铁闪锌矿细菌浸出过程中亚铁和细菌初始浓度的影响.pdf

维普资讯 第 7卷第 3期 过 程 工 程 学 报 、，01．7NO．3 2007年 6月 TheChineseJournalofProcessEngineering June2007 铁闪锌矿细菌浸出过程中亚铁和细菌初始浓度的影响 张广积 ， 袁秋红 ， 方兆珩 ， 杨 超 (1．中国科学院过程工程研究所，北京 100080；2．中国科学院研究生院，北京 1ooo49) 摘 要：利用摇瓶浸出研究了氧化亚铁硫杆菌在 35℃下生物浸出铁闪锌矿的过程，探讨了铁含量和细菌接种量等因 素对细菌在矿浆中的生长以及对锌浸出的影响，并对细菌浸出铁闪锌矿的机理进行了分析．发现在不添加铁的情况 下，即使细菌接种量达到40mL，矿浆的氧化还原电位提高仍然非常缓慢，细菌无法在矿浆中正常生长，证明不存在 直接浸出1而在添加 FeSO．7H2O 的矿浆中，随接种量的增加细菌浸出铁闪锌矿的速度加快．结果表明，铁闪锌矿的 浸出需要一定量的Fe作为氧化浸出剂以提高浸出速度，因此必须预先添加部分 Fe2+作为细菌氧化生成 Fe3+的来源． 通过分析浸出过程中矿浆Eh和铁浓度的变化，认为Eh的高低与细菌浸出速度直接相关．并且根据实验和电镜分析证 明氧化亚铁浸出铁闪锌矿的过程是pH值上升的耗酸过程． 关键词：生物浸 出；氧化亚铁硫杆菌；铁闪锌矿；氧化还原电位；接种量 中图分类号：TD925．5 文献标识码：A 文章编号：1009—606X(2007)03-0536-05 1 前 言 吸附细菌可以通过改变细胞外膜中氧化还原电位，在矿 物表面形成局部高电位，促进矿物浸出．还有研究表明 生物冶金或生物浸出过程中细菌与矿物的作用机 氧化亚铁硫杆菌等浸矿细菌的细胞外膜中的半胱氨酸 理是生物冶金基础研究中的核心问题．自发现细菌对硫 等含硫氨基酸，可以与矿物中的硫结合，使矿物易于溶 化矿物和二价铁的作用以来，人们一直在对细菌作用的 解[11-13】． 机理进行研究，也存在着很多争议．Ehrlich[】提出存在2 铁闪锌矿 【(Zn，Fe)S]为我国特有的锌矿资源，储量大 种细菌进攻矿物的方式，即间接方式和直接方式，在间 而资源利用率低，只能作为配矿使用，经济效益很低．但 接方式中矿物是被 Fe3+所氧化，同时 Fe3+被还原产生 由于铁闪锌矿含铁高，与一般的闪锌矿相 比，更适合采 Fe2+，而细菌的作用就是氧化 Fe为 Fe 以再次产生氧 用生物浸出工艺处理．铁闪锌矿在结构上与闪锌矿类 化剂．同时矿物溶解过程中产生的元素硫也可以被细菌 似，虽已有很多关于闪锌矿生物浸出方面的研究[ 】， 氧化产生硫酸．硫酸也可以对一些矿物进行溶解，因此 但铁闪锌矿生物浸出方面的研究还 比较少．有研究证 也是一种间接作用．直接作用是指细菌直接吸附到矿物 明，铁闪锌矿中的铁含量越高，矿物越容易被酸溶解[】． 表面，利用某些酶与矿物直接反应，使之溶解．在该过 根据 Schippers等墙【J的