相山铀矿及其伴生稀土资源生物浸出研究

为了对相山铀矿伴生稀土资源进行有效的经济开发,研究了利用一株全新的具有特异性铀识别能力的微杆菌Microbacterium sp.6-1对相山富稀土铀矿石进行浸出。结果表明:该株微杆菌可定向附着在含铀矿物表面,高效浸出铀元素及伴生稀土元素。在30 d内可浸出原岩约81%铀元素和约62%稀土元素,且能进一步富集浸出液中重稀土元素。研究结果对综合开发铀-稀土伴生矿资源具有重要参考意义。

磁黄铁矿及共伴生有价金属生物浸出研究进展

为了更好地解决磁黄铁矿及共伴生有价金属高效绿色回收利用的问题,本文对磁黄铁矿及共伴生有价金属的生物浸出研究进展进行总结。首先,分析了磁黄铁矿的化学可浸性;其次,介绍了磁黄铁矿生物浸出过程及机理;最后,总结了菌种类型及选育驯化、接种量、pH、矿浆浓度和矿石的预处理等对生物浸出工艺的影响,分析了磁黄铁矿中镍和金等共伴生金属的回收工艺。研究结果表明:磁黄铁矿在酸性条件下的氧化主要在于表面富硫层的循环反应;磁黄铁矿的生物浸出主要有间接作用、间接接触作用和直接接触作用3种机理,浸出反应的本质为铁硫的氧化,原电池效应、细菌产生的胞外聚合物(EPS)、铁矾及硫钝化层对生物浸出也有着重要的影响;不同菌种对磁黄铁矿的浸出效果不同,适当提高细菌接种量、降低矿浆浓度、保持较低的pH、对选用菌种的驯化以及使用硫酸对脉石进行预处理,能够提高磁黄铁矿生物浸出的效果;磁黄铁矿的生物浸出对其伴生的镍、钴和金等有价金属具有良好的浸出效果,浸出率均可达80%以上。未来对磁黄铁矿生物浸出的研究重点在于调控钝化层、通过各种调控手段抑制或控制表面钝化层的生成、生物浸出液中铁含量的平衡调控及铁的资源化、高值化利用,并逐步将实验室研究成果应用于工业生产。

可见光和银离子对p型和n型黄铜矿生物浸出的影响机理

研究可见光和银离子(Ag^(+))对嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出p型和n型黄铜矿(黄铜矿A和黄铜矿B)的不同影响及机理。通过霍尔效应试验、生物浸出试验、X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对黄铜矿的半导体性质、生物浸出行为、表面形貌、主要物相和表面物种进行分析。实验结果表明,黄铜矿A比黄铜矿B具有更高的载流子浓度和更大的载流子迁移率,因此其溶出速率更快。生物浸出24 d后,当光照和Ag^(+)同时存在时,黄铜矿A的铜浸出率为91.05%,比黄铜矿B的铜浸出率(73.19%)高17.86%。显然,可见光和Ag^(+)对黄铜矿A生物溶解过程的促进作用强于黄铜矿B,这主要归因于黄铜矿A具有更高的载流子迁移率。此外,在光照影响下,黄铜矿表面电荷转移加快,导致Ag2S积累增多(特别是黄铜矿A),从而导致钝化层致密结构被破坏,钝化效果降低,黄铜矿溶解加速。

微生物浸出及回收稀土研究进展

稀土是不可或缺的战略资源,广泛应用于国防技术、航天工程等高科技领域。传统的稀土冶炼及回收工艺成本高且易产生环境污染。微生物技术具有绿色、经济等特点,在浸出及回收稀土方面具有较大的发展潜力。对利用微生物从独居石、氟碳铈矿、尾矿及电子废弃物等中浸出及回收稀土的相关研究进行了概述和总结。结果表明:微生物主要通过两种方式浸出稀土:一是代谢产生有机酸释放出H+酸解稀土矿物;二是有机酸提供的有机配体以及微生物产生的铁载体等与稀土络合,加速稀土溶出。此外,微生物细胞表面结构中及胞外聚合物中常含有羧酸基和磷酸基等基团,易吸附稀土离子,有利于从溶液中回收稀土。微生物产生有机酸的种类及浓度、铁载体、浸出体系pH、矿浆浓度、温度等可显著影响微生物浸出及回收稀土效率。

