脉石矿物在微生物浸出黄铜矿体系的溶出特性及机理研究

发布时间：2017-08-26 13:21

  本文关键词：脉石矿物在微生物浸出黄铜矿体系的溶出特性及机理研究

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【摘要】：本文以黄铜矿矿石中常见、含量最多的脉石矿物石英、绢云母、磷灰石、白云石、萤石为研究对象,研究了单一、组合脉石矿物以及与黄铜矿共伴生关系不同的脉石矿物分别在微生物浸出体系中的溶出规律及对浸铜的影响,并研究了脉石矿物溶出机理和溶出离子对浸铜效果的影响机理。单一脉石矿物溶出规律研究结果表明,脉石矿物在微生物浸铜体系中溶出是酸、At.f菌及代谢产物的共同作用；脉石矿物粒度越小,浸出条件越适宜At.f菌生长,则浸出体系中脉石矿物溶出浓度越大,研究发现,脉石矿物溶出顺序与溶出率(括号内为溶出率)关系一致,即白云石(43.47%)萤石(3.23%)磷灰石(2.48%)绢云母(1.23%)石英(0.14%)；石英和绢云母在浸出体系中溶出Si、A13+动力学可用收缩核模型中内扩散模型解释,而磷灰石溶出过程可采用孔隙型颗粒模型中孔隙扩散模型来描述；相同浸出条件下,脉石矿物促进黄铜矿微生物浸出的顺序为(括号内为铜浸出率)：绢云母(66.44%)磷灰石(48.77%)石英(39.70%)空白(32.05%)萤石(25.47%)白云石(00%)。组合脉石矿物的溶出规律有所差异,研究发现,石英和绢云母中总硅、A13+溶出率最低(2%),萤石溶出的F-可促进石英和绢云母溶解,白云石在浸出4d时已完全溶解,溶出的Ca2+可抑制磷灰石和萤石的溶出。共伴生关系中浸染状脉石矿物溶出离子浓度高,且对At.f菌生长促进作用大,但矿石结构决定了团块状矿石比浸染状矿石更易浸出铜。矿物溶出规律与自身性质密切相关。矿物晶体结构、晶格能、可溶性与单一脉石矿物在微生物浸铜体系溶出规律一致。脉石矿物表面对At.f菌吸附率变化规律、脉石矿物与At.f菌作用后红外光谱及Zeta电位变化可以很好解释脉石矿物的溶出机理。浸渣XRD分析发现,含萤石浸出体系中没有生成新物质,而含白云石浸出体系生成了钙磷石和硫酸钙,其它含脉石矿物浸出体系均生成了新物质铵黄铁矾,这些沉淀物质吸附在脉石矿物表面,阻碍了脉石矿物的溶出。SEM和EDS测试分析发现,脉石矿物对沉淀物质吸附能力大小与含脉石矿物体系黄铜矿浸出率高低基本一致,说明脉石矿物对沉淀物吸附促进了黄铜矿的浸出。本文的研究成果可为黄铜矿微生物浸出的有效调控提供一定的理论基础和依据。
【关键词】：脉石矿物 黄铜矿 微生物浸出 动力学
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD952
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 引言12-14
• 2 文献综述14-27
• 2.1 微生物湿法冶金研究现状14-18
• 2.1.1 浸矿微生物14
• 2.1.2 影响微生物浸出因素研究14-15
• 2.1.3 浸出硫化矿机理研究15-18
• 2.2 微生物浸出黄铜矿研究概况18-21
• 2.2.1 铜镍硫化物矿床微生物浸出18-19
• 2.2.2 斑岩型铜矿床微生物浸出19
• 2.2.3 矽卡岩型铜矿床微生物浸出19-20
• 2.2.4 火山岩型铜矿床微生物浸出20-21
• 2.3 黄铜矿共伴生脉石矿物微生物浸出研究21-25
• 2.3.1 黄铜矿共伴生脉石矿物21-22
• 2.3.2 共伴生脉石矿物微生物浸出研究22-23
• 2.3.3 浸出体系中的离子对微生物影响23-25
• 2.4 小结25-27
• 3 研究内容和试验方法27-38
• 3.1 研究内容和目标27-28
• 3.1.1 研究内容27
• 3.1.2 研究目标27-28
• 3.2 技术路线图28-29
• 3.3 试验材料29-32
• 3.3.1 矿样29-30
• 3.3.2 浸矿菌种及培养基30
• 3.3.3 主要设备和仪器30-31
• 3.3.4 主要试验药剂31-32
• 3.4 试验方法32-35
• 3.4.1 浸矿微生物培养和计数方法32-33
• 3.4.2 酸浸试验33
• 3.4.3 脉石矿物微生物浸矿溶出试验33-34
• 3.4.4 吸附试验34-35
• 3.5 评价指标及检测方法35-38
• 3.5.1 评价指标35
• 3.5.2 检测方法35-38
• 4 单一脉石矿物在黄铜矿微生物浸出体系溶出特性研究38-76
