白乃庙硫化铜矿的细菌浸出研究.pdf

6 白乃庙硫化铜矿的细菌浸出研究 张通张志全张冬艳张晨鼎 内蒙古工业大学化学工程系，呼和浩特，0 1 0 。6 2 摘要探索了内薮古白乃庙硫化铜矿细菌氧化过程中各元素及温度对细菌浸铜的影响 得出了细菌浸铜的适宜工艺条件。 关键词氧化亚铁硫杆菌；硫化铜矿．细菌浸出 生物湿法冶金是以微生物或其代谢产物 溶浸矿石中有用金属的新工艺C 1 , 9 。它的最 大特点是适用于传统冶金方法难以处理的矿 石，并且投资少，成本低，不污染环境，经济 效益明显。本文针对内蒙丰富的硫化矿资 源，研究内蒙古自乃庙硫化铜矿的细菌氧 化，探索了影响细菌浸铜的因素，并通过正 交试验，得出了细菌浸铜的适宜工艺条件。 1实验部分 1 ．1实验材料 1 ．1 ．1 菌种实验用菌种，是从内蒙古炭窑 口硫铁矿酸性矿水中分离筛选得到的氧化亚 铁硫杆菌 T h i o b a c i l l u sf e r r o o x i d a n s 菌株 炭1 “”。该菌株系化能自养菌，形状为短杆 状，端圆，长约0 ．8 ～1 ．印m ，宽约0 ．3 ～ 0 ．5 ／z m 。其主要能源物质为s F e 2 及硫化 物，碳源为C O 。氮源为N H “。其生存p H 值范围为1 ．2 ～6 ．0 ，最佳为2 ．0 ～2 ．5 。生 长温度为5 ～4 0 ℃，最佳为2 8 ～3 5 ℃。 1 ．1 ．2培养基实验采用改进列仁 L e a t h e n 培养基，其组成见表1 。 】13矿样实验采用内蒙古白乃庙硫化 铜矿精矿，矿样组成分析结果见表2 ，其中 表1改进列仁培养基配方 组针B a c rhM nN bP P bR bS rM o 含量4J O 1 6 93 251 4 憾6 8鸺25 6 ．01 7 32 0 6 5 5 4 基盒项目内蒙古自治匮自然科学基盘资助项目。 作者简舟张通 1 9 5 1 一 ，男C 汉族 ．内蒙呼市 ，内蒙工大副教授 万方数据 7 C u 、P b 、A u 、A g 、Z n 含量用原子吸收法测 定，M o 含量由极谱法测定，其余元素含量由 x 荧光光谱法测定，矿样的x 射线衍射鉴 定结果表明，白乃庙铜精矿主要由黄铜矿、 黄铁矿组成，而钼是以辉钼矿形式存在。 C u 、S 在磨细矿样中的含量分布见表3 。 表3球磨筛分矿样主要成分含量 ％ 1 ．2 实验方法 1 ．2l菌种培养在锥形瓶中加人1 0 0 m l 改进的L e a t h e n 培养基，用l I H 2 S 0 4 调节 p H 为2 ．0 。在蒸汽灭菌器保持2 0 r a i n ，每瓶 接人纯化的菌种l m l ，在3 2 1 ℃恒温振荡 培养，空气浴振动频率为1 4 0 r ／m i n ，培养时 间为2 ～3 天。 1 ．2 ．2 细菌浸出实验实验装置为H Z Q X 型振荡培养箱。将矿样、培养液、接种菌液 加人锥形瓶，置于振荡培养箱。控制温度为 3 2 1 ℃，转速1 4 0 r ／m i n ，反应7 、9 、1 l 天。 测定并计算铜浸出率。 1 ．3分析测试方法菌量的测定采用血球 板计数器在显微镜下直接计数。滤液中铜含 量采用碘量法测定，固体矿样中C u 、P b 、 A u 、A g 、Z n 由原子吸收法测定，M o 由极谱 法测定，其余用x 荧光光谱分析法测定。p H 值用2 5 型酸度计测定。 2实验结果与讨论 2 ．1 铜精矿中各元素对细菌氧化的影响为 了解各元素对细菌氧化的影响，分别测定了 矿样细菌氧化前后各成分的含量，结果如表4 所示。 表4白乃庙硫化铜精矿细菌氧化前后化学成分 ％ 由分析结果可知，细菌氧化后C r 、L a 、 M n 、P 、P b 、T h 、V 、Z n 含量降低，说明经细菌 氧化后，矿物中这些元素部分地进入反应液 中。当这些元素在矿浆中积累到一定浓度， 可能会对细菌活性及其正常生长产生影 响m 故进一步探讨用酸浸预处理矿样的方 法，去除部分有害元素后．再进行细菌氧化。 将酸浸预处理3 天的矿渣，进行X 射线 粉末衍射分析，结果见图l ，从图l 可知，矿 1 03 05 07 0 圈l酸浸矿渣x 射线粉末衍射图 万方数据 8 样经过酸处理后其矿相组成发撤了变化，硫 铁矿 F e S 2 和辉钼矿 M o S t 宙鬣降低，黄 铜矿 F e C u S 含量基本未变。