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稳恒磁场强化细菌浸出低品位黄铜矿研究

袁源  
【摘要】: 本文对低品位黄铜矿的细菌(主要是氧化亚铁硫杆菌)浸出及稳恒磁场强化浸出进行了研究。重点研究了浸矿细菌的生长条件、浸矿条件以及稳恒磁场对细菌生长和细菌浸矿的影响,并根据磁化处理水和溶液的研究报道和相关理论基础,进一步探讨了稳恒磁场强化细菌浸出黄铜矿的机理。 为了得到研究工作所需的稳恒磁场,本文设计长直螺线管为稳恒磁场发生装置,直流稳压稳流电源为其提供工作电流。该装置的技术指标为:磁感应强度在0~20mT连续可变,均匀区785cm~3,均匀度10%。通过高斯表测定,装置的磁感应强度与电流强度的线性关系良好,保证了磁化过程中磁感应强度的准确性。 研究了温度、pH、培养基中Cu~(2+)浓度对细菌氧化亚铁能力的影响。本试验中细菌的最佳生长条件是:温度30℃,培养基pH2.0,培养基中的Cu~(2+)低于1.00g·L~(-1)。在此基础上,通过对细菌进行矿样的适应性驯化培养,细菌逐渐适应以低品位黄铜矿矿样作为其生长的培养基,以利于后续浸矿的需要。 通过正交试验设计方法对浸矿条件进行优化。由试验结果可知,在矿浆浓度5%、细菌接种量10%、pH=2.0时,可以得到最佳的铜浸出率。有菌浸出和无菌浸出的试验对比,经过30天的摇瓶浸出,有菌和无菌的铜最终浸出率分别为16.35%和5.73%,说明有菌浸出效果明显。通过浸出反应热力学计算分析可知,无菌条件下的化学浸出反应不能自发进行,而在细菌浸出体系中,浸出反应能够顺利地进行。 对细菌浸出低品位黄铜矿进行稳恒磁场强化研究,结果表明磁化处理后的培养基能促进细菌的生长繁殖,提高其氧化活性,最佳的磁化处理条件是磁感应强度8mT,磁化处理时间30min。进一步进行浸矿试验,浸出30天,无磁化处理的细菌浸矿,铜和铁的最高浸出率分别为16.35%和21.79%;磁化处理后浸矿,铜和铁的最高浸出率分别提高到21.56%和26.19%。随着磁感应强度的增大,铜的浸出率逐渐升高,但是,当磁感应强度大于8mT时,铜的浸出率变化不再明显,浸出效果并不随磁化作用的增强而继续增大。磁场强化细菌浸出的可能机理是通过磁场改变水的结构,促进氧气在水中的溶解,提高矿石成分的溶解性,增强细菌细胞生物膜的穿透性。


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