黃銅礦生物浸出及其鈍化現(xiàn)象研究.pdf

1、黃銅礦(CuFeS2)是最主要硫化銅礦物，同時(shí)也是濕法冶金重點(diǎn)研究對(duì)象。目前，傳統(tǒng)選冶工藝仍舊是處理黃銅礦精礦最有效的工藝；但是，黃銅礦精礦火法冶煉過程中存在許多問題：一是冶煉過程中SO2氣體的排放，此氣體對(duì)環(huán)境危害很大，在可持續(xù)性發(fā)展與嚴(yán)格環(huán)保的要求下，必須對(duì)排放氣體進(jìn)行治理。盡管火法冶煉過程中生成的SO2可用以制造硫酸，但添加SO2吸收設(shè)備將使得冶煉成本大大提高，偏遠(yuǎn)地區(qū)，硫酸的銷路也是一個(gè)較大的問題。二是黃銅礦精礦來(lái)源問題，隨著資

2、源的貧化雜化，傳統(tǒng)的選礦技術(shù)能夠處理的礦物越來(lái)越少，而且多數(shù)未開采礦產(chǎn)資源都在交通不便、工業(yè)落后，環(huán)保要求高的地區(qū)。為此，濕法冶金工作者不斷提出成本低廉的黃銅礦處理新工藝。其中，生物浸銅工藝是最具有商業(yè)前景的黃銅礦處理新工藝之一，它利用細(xì)菌催化黃銅礦氧化溶解，通過后續(xù)萃取電積工藝提取浸液中的銅，制成陰極銅板或銅粉。生物浸銅工藝中所用的微生物，按其最適宜生長(zhǎng)溫度可分為：嗜溫菌Mesophiliemicroorganisms；中等嗜熱菌mo

3、deratethermophilicmicroorganisms嗜熱菌thermophilcmicroorganisms；以嗜溫菌的研究最為廣泛。最常用的嗜溫菌有acidithiobacillusferrooxidans，acidithiobacillusthiooxidans和Leptospirilumferrooxidans。 盡管次生硫化銅礦的生物堆浸工藝已經(jīng)完全成熟，國(guó)內(nèi)外有多個(gè)商業(yè)化生產(chǎn)廠；但是對(duì)硫化銅礦物主體——黃銅

4、礦而言，應(yīng)用生物浸出技術(shù)仍有許多困難。黃銅礦生物堆浸技術(shù)難以應(yīng)用的主要原因在于：微生物浸出過程中，黃銅礦表面形成一層固態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物層；此固態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物層阻礙浸液和黃銅礦的接觸，同時(shí)也抑制了浸液中各種離子的擴(kuò)散，成為控制黃銅礦溶解的關(guān)鍵步驟。盡管一致認(rèn)為固態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物層阻礙了黃銅礦浸出，但是對(duì)鈍化產(chǎn)物層的認(rèn)識(shí)卻有許多爭(zhēng)論。這其中也關(guān)系到微生物在黃銅礦浸出過程中所起作用的爭(zhēng)論。回顧有關(guān)黃銅礦生物浸出技術(shù)的文章，全都提到了浸出過程中的鈍化現(xiàn)象，卻都

5、沒有就黃銅礦生物浸出機(jī)理以及鈍化原因形成一致看法。 本論文以云南大紅山礦床采集來(lái)的黃銅礦為研究對(duì)象，從青海和云南礦區(qū)水樣中分離出嗜溫菌和中等嗜熱菌。對(duì)分離富集的嗜溫菌進(jìn)行硫氧化菌和鐵氧化菌篩選，取得了很好的篩選效果。實(shí)驗(yàn)研究表明分離出來(lái)的鐵氧化菌具有較強(qiáng)的Fe2+氧化能力，而基本不具備單體硫氧化能力；而分離出來(lái)的硫氧化菌具有較強(qiáng)的單體硫氧化能力，但基本沒有Fe2+氧化性。對(duì)鐵氧化菌的特性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)，較低的初始pH值有

6、利于細(xì)菌生長(zhǎng)，未經(jīng)馴化的原始菌株對(duì)金屬離子濃度較為敏感等等。對(duì)硫氧化菌的特性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)，初始pH值對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)基本無(wú)影響，未經(jīng)馴化的原生菌株具有較高的Cu2+離子耐受性。 論文考查了常溫條件下，H+、Fe3+、Fe2+和Cu2+對(duì)黃銅礦化學(xué)浸出作用；研究發(fā)現(xiàn)，礦物表面都覆蓋有較明顯的硫?qū)樱黄渲幸訤e2+浸出最為顯著，浸出率也最高。在研究鐵氧化菌、硫氧化菌、混合菌和中等嗜熱菌對(duì)黃銅礦的浸出作用及其鈍化現(xiàn)象時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)：鐵

7、氧化菌浸出時(shí)，黃銅礦表面有明顯的絮狀包裹層，經(jīng)XRD和SEM分析表明，絮狀包裹層為細(xì)菌與黃鉀鐵礬的混合體。硫氧化菌和混合菌浸出時(shí)，浸出后期都有較為明顯的鈍化現(xiàn)象，黃銅礦表面元素S含量略為偏高，估計(jì)表面微薄硫?qū)訉?duì)礦物溶解有較強(qiáng)的阻礙作用。中等嗜熱菌浸出黃銅礦時(shí)，黃銅礦表面有較明顯的腐蝕現(xiàn)象，有細(xì)菌附著在礦物表面；同時(shí)，有大量的黃鉀鐵礬生成，但生成的黃鉀鐵礬不覆蓋在黃銅礦表面，對(duì)黃銅礦的溶解沒有阻礙作用。論文對(duì)比了低電位生物浸出和高電位生物