第7章硫化铜矿细菌浸出.ppt-生物探索-探索生物科技价值的.ppt
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1、硫化铜矿的细菌浸出,硫化铜矿的细菌浸出,6.1 硫化矿的种类与可浸性比较(1) 常见的硫化矿矿物分子式Cu%晶型黄铜矿CuFeS234.5正方辉铜矿Cu2S78.9斜方斑铜矿Cu5FeS463.3正方铜蓝 CuS66.4六方黝铜矿(Cu,Fe)12Sb4S1252.1等轴砷黝铜矿4Cu2S.As2S357.7等轴银黝铜矿(Ag.Cu.Fe)12(As2Sb)4S13- 等轴方铜矿CuFe2S323.3斜方硫砷铜矿 Cu3.AsS448.3斜方硫铜钴矿Cu(Co,Ni)2S4-等轴,(2) 各种硫化铜矿的浸出效果,就铜矿而言,中温细菌浸出时,各种硫化铜矿的浸出效果: 辉铜矿斑铜矿方黄铜矿铜蓝矿黄
2、铜矿 细菌浸出中辉铜矿最易,黄铜矿最难。总之这些都是试验而得出的,只是经验的总结。,6.2硫化铜矿的浸出理论基础,(一) 辉铜矿的浸出(1) 浸出步骤第一步 Cu2S+ Fe2(SO)3 CuSO4 + CuS+2FeSO4 (1) 第二步CuS + Fe2(SO)3 CuSO4+2FeSO4+S0 (2),(2) Cu2S和 CuS之间存在一系列中间产物,但在辉铜矿浸铜的电化学研究中证实 ,在 Cu2S和 CuS之间存在一系列中间产物,其中一些具有稳定的组成和固定的氧化还原电位 ,如果辉铜矿在浸出过程中的变化过程与这些电化学研究一致,则方程式(1)的产物应该是Cu2-xS 而不是 CuS,其
3、浸出速率常数也应该是一个随浸出程度而变化的量。,铜的硫化物有一个固溶体区间,中间产物组成为Cu1+xS,x =01 ,成分介于辉铜矿和铜蓝之间,为蓝辉铜矿,组成及在25 时的标准生成自由能见表1。 由表 1 可见 ,在辉铜矿氧化浸出过程中 ,随着铜离子的不断浸出 ,会形成类似于铜硫固溶体的固相产物 ,其铜硫比逐渐降低 ,直到最后生成铜蓝。,(3)固体产物始终是P-型半导体,在从辉铜矿到铜蓝的转化过程中 ,固体产物始终是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, 而价带是从硫的3 p 能级导出。辉铜矿的离子模型为: (Cu+)2S2 ;对于缺铜的辉铜矿 Cu
4、2-xS, 其离子模型为: (Cu+) 2x (Cu2+)x S2 。在能带模型中 ,每失去一个Cu ,就有一个空穴产生。Cu 的离子淌度为 2102cm V1 s1 ,这样高的离子淌度使辉铜矿内Cu +的迁移和不同铜硫比产物的形成更容易。,(二) 黄铜矿的浸出,(1) 黄铜矿的溶解机理 黄铜矿细菌氧化的可能先后顺序: CuFeS2 Cu9Fe9S16 CuFeS1-xCuS2 Cu9S5 Cu2S CuS Cu O ( CuCl、CuCl 、Cu 2OCl2)Cu 3SO4( OH)4 CuSO4 。这些中间矿物基本是按铜浸出率的高低 , 即氧化程度的高低 ,先后被细菌转化成主矿物; 而且黄
5、铜矿一旦开始被氧化 , 后继反应一步步接着产生。,(2) Fe ( ) , Cu ( ) 等对细菌浸出的影响,直接间接作用争议的核心是细菌与 Fe ()的功能地位 , 显然 , 细菌的作用是首位的, 在黄铜矿浸出体系, 缺少细菌 , 浸出是十分缓慢而短暂的 , 即使是 Fe() 浸出 , 也需要细菌反复再生。吸附菌体通过多糖层的 Fe () 对矿物起作用,它与溶液中 Fe () 直接对矿物起作用 , 效果完全不一样。由于矿石的复杂性及细菌的多样性 , 细菌作用也就变得复杂多样 , 直接或间接作用的试验设计往往不具有系统性 , 所得结论既难真实 , 又不能一概而论。若将 Fe() 视为细菌浸出的
6、影响离子来研究 , 换一角度可能会更接近工艺实践。,(3) 表面固态产物膜,各种硫化矿中黄铜矿是最难浸出的,其原因在于其表面随反应的进行生成了固态产物层覆盖于矿物表面从而阻碍了反应的进一步进行。 对表面固态产物膜有三种不同的观点:a)铁矾层:由于浸出液中有大量的SO42+和Fe3+存在,随反应的进行pH会升高,因此有可能在矿粒表面形成致密Fe2( SO4)3的盐层使反应难以进行;b)元素硫层:在反应过程中有大量的元素硫生成,覆盖在矿粒表面,阻碍反应进行;c)蓝铜层:在酸性条件下,矿粒表面会形成蓝色的硫化物CuS或Cu1-xS的薄层,也会阻碍反应进行;,(4) 黄铜矿细菌浸出的一些规律,.,1)
7、黄铜矿细菌浸出的速率是化学浸出的速率的510倍;2)在生成铁矾的情况下,细菌浸出要明显的低于化学浸出的速率;3)细菌浸出的速率随矿石的粒度减小而上升;4)氧O2和CO2的供应会导致细菌浸出的速率变化;5)必须对细菌进行驯化;6)原电池效应和黄铁矿的存在会加快细菌浸出的速率;7)低品位的黄铜矿的浸出的速率比精矿要高。,6.3 产业化进展,目前,高品位、易选别矿产资源日趋减少,低品位、难选冶资源日益受到重视。而传统的开发方式非常不适应开发低品位资源,而且对环境还有一定程度的破坏。资源开发与环境保护之间存在着诸多问题。因此,对于低品位、难选冶资源的开发利用,微生物湿法冶金技术显示出了巨大潜力。微生物
8、冶金技术可以很经济地处理低品位、难处理矿石和传统开发方式留下的矿产废料 ,且该技术对环境危害小、投资少、能耗低、药耗少。 微生物湿法冶金技术产生于上世纪中叶 ,是生物技术与湿法冶金技术相互交叉的边缘学科。 经历了半个世纪的发展 ,其在产业化和基础理论研究方面均取得了长足的进步。,(1)在铜矿湿法冶金中的应用,生物技术在铜矿的应用是最早的,目前正在进行建设年产20 000t 阴极铜的微生物堆浸厂的可行性研究工作。目前全世界有12个铜的生物氧化浸出厂 ,美国和智利用 SX2EW 法生产的铜中约有50 %以上都采用生物堆浸技术,最典型的是智利北部的奎布瑞达布兰卡(QuebradaBlanca, 海拔
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