王中海等:微生物浸矿技术发展现状 式中,M代表Zn、Pb、Co、Ni等金属。2.2 微生物在浸矿过程中的间接作用

所谓间接作用,是指矿石在细菌代谢过程中所产生的硫酸高铁和硫酸的作用下发生氧化反应。在

2+3+

浸出体系中,细菌将Fe氧化为Fe;细菌氧化及矿物分解产生的Fe是氧化剂,可将硫化矿物进一步氧化分解。以黄铜矿为例

2+

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3+

2007年第8期

微生物堆浸的特点是规模大,浸出时间长。3.2 微生物槽浸

微生物槽浸是将所处理的矿石放入浸出池或浸出槽中,加入微生物浸出剂进行浸出,最后渗滤出浸出液并富集金属。

微生物槽浸工艺通常有两种操作方式。一种是在喷洒(连续或间断)浸出剂的同时连续排放浸出液,在矿层中不存留多余的溶液;另一种是在喷洒浸

(2)(3)

出剂时不进行排液,使浸出剂浸没矿石层并存留一段时间,然后再排放浸出液。3.3 微生物地浸

微生物地浸工艺也叫微生物溶浸采矿,该浸矿工艺通常是由地面钻孔至金属矿体,然后从地面将微生物浸出剂注入到矿体中,原地溶浸有用矿物,最后用泵将浸出液抽回地面,回收溶解出来的金属。进行微生物地浸时,为了使微生物在地下能正常生长并完成浸矿作用,除了要在浸出剂中加入足够的微生物营养物质以外,还必须通过专用钻孔向矿体内鼓入压缩空气,为微生物提供所需的氧和二氧化碳。

3.4 微生物搅拌浸出

微生物搅拌浸出一般用于处理富矿或精矿,通常是在浸出前先将待处理矿石磨到-0.074mm占90%以上的细度,然后放入多个串联起来的搅拌槽,加入微生物浸出剂进行浸出作业。

此工艺中,搅拌的一个作用是使矿物颗粒与浸出剂充分混合,增加矿粒与微生物的接触机会,提高浸出过程的传质效率;另一个作用是增加矿浆中的

(6)

空气含量,为微生物提供充足的氧和二氧化碳。4 微生物浸矿流程

一般说来,微生物浸矿的工艺流程

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,细菌在浸出过程中

3+

的间接作用可用以下反应式表示:

Fe

T.f菌

Fe,

4FeS2+15O2+2H2O=2Fe2(SO4)3+2H2SO4,CuFeS2+2Fe2(SO4)3=CuSO4+5FeSO4+2S,

(4)

其中式(2)、(3)代表产生Fe的过程;式(4)代表Fe作为氧化剂,将硫化矿物进一步氧化分解的过程。

2.3 微生物在浸矿过程中对电转换的促进作用

当两种静电位不同的矿物组分在浸出体系中互相接触时,会形成电对,其中静电位高的矿物充当阴极,静电位低的矿物充当阳极。细菌浸出过程中,两种起正负极作用的不同金属硫化矿与稀硫酸和硫酸铁溶液形成的电解液组成原电池,使硫化矿中的金属发生电转换,导致阳极矿物被氧化,细菌的存在则会加速这种电化学氧化过程。例如,对于由黄铁矿、黄铜矿组成的矿物体系,其阳极反应为CuFeS2=Cu+Fe+2S+4e,

其阴极反应为

O2+4H+4e=2H2O;

的黄铜矿的电化学氧化过程。3 微生物浸矿工艺

微生物浸矿工艺有堆浸法、地浸法、槽浸法和搅拌浸出法4种。

3.1 微生物堆浸

微生物堆浸通常是将所处理的大块矿石(未经破碎或经过1段破碎)堆置在不透水的斜坡地基上,形成矿石堆,然后在矿堆表面设置喷淋管路,向矿堆中连续或间断地喷洒微生物浸出剂进行浸出,并在地势较低的一侧构筑积液池收集浸出液。另外,还可利用微生物浸出剂在矿山附近形成的废矿堆上直接进行浸出,或利用微生物浸出剂直接从尾矿堆中浸出其中残留的金属。

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3+

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(5)

细菌的存在会加速阴极的氧得电子,从而强化阳极

包括原料

准备、浸出、固液分离、金属回收和浸出剂再生等5个主要工序。如图1为利用氧化亚铁硫杆菌浸出金属硫化矿的通用流程。

4.1 原料准备

此工序是对矿石进行微生物浸出前的准备作业,其目的是制备出与后续的浸出作业相适应的矿石原料。在堆浸和槽浸中,该工序包括配矿、破碎、堆矿和装矿;在搅拌浸出中则包括配矿、破碎和磨矿。4.2 浸出

浸出工序是微生物浸矿工艺流程中的核心部分。该工序包括微生物浸出剂的制备,粗矿块或细