中等嗜热菌强化镍黄铁矿浸出的研究

发布时间：2017-05-03 04:05

  本文关键词：中等嗜热菌强化镍黄铁矿浸出的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： Sulfobacillus thermosulfidooxidans为无机化能兼性自养菌，专性好氧，嗜酸，中等嗜热，最适生长温度50℃。能以Fe~(2+)、硫化矿为能源自养生长，以酵母提取物为能源异养生长，有酵母提取物存在时，可氧化元素硫，，在有机物存在的混合营养条件下该菌更易生长。S.thermosulfidooxidans在金属硫化矿物的浸出中起重要作用。 本论文选择混合营养条件，以亚铁离子为能源，在测定S.thermosulfidooxidans生长曲线的基础上，以Fe~(2+)的氧化表征细菌的生长规律，考察影响细菌生长及亚铁氧化的主要因素。实验结果表明，初始pH1.6、接种量10％、初始Fe~(2+)浓度50～100mM／l适宜细菌的生长及亚铁的氧化。 热力学及电化学分析表明，镍黄铁矿性质活泼，可进行简单酸溶。单矿物浸出实验证实，镍黄铁矿在酸性介质中自发分解，但浸出速度缓慢，8d仅浸出12.48％的镍；细菌的存在强化了镍黄铁矿浸出过程，添加酵母提取物8d浸出63.67％的镍，比无菌对照提高了55.63％。S.t菌浸出镍黄铁矿过程中，矿浆pH值、细菌接种量、矿浆浓度、酵母提取物用量是影响镍浸出率的主要因素。细菌浸出体系中，由于存在大量的NH_4~+，H~+，K~+，SO_4~(2+)，随着浸出过程的进行，镍黄铁矿溶解产生的Fe~(3+)易与上述离子发生反应生成黄钾铁矾类物质，覆盖在矿物表面，对浸出不利。X-射线衍射分析证实，细菌浸出过程中确实生成该类沉淀物。S.t菌在无氧条件下，可利用黄钾铁矾表面的Fe~(3+)作为最终电子受体，还原黄钾铁矾沉淀生长。当沉淀量较少时，生成的黄钾铁矾沉淀被S.t菌分解，对细菌浸出影响不大，但黄钾铁矾不能被完全还原，因而浸出过程中应尽量减少该沉淀的产生。 通过设计实验研究了S.t菌浸出镍黄铁矿的机理。研究表明S.t菌浸出镍黄铁矿单矿物过程中，细菌的直接侵蚀作用和高铁的化学氧化及酸浸作用同时发生，以细菌的直接侵蚀作用为主，高铁的化学氧化及酸浸作用是次要的。细菌扫描电镜照片证实浸出过程中细菌牢固吸附于镍黄铁矿表面。细菌对矿物的吸附具有选择性，细菌大多吸附于矿物颗粒裂缝及缺陷处。镍黄铁矿浸出前后矿物表面形貌变化表明，经细菌浸出后镍黄铁矿被严重侵蚀。 热力学及电化学分析表明，混合硫化矿物生物浸出过程中存在原电池效应。实验发现镍黄铁矿细菌浸出体系添加黄铁矿，加速了镍黄铁矿浸出过程。镍黄铁 昆明理工大学博士学广论文 中等嗜热菌强化镍黄铁矿浸出的研究 矿．黄铁矿混合矿浸出前后表面形貌观察及浸渣卜射线衍射分析结果证实细菌浸 出过程中镍黄铁矿优先选择溶解，黄铁矿则被阴极保护。 应用金川镍精矿进行了实际矿物细菌浸出实验，实验结果表明金川镍精矿易 浸出，无菌条件下，矿浆浓度二0，50，100浸出率分别为53．060，470，35．78％。； 细菌的加入加速了镍精矿的浸出。浸出过程中添加酵母提取物进一步改善了浸出 效果，2％矿浆浓度时6天浸出95石7％的镍。实际矿物比镍黄铁矿单矿物浸出效 果好。浸渣化学元素分析、浸出前后矿物表面形貌变化及浸渣卜射线衍射分析证 实金川镍精矿细菌浸出过程中由于原电池效应，镍黄铁矿、磁黄铁矿优先溶解， 黄铜矿、黄铁矿被阴极保护。此外，精矿含一定量的含镁碱性脉石，可为细菌生 长提供足够的镁离子，因此，培养基中不需额外补加含镁无机盐。
【关键词】：中等嗜热菌 Sulfobacillus thermosulfidooxidans 硫化矿物 热力学 电化学 镍黄铁矿 细菌浸出 机理
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TF18
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-51
• 第一章 文献综述51-68
• 1．1 生物湿法冶金研究与应用概况51-53
• 1．2 浸矿微生物种类及其应用53-59
• 1．2．1 硫杆菌属53-54
• 1．2．2 微螺菌属54-55
• 1．2．3 中等嗜热菌55-57
• 1．2．3．1 磺杆菌属55-56
• 1．2．3．2 Acidimicrobium ferrooxidans56
• 1．2．3．3 Thiobacillus caldus56-57
• 1．2．4 嗜热古细菌57-58
• 1．2．5 中等嗜热菌生物学特性及优越性58
• 1．2．6 中等嗜热菌浸出硫化矿的研究与应用概况58-59
