银山低品位复杂硫化铜矿生物浸出研究

摘要

生物冶金技术是利用微生物与矿物的作用，把矿物中所含的有用金属提取出来的一种技术。因其具有低能耗、环境友好、前期投入成本低等优点，在处理低品位、尾矿、废矿等方面表现出巨大的潜力，由于混合菌比单菌浸出表现出更高的浸出率，混合菌的浸出已经成为当今生物浸出研究的主流。
　　 银山低品位复杂硫化铜矿的铜品位为0.3％，且原生硫化铜矿占到矿石总铜量的87.59％。本文按照亚铁氧化菌与硫氧化菌协同浸出的原理，参考实验室已有菌种的生长条件，组合出四组混合菌，(1)30℃体系中At.ferrooxidans F1和A.thiooxidans AO1(2)35℃体系中At.ferrooxidam F1、A.thiooxidans AO1和L.ferriphilum YSK和(3)40℃体系中L.ferriphilum YSK和At.caldus s1(4)45℃体系中Sb.thermosulfidooxidans YN22和At.caldus s1。利用这四组菌对银山低品位复杂硫化铜矿的适宜浸出混合菌进行了研究。在此基础上对初始pH、转速及矿浆浓度等浸出条件进行了单因素及正交实验优化。然后在优化条件下对银山低品位复杂硫化铜矿进行浸出实验，在浸出过程中考察银山低品位复杂硫化铜矿的浸出行为。结果表明，最适宜浸出银山硫化铜矿的菌种组合为45℃下Sb.thermosulfidooxidans YN22和At.caldus s1组合，在优化条件pH1.7、矿浆浓度10％、转速190r/min下，浸出36天铜离子浸出率可达到76.3％。
　　 低品位复杂硫化铜矿的生物浸出大都采用堆浸的方式进行，原生硫化铜矿的生物堆浸是一个放热过程，在堆浸过程中一个显著的现象就是浸矿堆中的热量会逐步积累，导致矿堆中的温度会逐步提高。本文以前面四组组合菌所用到的五株菌混合菌为浸出菌种，先考察四个单一温度浸出时浸出银山矿的最佳起始pH，然后以此pH为起始pH研究梯度提高温度对银山低品位复杂硫化铜矿的浸出行为的影响。实验中以铜离子的浸出率为参考，当溶液中的铜离子浓度稳定时提高浸出体系的浸出温度，其中浸出反应的起始温度为30℃，终止温度为45℃，每次变温提高5℃。通过实验可以得出：四组混合菌在四个单一温度浸出银山低品位复杂硫化铜矿时，起始pH2.0较适宜银山矿的浸出。在变温实验中，30℃的浸出条件下浸出20天浸出反应到达终点，铜离子的浸出率只有14.17％，当温度提高到35℃后继续进行浸出实验，浸出10天后，浸出反应再次达到终点，铜离子的浸出率提高到21.17％，再次提高温度到40℃后，浸出12天铜离子的浸出率又提高到31.59％，继续提高温度到45℃，经过5天的浸出反应，浸出反应达到终点，铜离子的浸出率达到43.42％。