在浸出過程中，硐坑水中的亞鐵離子被細菌氧化形成高價鐵離子，以下是小編蒐集整理的一篇探究生物堆浸對銅浸出效率影響的論文範文，供大家閱讀參考。
紫金山銅礦位於福建省上杭縣，為上金下銅大型斑岩成礦系列-次火山高硫中低溫熱液礦床。金礦體主要賦存於潛水面以上氧化帶中，銅礦體賦存於潛水面以下原生帶中，西北礦段已控制銅礦達大型。礦石主要有價元素為銅，其他有益金屬元素含量甚微。該礦是我國大型銅礦床之一，主要目的礦物為輝銅礦、銅藍和硫砷銅礦，有黃鐵礦伴生，適宜採用生物技術工藝處理。
自2005年底萬噸級生物提銅工藝在紫金山銅礦投產以來，執行穩定，浸出率高，取得了良好的經濟社會效益，積累了豐富的經驗。但隨著開採的進行，礦床銅品位不斷降低、硫銅比不斷升高、酸鐵過剩，再加上南方天氣多雨水，給工業化生產帶來了嚴峻的挑戰。如何進一步提高堆浸提銅效率，高硫/銅比硫化銅礦石生物堆浸提銅過程水、酸和鐵平衡、廢石排土場環保、浸礦微生物安全性、酸性水處理、生態修復等技術難題依然存在。本文對礦石性質及生產過程中礦石物質組成變化進行了詳細分析，考察了生物堆浸過程中pH值、電位、氣體濃度、溫度等主要引數對銅浸出效率的影響，揭示了微生物浸礦過程作用原理，分析了浸出過程中的關鍵影響因素，優化了浸出過程。
1、試驗材料及試驗方法
1.1試驗材料
(1)菌種。試驗所用細菌來自福建上杭紫金山銅礦酸性礦坑水中分離篩選的氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillusferrooxidans)菌株。
(2)礦樣。試驗用礦石經露天採礦、兩段閉路圓錐破碎後，產品粒度為-40mm。
採用MLA工藝礦物學引數自動定量分析測試系統對礦樣進行化學性質分析，測定原礦礦物組成，結果見表1和表2。
該礦石有價金屬元素為銅，此外，礦石中硫含量較高，矽酸鹽類礦物達78%以上。銅礦物主要以藍輝銅礦、銅藍和硫砷銅礦形式存在，80.81%的銅賦存在藍輝銅礦及銅藍中，18.11%的銅賦存在硫砷銅礦中。其次有少量的硫錫鐵銅礦、等軸硫砷銅礦、斑銅礦等;黃鐵礦含量較高，脈石礦物主要為矽酸鹽類礦石;硫除形成銅的硫化物和明礬石外，主要以獨立礦物黃鐵礦的形式存在。該礦石屬於典型的低品位次生硫化銅礦，而且礦石中有價金屬元素比較單一，適宜採用生物冶金工藝處理。
(3)培養基。採用9K培養基，其成分為:(NH4)2SO4，3.0g/L;K2HPO4·3H2O，0.5g/L;KCl，0.1g/L;MgSO4·7H2O，0.5g/L;Ca(NO3)2·2H2O，0.01g/L;蒸餾水1000mL。培養基初始Fe2+濃度為9.0g/L，初始pH為1.8～2.0，接種量5%，溫度30℃，搖床轉速150r/min，培養時間2～3d。
1.2試驗方法
(1)築堆及資料檢測。採用汽車前進式築堆方式，堆高8m，用推土機將被汽車碾壓的礦石表面疏鬆。礦堆底部不充氣，自然通風狀態，礦堆中安裝測定溫度和氣體濃度的裝置。在進礦築堆的過程中在試驗區指定點垂直埋下用於放置溫度探頭和氣體導管的不鏽鋼管，不鏽鋼管直徑65mm，每個指定點安裝3根不鏽鋼管，埋入深度分別為1，4，7m。溫度探頭使用型號為WZP-187的鉑熱電阻，將探頭放置於各個點不同深度的不鏽鋼管中，用導線將溫度探頭與溫度記錄儀相連，獲得實時溫度資料。用PP管插入不同深度的不鏽鋼管內，測定堆內氣體濃度並密封不鏽鋼管口和PP管，測定堆內氧氣和二氧化碳濃度時將PP管與儀器對接。
