磁黃鐵礦微生物浸出機理研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展,礦產(chǎn)資源日漸貧乏,人們不得不考慮采用新的方法開發(fā)和利用低品位、難處理礦產(chǎn)資源。微生物冶金由于其成本低、污染小、工藝流程短等優(yōu)點越來越受到研究者的關(guān)注。磁黃鐵礦是有色金屬硫化礦礦床中一種很常見的硫鐵礦,其常與有價金屬(如鎳、鈷、銅、鋅等)伴生。研究磁黃鐵礦在微生物浸出過程中的氧化溶解機理,對微生物浸出低品位硫化礦,有效回收有價金屬有重要意義。
　　 本文采用A.ferooxidans菌、L.ferriphilum菌

2、和A.caldus菌,在討論磁黃鐵礦晶體性質(zhì)及其浸出體系熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,通過Zeta電位、吸附量和表面潤濕性測定,結(jié)合X射線衍射、能譜分析等表面測試方法,考察磁黃鐵礦與細菌作用后表面性質(zhì)的變化及細菌作用機理。以A.ferrooxidans菌和L.ferriphilum菌為試驗菌種,通過搖瓶浸出試驗,結(jié)合掃描電鏡,研究礦漿濃度、細菌接種量、礦漿pH值等因素對磁黃鐵礦浸出的影響;并運用循環(huán)伏安、靜電位、塔費爾曲線、交流阻抗等電化學(xué)分析技

3、術(shù)研究磁黃鐵礦在無菌體系和有菌體系中的電化學(xué)行為,從電化學(xué)角度揭示微生物浸出體系磁黃鐵礦的氧化機理。
　　 利用FeS1.12-H2O系的Eh-pH圖,分析磁黃鐵礦浸出過程。微生物浸出磁黃鐵礦的最佳電位-pH范圍是Eh為0.4～0.8V、pH為1～3;在Eh=0.36～0.8V,pH=2.28～4.0范圍內(nèi),Fe3+可能主要以沉淀的形式存在。在酸性溶液中,磁黃鐵礦穩(wěn)定存在的區(qū)域在0.4V以下,說明磁黃鐵礦穩(wěn)定性很差,在較低的電位

4、水平下就會被氧化溶解。晶體結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定著磁黃鐵礦氧化溶解的行為,單斜磁黃鐵礦的化學(xué)穩(wěn)定性較差,在酸性體系下可以快速溶解。
　　 表面性質(zhì)研究結(jié)果表明:不同類型的細菌均能快速吸附在磁黃鐵礦表面,而礦馴化細菌具有更強的吸附能力。不同類型的細菌吸附后,磁黃鐵礦的等電點朝細菌的等電點方向偏移,但偏移幅度不同。且不同的菌種浸出磁黃鐵礦過程中,體系中生成和富集的產(chǎn)物不同,從而導(dǎo)致礦物表面接觸角有不同的變化規(guī)律。研究表明:磁黃鐵礦生物浸出初期

5、以酸溶為主;微生物生長所需能源是決定其在浸出體系的作用機理關(guān)鍵因素,氧化亞鐵細菌的微生物冶金過程中的作用機理是間接作用,硫化礦物被溶液中Fe3+氧化;氧化硫細菌的作用機理是直接作用,硫化物在細菌的參與下被O2所氧化。
　　 有菌和無菌酸性體系下磁黃鐵礦氧化的電化學(xué)研究結(jié)果表明:磁黃鐵礦表面首先在0.2V附近氧化產(chǎn)生三價鐵沉淀和元素S,電位大于0.6V后,鐵沉淀部分溶解,元素S被氧化生成SO42-,鈍化膜部分溶解,極化電流顯著增加

6、;交流阻抗研究進一步表明,隨著電位由低到高,磁黃鐵礦的氧化經(jīng)歷了鈍化膜的形成和消除過程;細菌不改變磁黃鐵礦的氧化機理,只對磁黃鐵礦的腐蝕起加速作用,添加細菌后,磁黃鐵礦的腐蝕電位降低,腐蝕電流增大,促進了腐蝕反應(yīng)的發(fā)生,提高了腐蝕速率,磁黃鐵礦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率加快且此時電極氧化還原反應(yīng)可逆性降低。
　　 搖瓶浸出研究結(jié)果表明:細菌的存在促進磁黃鐵礦的溶解,在L.ferriphilum菌浸出體系中,浸出7天,全鐵浸出率可達38.

7、35％,高于相同條件下的無菌浸出;浸出體系溫度是磁黃鐵礦浸出的主要影響因素,磁黃鐵礦極易氧化,浸出過程中體系電位一直高于0.3V,磁黃鐵礦在細菌作用下被氧化生成Fe2+和SO42-,以氧化亞鐵為能源的細菌浸出磁黃鐵礦的作用機理是間接作用;增大礦漿濃度抑制磁黃鐵礦的溶解,礦漿濃度過大會影響溶氧量、增大礦粒間的剪切力從而影響細菌的生長;提高接種量和每天調(diào)整礦漿pH至初始值有利于細菌生長,促進磁黃鐵礦浸出。
　　 本論文得到國家自然科