒粒径、破坏黄铜矿晶粒完整性、降低黄铜矿活化能、提高黄铜矿反应活性。黄铜矿机械活化1h后,浸出活化能从29.27kJ/mol降低至16.87 kJ/mol。当黄铜矿与氧化剂(NaClO_2)共磨相同时间后,活化能降至12.31kJ/mol,黄铜矿反应模型从化学反应转变为扩散反应。     

微生物浸出难浸黄铜矿的研究

比较详细地介绍了国内外微生物浸出黄铜矿及其多金属的最新成果,以期对我国微生物浸出铜工业的发展有一定的指导作用     

用中等嗜热细菌常规和电化学生物浸出黄铜矿精矿

《Hydrometallurgy》2011年106卷第(1/2)期发表Ali Ahmadi等人文章,介绍用中等嗜热细菌常规和电化学生物浸出黄铜矿精矿的研究结果。在各种矿浆浓度以及在有和无细菌的情况下,进行了从Sarcheshmen黄铜矿精矿中提取铜的常规和电化学生物浸出试验。浸出条件:一台2 L搅拌式电生物反应器,矿浆含固量为0.2 kg/L,初始pH