(2)浸渣化學性質分析。試驗結束後，打鑽取礦堆不同高度的浸渣樣品，水洗後烘乾，經震動磨磨細後進行分析。
2、試驗結果與討論
2.1浸出過程pH值變化情況
pH值是影響細菌活性的關鍵因素，pH值過高或過低都嚴重影響細菌的活性，不利於浸出，浸出過程中pH值變化見圖1。
浸出液pH值受噴淋液pH影響較大，兩者變化規律與後者相同。由於礦石鹼性脈石少，前期洗礦並沒有使pH值大幅度上升，不需要額外補充酸，在整個浸出過程中，浸出液pH值和噴淋液pH值相差不大，但浸出液pH值略低於硐坑水pH值，而且浸出液pH值略有降低，說明礦堆中硫氧化菌發揮了作用，部分硫被氧化為硫酸，但黃鐵礦並沒有被大量氧化溶解。浸出液pH值保持在1.8～2.0，有利於細菌的快速繁殖，併為後續的萃取工藝創造了較好的條件。
2.2浸出過程中Eh變化情況
氧化還原電位是影響黃鐵礦溶解的關鍵因素，提高氧化還原電位有利於黃鐵礦的溶解，而次生硫化銅的溶解與氧化還原電位相關性較小，在高電位和低電位下都能保持較高的浸出速率。浸出過程氧化還原電位變化見圖2。
在浸出過程中，硐坑水中的亞鐵離子被細菌氧化形成高價鐵離子，而高價鐵離子具有強氧化性，可以氧化硫化礦物使銅離子溶出。由圖2可知，自開始噴淋以後，浸出液氧化還原電位逐步升高，說明堆內鐵氧化菌發揮了作用。但浸出液中氧化還原電位基本保持在620mV以下，有效抑制了黃鐵礦的快速溶出。
2.3銅浸出率變化情況
取代表性浸出液，測定溶液中銅離子濃度，分別計算銅浸出率，浸出率變化曲線見圖3。
由圖3可知，在噴淋開始後的.前50d，銅浸出速率快，能夠達到30%，而在之後的50d內銅浸出率保持一個平穩的增長速率。浸出180d後，銅浸出率達到80%以上，浸出效果較好。
2.4優勢菌群分析
浸出3個月後，取具有代表性浸出渣樣品，通過構建基因克隆文庫分析礦堆中微生物群落組成，結果見表3。由表3可知，微生物主要以紫金牛葉瘤桿菌、嗜鐵鉤端螺旋菌、嗜酸氧化亞鐵螺旋菌為主，所佔比例分別為26.14%、25.18%和12.63%。此外，也存在鐵氧化菌嗜鐵氮鉤端螺旋菌和硫氧化菌熱嗜酸硫桿菌，從微生物的功能來看，包含了異養菌、鐵氧化菌和硫氧化菌這3類在生物堆浸環境中必要的功能菌群，這有利於銅的高效浸出，為進一步提高銅浸出效率奠定了基礎。
3、結論
(1)紫金山銅礦是我國大型銅礦床，屬於低品位次生硫化銅礦，礦石中有價金屬元素比較單一，適宜於採用生物冶金工藝處理。
(2)生物浸出過程中pH值保持在1.8～2.0，適宜於細菌的快速繁殖，有效促進了銅的高效溶出。同時，體系中氧化還原電位保持在620mV以下，可有效抑制黃鐵礦的溶解。
(3)對礦石表面菌群結構進行分析，礦石表面初始階段微生物種群主要以鐵氧化菌為主，浸出中後期演變為鐵氧化菌和硫氧化菌共存且硫氧化菌比例較高的群落，有利於實現銅的選擇性浸出。
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