影响细菌浸矿的物理化学因素

细菌浸矿物理化学因素主要包括矿石性质、工艺流程、主要控制条件等因素。

(1) 矿石性质 

铜矿石的处理方法主要有浮选法、堆浸法及搅拌浸出法,目前主要采用浮选法处理硫化铜矿。浮选法处理硫化铜矿主要特点是回收速度快,只要矿石进入流程,几个小时就可以生产出铜精矿,选矿回收率≥80%,伴生金银等得到回收利用,具有处理速度快、回收率高、伴生金属综合利用效果好等优势。采用细菌浸出的硫化铜矿石,主要是针对难选矿石、废石、尾矿、废渣。

(2) 工艺流程 

处理难选铜矿石、废石、尾矿、废渣等物料,依据矿石性质及特点,通过小型试验研究进行比较,可以选择堆浸或搅拌浸出。对于含铜≤0.80%的难选矿石,原则上选择堆浸为主的工艺流程进行处理;对于含铜品位高或物料粒度≤1.0mm粒级的矿石,原则上选择搅拌浸出工艺流程进行处理。采用细菌堆浸或细菌搅拌浸出工艺时,要进行小型试验、中试或工业试验研究,可行性论证充分后才能投资建设工业化生产流程。

(3) 主要控制条件 

细菌浸出最大优点就是能够提高矿石中伴生硫化铜矿的浸出率,能够使硫化物生成硫酸;提高金属浸出率指标,降低硫酸单耗;缺点是高效浸出菌种难以筛选、驯化与培育。在铜矿堆浸工艺中运用较成功的矿山,如福建紫金山铜矿驯化中温细菌堆浸,江西德兴铜矿废石细菌就地堆浸等。在铜矿搅拌浸出过程中工业化运用较少,主要是浸出速度较慢,需要设备、装置较多。细菌浸出主要控制条件如下。

①pH值 不同细菌对pH值有不同的适应范围。在浸出过程中,既要满足工艺技术要求,又要控制好细菌的pH值范围。如果细菌生产的酸过多,矿石中的碱性物质不能消耗,硫酸过量时,使用石灰等碱性物料进行中和,以保持适宜的pH值。在细菌浸出初期,就必须使用硫酸,控制浸出料液pH值1.6~1.8。对于高耗酸物质,细菌浸出硫化矿所产生的硫酸不够矿石消耗,就必须添加硫酸,防止pH值过高后产生Fe 3+ 水解沉淀,影响浸出效果。pH值对细菌生长的不利影响主要表现在以下几个方面:

a.pH值升高会使浸出液中Fe 3+ 浓度降低,使细菌表面电荷发生改变,影响细菌对营养物质的吸收;

b.pH值降低会增加培养基中有机化合物的电离,离子状态的有机物难以渗透到细菌的细胞内,非离子状态化合物易被细菌吸收,细菌生长繁殖活性降低;

c.pH值过高或过低会影响酶的活性,影响细菌细胞内的生物化学过程正常进行,适宜细菌生长的pH1.7~3.2。

②温度 温度对细菌生长影响较敏感,细菌在-10~95℃均可生长,每一种浸矿细菌最适宜的生长温度不同。温度过高或过低时,细胞功能急剧下降,甚至死亡。细菌按其适宜的温度条件不同,可以分为低温细菌(15~18℃)、中温细菌(20~40℃)、高温细菌(>45℃)。浸矿细菌以中温及高温细菌效果较好。一般情况下,浸出温度越高,浸矿速度越快。生产流程依据细菌最佳浸出温度,对设备设施及装置进行保温,确保浸出效果处于最佳状态。

③氧化还原电位 氧化还原电位( )对细菌生长繁殖有明显影响。氧化环境具有正电位,还原环境具有负电位。矿浆中氧化还原电位( )与Fe 3+ 浓度有关,与pH、氧分压因素有关。一般情况下,当pH较低时,Fe 3+ 浓度上升,氧化还原电位高;反之,pH高时,Fe 3+ 水解沉淀或形成铁矾,Fe 3+ 浓度下降,氧化还原电位低。pH=7时,富含氧的溶液中, =+0.82V,富含氢气的溶液中, =-0.42V。

各种浸矿细菌生长繁殖所要求的 不同。浸矿细菌主要为好氧细菌, ≥+0.1V才能生长,+0.3~+0.4V较适宜。Fe 3+ 氧化硫化矿进行浸出的效果,取决于浸出剂中氧化-还原电位的高低。从能斯特方程得知, 决定于Fe 3+ 与Fe 2+ 之比。当溶液中铁离子主要以Fe 3+ 存在时, 就高。依据溶液中 高低,可以判断细菌浸出矿物的活性。细菌浸出黄铁矿时,浸出液必须保证较高的氧化还原电位,即 ≥0.4V,细菌浸出效果才明显。

为避免浸出过程Fe 3+ 形成沉淀,控制浸出液pH1.6~1.8, ≥0.4V,该条件可以氧化大部分硫化矿物。

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