铜萃取有机物影响下氧化硫硫杆菌吸附和浸铜行为研究(2)
3.1.210%LIX984N有机物对A.t菌生长的影响15
3.2有机物污染下A.t菌在黄铜矿表面的吸附17
3.2.1LIX984N浓度为5%时对A.t菌吸附的影响17
3.2.2LIX984N浓度为10%时对A.t菌吸附的影响.19
3.3有机物污染下A.t菌的浸矿过程20
3.3.15%LIX984N有机物污染下A.t菌的浸矿过程.20
3.3.210%LIX984N有机物污染下A.t菌的浸矿过程22
4结论26
致谢27
参考文献28
1 绪论 1.1 研究背景 随着人民物质生活水平的提高， 铜资源的需求量在不断增大， 这使得人们不断的改进和发现新的提铜方法和生产工艺，在最大程度上开发和利用铜矿资源[1]。古老的黄铜矿铜精矿浮选回收工艺最常见的方法是火法冶炼，在传统的火法冶炼过程中会产生具有毒性的SO2 气体，对人类的生存环境具有很大危害，这与可持续发展的道路的理论是相违背的，这对于社会所要求的保护环境是不利的，而且随着矿石开发难度的加大，矿石品的不断降低，传统的火法冶炼技术对于处理低品位矿物是越来越无能为力，这些问题都是冶金工作者必须迫切考虑的[2]，所以，在这种情况下微生物湿法冶金进入人们的视线。 生物冶金是指微生物的新陈代谢作用能够对湿法浸出过程进行强化，在代谢过程中有些细菌的产物也能够对浸出进行强化，提高浸出率。生物浸出工艺具有生产成本低廉、投资小、耗能少、对环境的污染小等优点，生物湿法冶金能够处理低品位或难处理原矿、尾矿[3]， 这项工艺目前在全球范围内已经吸引了越来越多的研究者，通过这些人的不断努力，目前这项工艺技术已经广泛应用于工业实践。据调查表明，随着生物浸出技术的使用与不断改进，金属提取率越来越高，年产值已经突破了20 亿美元，铜的产值占了主要地位，并且每年以 12％-15％的速度增长。在2007年，精铜产量达到 1800.8 万 t，这都是生物浸出的功劳，而采用普通的湿法提铜工艺的产量只达到 365.9 万 t，与生物浸出提铜相比只占到年铜总产量的 20.3%[4]。 1947 年，Colmer 等[5]发现在酸性矿坑水中，有种细菌能够正常的进行代谢作用，通过对该种细菌的研究发现：该细菌的主要作用就是将 Fe2+氧化为 Fe3+，从而影响了金属硫化矿的氧化，矿山坑道水酸化也受到影响。在上世纪 20 年代，Waksman 等[6]通过生物方法提取出氧化硫硫杆菌以来，单质硫能被该细菌通过代谢作用快速氧化，而还原态的硫化物也能够被该细菌氧化，从而为人们所熟知， 该细菌通过代谢作用在生存环境中产生硫酸，降低生长环境的 pH，在酸性环境下浸出矿物。 在 1968 年的美国亚利桑那州，蓝鸟（Bluebird）公司首次实现将铜的生物浸出-萃取-电积（BL-SX-EW）技术实现了工业应用，近年来取得了长足的发展。
在 1983 年，有色总公司北京矿冶集团研究总院设计我国的第一个铜浸出-萃取-电积试验工厂并且在海南投入运转，然而由于技术所限并没有得到广泛使用，直到20 世纪 90 年代，特效铜萃取剂技术成熟，国外开发出浅池式混合澄清器技术，通过引进该技术使的我国的铜溶剂萃取技术进入了一个新的发展阶段[7]。进入 20 世纪以后，铜电积工业得到迅速发展，在我国，使用电积工艺提取电铜的冶炼厂逐渐增多，年产量达到了 2500t，在生产过程中尽量避免阳极被腐蚀，在阴极使用高纯度的电铜（降低铅含量的影响） ，由于工艺的改进使得阴极铜的年产量突破 1 万吨，标志着我国矿山湿法提铜技术进入大规模生产阶段[8]。 铜溶剂在萃取时，有机物会夹带、溶解于萃余液中，并随着萃余液循环使用而污染生物浸出环境。在铜萃取有机物污染的情况下，氧化硫硫杆菌生长速度、在低品位黄铜矿表面吸附、浸铜效率、浸铜产物等会发生相应变化。萃取有机物能延长细菌生长周期，对细菌的生长具有抑制作用[9]，从而对浸矿效率、浸出体系中的 pH，浸出液电位、浸出液 Fe2+氧化率等产生严重影响。 一些研究者建议[9]在萃取过程中流失于萃余液中的有机物要充分回收与利用；通过磺化改性的方式对新鲜的稀释剂进化处理，消除其中的稠环芳烃和一些表面活性物质，从而降低对细菌的抑制作用；培养出能够在机毒害物质环境中生存的浸矿菌种。为了更加详细的了解有机物对细菌浸矿的影响，开展铜萃取有机物影响下氧化硫硫杆菌吸附和浸铜行为的研究势在必行，从而为消除其对生物浸出过程的影响提供实验基础。 1.2 嗜酸氧化硫硫杆菌 嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidothiobacillus thiooxidans， 简称A.t菌)是一种矿质化能自养菌，专性好养，嗜酸，革兰氏阴性菌，棒状，大小为 1x2mm， 宽为0.3~0.5μm， 长为1.0~2.0μm。A.t 菌在代谢过程中将 S0和具有还原能力的硫化物氧化，产生硫酸从而释放出 H+使细菌的生长环境呈强酸性，在酸性环境下通过还原作用使矿物溶解，从而浸出矿物。研究认为[10]，在一定条件下， A.t菌能够增强 Acidothiobacillus ferrooxidans(简称 A.f菌)的浸矿作用。
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