嗜热菌浸出镍铜硫化矿精矿工艺研究.pdf

摘 要 摘 要 探索用细菌浸出法处理金川有色金属公司的镍铜硫化矿精矿，以提取其中有价金 属镍、铜和钻等的可行性，是综合利用金川矿产资源的重要研究课题之一。本课题是 国家自然科学重点基金项目“低品位复杂矿生物冶金的基础研究”工作的一部分，主 要考察嗜热菌对金川镍铜硫化矿精矿的浸出效果。 实验用矿样取自金川有色金属公司镍铜硫化矿浮选精矿，其中主要有价金属含量 为Ni7.33%,Cu3.68%,Co0.17%。实验用氧化亚铁硫杆菌口7)和中度嗜热菌MLY 由中科院微生物所提供;中度嗜热菌￡t菌和A.f菌、极度嗜热菌A.b菌由德国菌种保 藏中心提供。 本论文的主要工作包括:对比三株中度嗜热菌对镍铜硫化矿精矿的浸出效果;考 察工艺条件对浸矿效果较好的S.t菌浸出镍铜硫化矿精矿的影响;探索St菌浸出精矿 过程中的强化措施;比较混合中度嗜热菌在气升式反应器和通气搅拌式反应器中对镍 铜硫化矿精矿的浸出效果:考察工艺条件和添加物对极度嗜热菌4..b浸出镍铜硫化矿 精矿的影响。通过实验研究得到了以下的主要结果: (1)中度嗜热菌St,MLY和A.f在接近各自最佳生长条件下对镍铜硫化矿精矿浸 出效果差异较大，St菌浸矿效果明显优于MLY和A.f菌。利用矿物驯化t菌浸出精 矿8d后，镍、铜可分别浸出86.22%和89.95%。在Ni2+驯化、Cu2+驯化和矿物驯化三 种方式中，矿物驯化对提高菌种的浸矿能力效果最好，在5%的镍铜硫化矿矿浆中反 复接种培养45d后，可以得到浸矿性能稳定的驯化S.t菌。将S.t菌、MLY菌和A.f 菌按 1:1:1比例混合并接种到矿浆中驯化后，其混合菌的浸矿能力要优于单一St 菌。 (2)在温度50-550C,pH2.0的条件下利用St菌浸出镍铜硫化矿精矿可以取得较 好的效果。考察范围内细菌接种量对浸出结果影响不大，可控制在5-15%a5%(w/v) 的低矿浆浓度和小于48um的细矿石粒度有利于浸出细菌浸出。 (3)强化S.t菌浸出镍铜硫化矿精矿的探索实验结果表明，向浸出体系中添加5g/L Fe3+可以较大地提高铜的浸出速率，但镍浸出率略有降低;在高盐培养基 (Norris培 养基和9K培养基)介质中浸矿，镍和铜的浸出率均降低;添加酵母对镍浸出影响不 1嗜热菌浸出镍铜硫化矿精矿工艺研究 大，但对铜浸出抑制作用明显:添加葡萄糖对S.t菌浸出镍铜硫化矿精矿没有明显促 进作用;适量添加木质素磺酸钙对矿物浸出有一定促进作用，但加入过多的木质素磺 酸钙会抑制镍和铜浸出。 侈)利用S.t菌浸出镍铜硫化矿精矿，随着矿浆浓度的增加，停滞期延长，浸出 速度下降，耗酸量降低。采用气升式反应器，在 15% (w/v)矿浆浓度下，浸出7d 后，镍、铜和钻分别浸出69.95%,78.38%和70.68%;采用通气搅拌式反应器，在15% (w/v)矿浆浓度下，浸出7d后，镍、铜和钻浸出率分别为80.68%,84.38%和83.65%e 较高矿浆浓度下，通气搅拌式反应器中矿物浸出效果较好，比较矿浆中Eh值数据发 现，气升式反应器中Eh值略高，有利于矿物的化学氧化，然而气升式反应器内矿物 颗粒的搅动过于剧烈，影响了细菌的生长活性，总的搅拌效果不如通气搅拌式反应器。 在通气搅拌式反应器中利用St菌浸出镍铜硫化矿精矿，在矿浆浓度为25%(w/v)条 件下，浸出8d，-200目(75i[m)占78.3%的矿样可溶出镍65.25%、铜69.52%和钻 67.52%，经细磨后的一300目((48Nm)占83.4%的矿样镍、铜和钻溶出均增加，分别 为73.62%,75.31%和73.18%,矿石经细磨后耗酸量略有增加。 (5)同￡t和T.f菌相比，极度嗜热菌A.b浸出镍铜硫化矿精矿速度更快，在68 ℃、pH1.6、接种量10%和矿浆浓度5% (w/v)的条件下浸出4.5d后，精矿中镍和铜 接近全部浸出。A.b菌浸出镍铜硫化矿精矿工艺条件实验表明:pH1.2-1.6，接种量 10-20%时，低矿浆浓度和细矿石粒度有利于矿物浸出。强化4..b菌浸出镍铜硫化矿 精矿实验结果表明:向培养基中添加0.005-0.02%(w/v)的酵母、1-5g/LFe均可 提高A.b菌对镍铜硫化矿精矿的浸出速率。 关键词:生物浸出，镍铜硫化矿精矿，中度嗜热菌 极度嗜热菌，