缃蒲氧化和 经酸预处壤瑶缨萤氧纯铜授爨攀瓣澎见表5 。 襄5螭蓥氧证和酸预箍壤瑶缩蓥 氧亿铜浸出率 ％ 对眈 蘧j 鐾瓣释氧{ { 二方法毙较霉舞l ，掰释方法 的铜浸出黧基本相同，可见纲辩氟纯詹产生 的有害物质尚末达到影响细菌生长和活性昀 浓度，敞举研究后续各项实骚均祭用细菌直 接戴化法。 2 ．2溺度对铜浸出率影响察验取一1 0 4 ～ 7 4 , u n l 的矿样t o g ，挪 改进捌仁培养基 9 0 m l 。瓣巍始藿浓度为l 。0 6 l 扩个f 趣熬蔫 液t o m l ，分捌在3 2 ℃、3 4 ℃，鹬℃静僵温 振蔼器中浸出，每天调节p i t ≤2 ．0 ，补充蒸 发水分。浸出2 0 天后，测定滤} 瘦中铜含量， 计算铜漫出率。分析温度对缃菌浸铜的影 响，每一条件做三组平行实骚，实验所测不 同强残下妒样的铜浸出率如装6 辑示，通过 霹三秘瀑凄下钢浸窭率鹣跑较，鼍鞋褥受在 3 2 ℃时，铜浸出率较高，说赠该湿度下，氧讫 亚铁硫杆菌的生长和活性较好，这与有关文 献介绍相符c 7 3 。 袭6 不同温度下铜浸出率 2 ．3摇瓶实验部分由于细菌浸出与初始 菌浓度、矿浆浓度，矿样粒度、蕊废时问有密 切关系。，为了探索适宜提出条件，为反应器 实验及羔娃纯生产提撰数据，造攮上述四个 因素的3 个承乎送行歪交试融≤觅表7 。 每一种祭件整复骰3 组平符试验，默增加肇 果可靠性。摇瓶正交试验结果及方差分析见 表8 和袭9 。在表8 中比较M m M ≈、M ≈可 表7 实验因素埒水平表 表81 0 功正交试骏表 试验号A B CD C u 浸曲率￡％￡{ ％， 鲥。 娃釜 M 。一档4 3 M 7 97 0 S ．* 甄2 8 I l M ；， 6 4 ．5 1 M 。 7 4 , 5 3 M ，， 6 36 3 S B 8 } 5 32 13 2 l M t ～ 蜉薅醒l } 霉旗辨 M 7 S7 4磷 礁钟 M ” 7 53 4 M - 罩7 9 ．2 3 S c * 6 06 1S n ；6 羔5 3 露霹雒雌吣拍∞稻毋珐珀嚣慧裟篡篡啪 蠕潍㈣㈣Ⅲ㈣呲蝴篓劂蝴瞄㈣Ⅲ㈣㈣嘣w蕊埔锻嘶m删㈣娜j苎 ；2 3 4 5 6 7 s 9琏诫q鸭s 万方数据 9 表9 方差分析表 知，本实验得出的适宜工艺条件为A 毋 p ， 即初始菌浓度0 ．6 8x1 0 9 个／m a ，矿浆浓度 1 0 ％，氧化时间9 天，粒度一4 3 m 。用方差 分析方法，对正交试验数据进行方差计算、 分析并采用F 检验法判断因素的显著性”。 查F 分布表得F o ∞ 2 ，1 8 60 1 ；F n 9 』2 ，1 8 3 ．5 5 ，由此判断各因素的显著性如表9 所 示，即初始菌浓度 A ，氧化时间 C ，矿浆 浓度 B ，矿样粒度 D 都是高度显著因 素。 3结论 1 经细菌氧化后矿物中的某些有害元 素部分进人反应液中，但尚末达到影响细菌 生长和活性的浓度，对白乃庙硫化铜精矿的 细菌氧化不产生影响。 2 通过不同温度对铜浸出率影响实 验，得出细菌浸铜的适宜温度。 3 通过正交试验，利用方差分析法得出 了适宜的工艺条件。 参考文献 1 裘荣庆．微生物学通报，1 9 9 , 6 , 3 1 8 ． 2 袁宗仪．湿法冶金，1 9 9 8 ， 3 6 ～1 3 张冬艳内蒙古工业大学学报，1 9 9 5 ．1 4 1 2 7 P i n c h e sA ．．H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 7 6 ． 2 2 8 7 ． 关自斌等．湿法冶金．1 9 9 4 , 1 2 4 1 ． 云南省地质科学研究所，云南省微生物研究所 镇源老王寨古砷硫化物型金矿微生物氧化预处 理研究，1 9 9 i6 - 7M o r e s jM ，e ta l ，S o c iC h e mI n d ．，1 9 8 0 , 2 6 , 2 6 6 8J 0 h nRS ．R i c h a r dGL ，A n d r e wCM ， H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 8 8 ，2 5 1 1 3 9 马逢时等应用概率统计．北京高等教育出版 社，1 9 8 9 ，1 9 5 万方数据