• 4.1 石英在黄铜矿微生物浸出体系的溶出特性38-47
• 4.1.1 石英在黄铜矿微生物浸出体系溶出规律38-42
• 4.1.2 石英溶出动力学42-45
• 4.1.3 浸渣XRD和SEM-EDS分析45-47
• 4.2 绢云母在黄铜矿微生物浸出体系溶出特性47-54
• 4.2.1 绢云母在黄铜矿微生物浸出体系溶出规律47-50
• 4.2.2 绢云母溶出动力学50-53
• 4.2.3 浸渣SEM-EDS分析53-54
• 4.3 磷灰石在黄铜矿微生物浸出体系溶出特性54-62
• 4.3.1 磷灰石在黄铜矿微生物浸出体系溶出规律54-58
• 4.3.2 磷灰石溶出动力学58-61
• 4.3.3 浸渣SEM-EDS分析61-62
• 4.4 萤石、白云石在黄铜矿微生物浸出体系溶出特性62-67
• 4.4.1 萤石在黄铜矿微生物浸出体系的溶出特性62-64
• 4.4.2 白云石在黄铜矿微生物浸出体系的溶出特性64-67
• 4.5 不同脉石矿物在黄铜矿微生物浸出体系的溶出比较67-74
• 4.5.1 微生物和化学浸出对脉石矿物溶出的影响67-69
• 4.5.2 黄铜矿微生物浸出体系脉石矿物的溶出能力69-74
• 4.6 小结74-76
• 5 单一脉石矿物对黄铜矿微生物浸出体系铜浸出效率的影响和机理76-111
• 5.1 石英对微生物浸出黄铜矿的影响和机理76-84
• 5.1.1 石英对黄铜矿微生物浸出体系影响76-82
• 5.1.2 石英促进微生物浸出黄铜矿机理82-84
• 5.2 绢云母对微生物浸出黄铜矿的影响和机理84-93
• 5.2.1 绢云母对黄铜矿微生物浸出体系影响84-91
• 5.2.2 绢云母促进微生物浸出黄铜矿机理91-93
• 5.3 磷灰石对微生物浸出黄铜矿的影响和机理93-103
• 5.3.1 磷灰石对黄铜矿微生物浸出体系浸铜影响93-101
• 5.3.2 磷灰石促进微生物浸出黄铜矿机理101-103
• 5.4 萤石、白云石对微生物浸出黄铜矿的影响103-108
• 5.4.1 萤石对微生物浸出黄铜矿影响103-106
• 5.4.2 白云石对微生物浸出黄铜矿影响106-108
• 5.5 单一脉石矿物对微生物浸出黄铜矿影响规律108-109
• 5.6 小结109-111
• 6 组合脉石和共伴生矿物在浸铜体系溶出特性及对浸铜效率的影响111-145
• 6.1 组合脉石矿物在浸铜体系溶出特性及对浸铜效率影响111-127
• 6.1.1 石英-绢云母溶出特性及对浸铜效率影响112-114
• 6.1.2 石英-绢云母-白云石溶出特性及对浸铜效率影响114-116
• 6.1.3 石英-绢云母-萤石溶出特性及对浸铜效率影响116-118
• 6.1.4 石英-绢云母-磷灰石溶出特性及对浸铜效率影响118-119
• 6.1.5 石英-绢云母-白云石-萤石溶出特性及对浸铜效率影响119-122
• 6.1.6 石英-绢云母-白云石-磷灰石溶出特性及对浸铜效率影响122-124
• 6.1.7 石英-绢云母-白云石-萤石-磷灰石溶出特性及浸铜效率影响124-126
• 6.1.8 不同组合脉石矿物对铜浸出效率对比126-127
• 6.2 不同共伴生关系对脉石矿物在微生物浸出体系溶出的影响127-131
• 6.3 浸渣XRD和SEM-EDS分析131-143
• 6.3.1 组合脉石矿物XRD分析131-136
• 6.3.2 组合脉石矿物SEM-EDS分析136-142
• 6.3.3 不同共伴生关系矿石浸渣XRD分析142-143
• 6.4 小结143-145
• 7 脉石矿物在浸出体系的溶出机理研究145-164
• 7.1 矿物性质与溶出规律之间的关系145-155
• 7.1.1 矿物比表面积145-146
• 7.1.2 矿物晶体结构146-153
• 7.1.3 晶格能153-154
• 7.1.4 可溶性154-155
• 7.2 At.f菌与脉石矿物之间的作用机理155-163
• 7.2.1 At.f菌在脉石矿物表面吸附156-157
• 7.2.2 吸附前后矿物FTIR研究157-160
• 7.2.3 Zeta电位160-163
• 7.3 小结163-164
• 8 结论164-168
• 8.1 主要结论164-165
• 8.2 创新点165-168
• 参考文献168-182
• 作者简历及在学研究成果182-186
• 学位论文数据集186

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本文编号：741671