生物-化学两级循环反应器中难浸金矿的细菌氧化预处理研究

摘要

随着金矿的大规模开采，易浸的金矿资源日渐枯竭，难处理、低品位金矿将成为今后黄金工业的主要资源。近年来在微生物浸矿技术基础上开发的生物氧化法由于具环境友好成本较低，受到越来越多的重视。但在目前生物冶金研究领域中从细菌改良等菌种角度提高单菌氧化能力难有明显效果，需从优化细菌生长条件等角度提高整体细菌氧化能力，而细菌搅拌浸出中应用的生物反应器又普遍存在剪切力大、细菌磨损严重等缺点，因此，生物浸出技术迫切需要解决过程工程问题，开发具有柔和搅拌条件、高效的生物浸出反应器。 本文基于细菌浸出的间接作用机理设计了一种生物-化学两级循环反应工艺，该工艺将传统的矿物生物浸出过程分为细菌生长，Fe2+的细菌氧化的生物反应过程以及细菌氧化产物与矿物间的化学反应过程。该工艺流程为：在生物反应器中Fe2+被At.f氧化为Fe3+，Fe3+通过恒流泵进入化学反应器，并与其中的硫化矿进行反应产生Fe2+，然后这些Fe2+又进入生物反应器被At.f氧化为Fe3+，其后这些Fe3+又被带入化学反应器，如此往复循环。本论文用该工艺对甘肃坪定含砷难处理金矿进行氧化预处理研究，首先对实验室现有的七种氧化亚铁硫杆菌用含砷难处理金矿进行驯化，从中选出该矿样的最佳菌种。在摇床温度30℃，转速180r/min条件下确定BY3菌种对该矿样浸出效果较好，并对该菌种生长条件进行优化，得出：BY3菌在9K液体培养基中的最佳生长条件为：30℃，pH1.5-2.0，接种量10％。在生物-化学两级循环反应工艺中，对固定化At.f和游离At.f浸出高砷难处理金矿进行比较，得出前者比后者的浸出率低4.2％，因此，本项目采用游离At.f来浸出高砷难处理金矿。 实验确定了生物-化学两级循环反应器浸出甘肃坪定高砷型难处理金矿的最适理化条件(化学反应器温度70℃，Fe3+浓度为6g/L(6K)，矿石粒度-74μm，Ag+5㎎/L)，在优化条件下，使用该反应器当该体系运行到第5天时，实验组砷的浸出率就可以达到81.79％，明显高于无菌组和30℃对照组的浸出结果。生物-化学两级循环反应器提高了浸出率，浸出时间缩短了一半，间接降低了微生物浸矿的成本，因此，在实际生产中具有可行性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词表

声明

第一部分前言

1.1难处理金矿的现状

1.1.1难处理金矿的种类

1.1.2难处理金矿难处理的原因（Li,2003）

1.1.3难处理金矿预处理的方法

1.1.4难处理金矿预处理主要方法比较

1.2微生物湿法冶金中常见浸矿微生物的种类及其应用

1.2.1浸矿微生物的种类

1.2.2浸矿微生物的应用

1.3氧化亚铁硫杆菌浸矿机理研究

1.3.1直接作用

1.3.2间接作用

1.3.3间接—接触间接—直接复合作用(Yi et al,2006)

1.4难处理金矿细菌氧化预处理工艺

1.5浸矿用反应器

1.5.1机械搅拌槽式反应器(STR)

1.5.2气升式反应器(ALR)

1.6立题依据

第二部分氧化亚铁硫杆菌筛选及生长特性的研究和难浸金矿浸出机理的初步分析

1材料

1.1菌株

1.2培养基

1.3矿样

2实验方法

2.1氧化亚铁硫杆菌活性的测定

2.2亚铁浓度测定

2.3矿石驯化培养

2.4菌种选择实验

2.5.PH对氧化亚铁硫杆菌活性的影响

2.6初始PH对培养基PH的影响

2.7接种量对氧化亚铁硫杆菌活性的影响

2.8温度对氧化亚铁硫杆菌活性的影响

2.9 BY3菌浸出难浸金矿机理的初步分析

3结果与分析

3.1菌种选择

3.2 PH对At.f活性的影响

3.3初始PH对培养基PH的影响

3.4接种量对At.f活性的影响

3.5温度对At.f活性的影响

3.6 BY3菌浸矿分析

4结论

第三部分生物-化学两极反应器的设计及At.f在该反应器中浸出甘南金矿

1材料和方法

1.1实验矿样

1.2仪器

1.3At.f的固定化

1.4生物-化学两级循环反应器设计

1.5 At.f在生物-化学两极反应器中浸出甘南金矿

1.6游离At.f和固定化At.f催化生成的沉淀和XRD分析

2结果与分析

2.1固定化At.f和游离At.f浸出甘南金矿的比较

2.2游离At.f和固定化At.f产生黄铁矾沉淀的差异性研究

3结论

第四部分生物-化学两级循环反应器氧化难浸金矿的浸出参数优化

1材料

1.1菌种米源

1.2培养基

2实验方法

2.1亚铁浓度测定

2.2 Ag+的驯化培养

2.3单级反应器氧化难浸金矿的浸出参数优化

2.4 Ag+对生物浸出的影响

2.5游离At.f在生物-化学两极反应器中浸出难处理金矿的研究

3结果与分析

3.1单级反应器中矿石粒度对生物浸出的影响

3.2单级反应器中温度对生物浸出的影响

3.3单级反应器中Fe3+的浓度对生物浸出的影响及浸出液中总铁含量的变化

3.4.表面活性剂吐温-20对生物浸出的影响

3.5催化剂Ag+对生物浸出的影响

3.6游离At.f在生物-化学两级反应器中浸出难处理金矿的研究

4结论

第五部分总结

参考文献

附录

在校期间的科研成果

致 谢