高鐵鋅硫化礦的細(xì)菌浸出基礎(chǔ)及其工藝研究.pdf

1、高鐵鋅硫化礦在選礦分離上存在藥耗大、成本高和回收率低的缺點，并且選別出的高鐵鋅精礦在傳統(tǒng)濕法煉鋅的焙燒—浸出工序中由于形成鐵酸鋅，降低了鋅的浸出率，增大了冶煉難度。針對高鐵鋅硫化礦難選難冶的問題，本論文以取自廣西大廠礦區(qū)的鐵閃鋅礦為研究對象，開展了高鐵鋅硫化礦的細(xì)菌浸出基礎(chǔ)及其工藝研究。 研究應(yīng)用的浸礦細(xì)菌是分離自廣西大廠礦區(qū)鋅硫化礦礦坑水的一組混合菌，其主要菌種組成是氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵鉤端螺旋菌。論文研究了

2、金屬離子和非金屬離子、表面活性劑以及能源基質(zhì)對細(xì)菌的鐵硫氧化活性及其浸礦過程的影響，通過浸礦試驗、SEM、EDXA、XRD和電化學(xué)測試等研究方法和手段探討了鐵閃鋅礦的細(xì)菌浸出機理和鋅鐵的浸出行為，在此基礎(chǔ)上開展了含鐵閃鋅礦礦石和鐵閃鋅礦浮選精礦的細(xì)菌浸出研究，并進行了含鋅細(xì)菌浸出液的溶劑萃取純化研究和探討，提出了鋅硫化礦細(xì)菌浸出—萃取—電積工藝的基本流程。 離子和表面活性劑對細(xì)菌的鐵硫氧化活性有影響，進而影響到細(xì)菌的浸礦過程。一

3、定濃度的銅離子和表面活性劑OPD由于促進了細(xì)菌氧化元素硫，降低了浸出pH值，因此提高了鐵閃鋅礦的浸出速率。銅離子由于晶格取代形成的CuS或CuS2對鐵閃鋅礦的浸出還具有電化學(xué)催化作用。 以不同能源基質(zhì)培養(yǎng)得到的細(xì)菌表現(xiàn)出強弱不同的鐵硫氧化活性，同時具備強氧化鐵活性和強氧化硫活性的細(xì)菌具有較好的浸礦性能。以磁黃鐵礦為能源基質(zhì)培養(yǎng)得到的一組細(xì)菌具有良好的鐵氧化活性和吸附特性，并且其硫氧化活性也未減弱，該細(xì)菌具有良好的浸礦性能。

4、 鐵閃鋅礦的細(xì)菌浸出遵循收縮未反應(yīng)核模型，浸出渣SEM、EDXA和XRD分析表明，未反應(yīng)核界面的固體產(chǎn)物層是FeS、S和鐵礬的混合物。當(dāng)固體產(chǎn)物層比較致密或不斷長大時，通過固體產(chǎn)物層的內(nèi)擴散成為浸出反應(yīng)速率的控制步驟，鐵閃鋅礦的浸出速率降低；當(dāng)有浸礦細(xì)菌存在并且其鐵硫氧化活性較強時，固體產(chǎn)物層被氧化或減少或成疏松多孔狀，使得未反應(yīng)核界面的化學(xué)反應(yīng)成為浸出反應(yīng)速率的控制步驟，鐵閃鋅礦的浸出速率增大。鐵閃鋅礦浸出的電化學(xué)研究也表明，在低電

5、位下鐵閃鋅礦電極表面生成鈍化膜，有細(xì)菌存在時鈍化膜的溶解速率加快，有利于鐵閃鋅礦的浸出。 根據(jù)鐵閃鋅礦浸出的能帶模型，鐵閃鋅礦可以被Fe3+離子和H+離子浸出，反應(yīng)產(chǎn)物是Fe2+離子和元素硫。因此只有亞鐵氧化能力或硫氧化能力的細(xì)菌也能浸出鐵閃鋅礦。細(xì)菌在鐵閃鋅礦浸出中的作用是將Fe2+離子氧化成Fe3+離子和將還原態(tài)硫氧化成硫酸，使鐵閃鋅礦的浸出反應(yīng)得以持續(xù)進行。吸附在礦物表面的細(xì)菌因為優(yōu)先獲得能源基質(zhì)進行生長代謝，在快速生長繁

6、殖的同時其代謝產(chǎn)物又促進了鐵閃鋅礦的溶解。 鐵閃鋅礦中的ZnS與FeS是晶體結(jié)構(gòu)相似但屬于不同晶象間的混溶，由于Fe所處的八面體位置比處于四面體位置的Zn具有更大的晶體場穩(wěn)定能，因此Zn更容易被優(yōu)先浸出。利用以磁黃鐵礦為能源基質(zhì)培養(yǎng)的細(xì)菌浸出鐵閃鋅礦浮選精礦，在適宜的工藝條件下鋅的浸出率達到96％以上，而鐵的浸出率只有18％左右，實現(xiàn)了鋅鐵的選擇性浸出。 以D2EHPA為鋅萃取劑，260號煤油作稀釋劑從含鋅細(xì)菌浸出液中富