硫化铜矿细菌浸出理论基础4.pptx

《硫化铜矿细菌浸出理论基础4.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、硫化铜矿细菌浸出理论基础7.2硫化铜矿细菌浸出理论基础——任前伟铜及其化合物用途广泛，表现了良好的市场需求和市场价格。我国铜资源有限，自产铜原料只能满足铜需求的30%左右，必须开发利用各种铜资源，特别是低级品味的铜资源冶金开发利用，以弥补铜资源的不足，促进我国同冶金工业持续健康发展。低品位硫化铜矿开发利用方法比较多，但能经济、高效利用低品位硫化铜资源的却很少，细菌冶金技术就是其中之一。主要的硫化铜矿银黝铜矿黝铜矿黄铜矿硫铜钴矿银黝铜矿铜蓝硫砷铜矿方铜矿斑铜矿辉铜矿细菌浸出细菌浸出是近20年发展起来的一项新技术，它是利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸矿石中目的组

2、分的一种旷物化学处理新工艺。目前已知有多种浸矿细菌，其中重要的浸矿细菌如表2所示，这些细菌广泛分布于金属硫化矿、煤矿的坑道酸性水中.表2浸矿细菌种类与生理特性以上细菌均属于化能自养菌，即它们不需外加有机物质作能源，而以铁硫氧化时释放出来的化学能作为能源，以大气中的二氧化碳为唯一的碳源，并吸收溶液中的氮、磷等无机养分来合成自身的细胞。它们嗜酸好气，习惯生活于酸性(pH=1.5~3.0)及含多种重金属离子的溶液中。这些化能自养菌只能从无机物质的氧化中取得能源，在酸性条件下，能很快地将硫酸亚铁氧化为硫酸高铁(其氧化速度比自然氧化高112—120倍)，可将元素硫及还原

3、性硫化物氧化为硫酸。此外，目前也发现有能将硫酸盐还原为硫化物，将硫化氢氧化为元素硫，将氮气氧化为硝酸盐的细菌。因此，可以认为许多沉积矿床是经过微生物作用而形成的。目前，，对细菌浸矿的机理大致有两种看法：，1．细菌的直接作用以氧化铁硫杆菌为例，它能将黄铁矿中的低价铁氧化为硫酸高铁，将硫氧化为硫酸，此氧化过程破坏了矿物组分的晶格，使铜及其它金属组分呈硫酸盐的形态转入溶液中。但直接作用缓慢，所需时间较长，其反应可以下式表示：CuFeS₂+40₂==CuSO₄+FeSO₄Cu₂S+H₂S0₄+O₂==2CuSO₄+H₂02．细菌的间接催化作用金属硫化矿中的黄铁矿在有氧

4、和水存在的条件下，将缓慢地氧化为硫酸亚铁和硫酸：2FeS₂+70₂+2H₂0==2FeSO₄+2H₂S0₄在氧和硫酸存在的条件下，细菌可起一种催化作用，使亚铁氧化为高铁：4FeS0₄+2H₂SO₄+O==2Fe₂(SO₄)₃+2H₂O所生成的硫酸高铁是许多硫化矿的良好浸矿试剂，如溶解黄铁矿的反应为：FeS₂+Fe₂(SO₄)₃二3FeSO₄+2S硫化矿溶解时生成的亚铁和元素硫，可在细菌的催化作用下硫化铜矿的种类与可浸性比较自然界中含铜矿物至少有360种，这些铜矿物又可分为硫化铜矿物和氧化铜矿物。我国的铜矿物以硫化矿为主，在已探明的储量中，硫化矿占87％，氧化矿

5、占10％，混合矿只占3％。硫化铜矿物主要有辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿和铜蓝，氧化铜矿物主要有孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、水晶矾、氯铜矿。分别被氧化为高铁和硫酸：2S+30₂+2H₂o==2H₂SO₄反应生成的硫酸高铁和硫酸是许多金属氧化矿和硫化矿的良好浸出剂。对细菌浸出时各种硫化铜矿浸出的难易程度的判断至今也没有什么理论依据，但大量的实验研究与工业实践为我们提供了一些很有价值的认识。一个比较系统的研究是英国比利顿公司过程研究所作的，用中温细菌(主要是氧化亚铁微螺菌、氧化硫硫杆菌与T．Caldus)在40℃温度下浸出赞比亚与智利的浮选精矿，分别跟踪分析了精矿所

6、含的各种硫化铜矿的浸出情况，得出各硫化铜矿浸出率随时间的关系如图7-1与图7-2。图7—1、图7—2表明，中温细菌浸出时，各种硫化铜矿的浸出效果由大到小可排序如下：辉铜矿>斑铜矿>古巴矿>铜蓝>黄铁矿>硫砷铜矿>硫铜钻矿>黄铜矿辉铜矿最易浸出，黄铜矿最难浸出。难怪世界上建成的铜矿细菌堆浸厂基本上是以辉铜矿为主的。黄铜矿堆浸效果不佳，试验也证明了这一点(图7—3)。图中的民乐铜矿的铜以辉铜矿为主，大红山铜矿与中甸上江乡铜矿的含铜矿物以黄铜矿为主。1、辉铜矿（Cu2s）在硫化矿的氧化浸出中辉铜矿有其独特之处。(1)浸出分两步进行。(2)从Cu2s到CuS之间生成一

7、系列非计量化学的Cu—S固溶体的中间产物。Koch测绘了用Cu2s薄膜做成的电极的开路电位与Cu2s—CuS之间铜含量的关系线，示于图7—4。线上的平台对应一两相区间，而电位急剧上升则标志成分的变化。(3)Cu₂s以及从Cu₂s到CuS之间各种中间产物为P型半导体，其禁带约为1.8eV。辉铜矿的导带由铜的4s轨道演化而来，而其价带则来自s的3p轨道。(4)浸出过程动力学。图7—5为Cu2s在Fe2（so4）3溶液中30℃下浸出速率与时间的关系曲线。由图看出，从Cu2s到Cu1.2s的转化速率很快，到Cu浸出率α约等于0.27前(相当于转为CU1.46S)，浸出

8、过程动力学为Fe(Ⅲ)的一级反应。α<