• 1．2．7 中等嗜热菌浸出硫化矿的研究和应用前景59
• 1．3 微生物浸矿机理59-61
• 1．4 细菌浸镍研究与应用概况61-66
• 1．4．1 浸出机理研究61-63
• 1．4．2 浸出工艺研究63-65
• 1．4．3 浸出动力学及强化过程的研究65-66
• 1．4．4 应用概况66
• 1．5 论文研究的目的意义66-67
• 1．6 论文研究的内容67-68
• 第二章 实验材料与方法68-75
• 2．1 试验矿物68-71
• 2．1．1 镍黄铁矿纯矿物68-70
• 2．1．2 黄铁矿纯矿物70
• 2．1．3 金川镍精矿70-71
• 2．2 菌种及培养基71-72
• 2．3 实验仪器及设备72
• 2．4 实验方法72-73
• 2．5 分析检测方法73-75
• 2．5．1 细菌生理及形态特征的观察73
• 2．5．2 细菌的计数73
• 2．5．3 细菌的形态观察73
• 2．5．4 矿物表面形貌观察73-74
• 2．5．5 物相分析74
• 2．5．6 化学元素分析74
• 2．5．7 氧化还原电位的测定74-75
• 第三章 S．thermosulndooxidans菌生长行为的研究75-84
• 3．1 S．thermosul6dooxidans菌在不同底物上的生长特性75-77
• 3．1．1 培养条件75
• 3．1．2 生长特性75-77
• 3．2 细菌生长曲线的测定77-79
• 3．3 初始pH对细菌生长及亚铁氧化的影响79-80
• 3．4 接种量对细菌生长及亚铁氧化的影响80
• 3．5 初始亚铁浓度对细菌生长及亚铁氧化的影响80-82
• 3．6 本章小结82-84
• 第四章 镍黄铁矿生物浸出热力学分析84-98
• 4．1 Ni-Fe-S-H_2O系电位-pH图84-90
• 4．1．1 电位-pH图绘制原理84-85
• 4．1．2 Ni-Fe-S-H_2O系电位-pH图85-90
• 4．1．2．1 Ni-Fe-S-H_2O系电位-pH图的绘制85-87
• 4．1．2．2 Ni-Fe-S-H_2O系电位-pH图分析87-90
• 4．2 MeS-H_2O系电位-pH图90-96
• 4．2．1 MeS-H_2O系电位-pH图的绘制90-93
• 4．2．2 MeS-H_2O系电位-pH图的分析93-94
• 4．2．3 细菌浸出介质中可能发生的反应94-95
• 4．2．4 细菌浸出过程中表面沉淀的形成及控制95-96
• 4．3 本章小结96-98
• 第五章 S．t菌浸出镍黄铁矿单矿物的研究98-112
• 5．1 S．t菌的驯化98-101
• 5．1．1 S．t菌耐Ni~（2+）能力实验98-100
• 5．1．2 驯化菌、非驯化菌浸矿能力对比100-101
• 5．2 有菌及无菌对比实验101-102
• 5．3 pH值对浸出的影响102-106
• 5．4 接种量对浸出的影响106-107
• 5．5 矿浆浓度对浸出的影响107-109
• 5．6 酵母提取物添加量对浸出的影响109-110
• 5．7 本章小结110-112
• 第六章 S．t菌浸出镍黄铁矿机理研究112-124
• 6．1 细菌吸附实验112-113
• 6．2 细菌浸出过程中细菌吸附行为及特性113-114
• 6．3 Fe~（3+）的化学氧化114-115
• 6．4 细菌—矿物直、间接作用机理研究115-118
• 6．5 浸出率随时间的变化118-119
• 6．6 浸出前后矿物表面形貌变化119-120
• 6．7 浸渣X-射线衍射分析120-122
• 6．8 本章小结122-124
• 第七章 细菌浸出镍黄铁矿过程中的原电池效应124-130
• 7．1 原电池效应对镍黄铁矿浸出率的影响124-126
• 7．2 浸出前后矿物表面形貌变化126-127
• 7．3 浸渣X-射线衍射分析127-129
• 7．4 本章小结129-130
• 第八章 实际矿石浸出实验130-138
• 8．1 有菌无菌对比实验130-132
• 8．2 培养基组成对镍精矿细菌浸出的影响132-134
• 8．3 浸出渣分析134-136
• 8．3．1 浸渣化学元素分析134
• 8．3．2 浸出前后矿物表面形貌变化134-135
• 8．3．3 浸渣X-射线衍射分析135-136
• 8．4 本章小结136-138
• 第九章 结论138-142
• 参考文献142-152
• 致谢152-153
• 读博期间论文发表情况153

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