利用生物浸出技术从固废中回收稀有金属的研究进展

稀有金属支撑着各国经济的发展和高精尖技术的进步,我国稀有金属储量大、原矿品位高,但分布稀散、人均可利用量少且提取率较低。富矿资源的消耗并不能完全满足工业生产需求,因此从低品位矿石中提取或从废矿、废弃物中回收稀有金属已成为目前研究的热点。固废的堆积严重影响地下水和表层土壤的酸碱平衡、造成严重的重金属污染、破坏生态系统原有的稳态结构。研究表明固废中富集了大量稀有金属元素,利用生物浸出技术从固废中浸提稀有金属可以极大提高固废附加值。本文介绍了多种常见固废的产量和理化性质、生物浸出机理、分类和工艺,并总结了常见固废生物浸出技术的研究进展。结果发现,目前的固废生物浸出技术仍存在智能化水平低、短期收益低、周期长、工艺链路复杂等诸多问题,有新型浸矿菌种的选育、微生物对固废的适应性、针对单一元素特异性浸提的难点和突破点,并提出了向新质生产力靠拢、发展智能化生物浸出技术、优化工艺结构的一系列建议。固废的综合利用仍处于不断发展的阶段,研究开发资源节约型、环境友好型的生物浸出技术对稀有金属资源的高效利用有重要意义。

响应面法优化间接生物浸出铜钴矿中有价金属的工艺参数

在生物浸出铜钴矿的基础上,采用生物活性沥浸液为浸出剂和响应面法优化浸出工艺参数以实现铜钴矿的高效生物浸出。菌液体系包含氧化硫硫杆菌,氧化亚铁硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌的混合体系。经30组实验结果统计分析发现,显著影响铜钴矿中Cu和Co浸出的因素为温度、固液比、初始pH、转速,以及温度-固液比、固液比-初始pH、固液比~2和初始pH~( 2)的交互影响,而显著影响Fe浸出的因素为温度、固液比、初始pH和固液比~2的交互影响。此外,针对生物浸出铜钴矿中Cu、Co和Fe浸出率的3个预测模型R~2分别为0.986 4、0.968 7和0.938 1,表明预测模型具有较高真实性。最终,铜钴矿的最优生物浸出参数为温度47.08℃、固液比1.17%、初始pH 0.81、转速120 r/min。在优化条件下,预测值分别为Cu 99.36%、Co 91.87%、Fe 88.43%,浸出24 h后实测值分别为100%、96.53%、86.11%。

稀土钇生物浸出研究进展

综述稀土钇(Y)在自然界的赋存状态及分布情况、主要的化学提取与生物提取方法,并从稀土钇生物浸出(微生物吸附、微生物代谢物浸取)、稀土钇对微生物的影响等方面探讨稀土钇与微生物之间的关系。生物法提取稀土钇前景广阔,但仍然面临着优势浸矿菌株匮乏、矿物-微生物互作机制尚不明确等诸多问题,在此基础上进一步提出建立高通量浸矿微生物筛选和功能菌种快速识别方法、加强微生物与钇在分子水平上的相互作用机制和微生物对钇元素的选择性浸出研究、推广微生物代谢产物生物浸取,优化原位浸提工艺技术等建议,期望能对我国钇资源的设计开发提供参考。

微生物浸出技术应用于废线路板金属资源化利用的研究进展

废线路板(WPCBs)由有机环氧树脂、贱金属和贵金属组成,具有回收价值高、污染重、处理难度高等特点,因此其资源化处理处置备受关注。以废线路板为例,本文综述了微生物浸出技术在其金属回收方面的应用研究,包括微生物种类(嗜酸菌、真菌和产氰微生物)、浸出机理和优化浸出工艺方法等。微生物浸出技术是未来值得深入研究和工程应用的技术,能有效回收稀贵金属,降低治理成本,提高工艺的经济性。

生物浸出技术及其应用研究进展

综述了生物浸出过程中浸矿微生物的分类,包括：中温菌、中等嗜热菌和极端嗜高温菌及氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁微螺菌,重点综述了生物浸出技术及其应用的研究进展,最后对生物浸出技术的发展方向进行了展望。

微生物浸出中微生物-矿物多相界面作用的研究进展

微生物浸出体系涉及微生物-矿物、矿物-矿物、微生物-溶液-矿物-气相等多相界面作用。综合国内外文献报道,针对矿物-水、微生物-矿物和矿物-矿物界面,较全面的阐述了多相界面作用的影响因素、作用机理及其在生物冶金中的应用。最后根据目前研究现状提出了近期微生物-矿物多相界面作用的研究趋势。

中心复合设计针铁矿法从含钴生物浸出液中除铁

在单因素实验的基础上，研究操作过程各因素对除铁率及钴回收率的影响，并采用中心复合设计实验方法对除铁过程进行优化建模。结果表明：部分水解针铁矿法（即E.Z针铁矿法）适用于含钴生物浸出液的除铁过程，得到的数学模型与实验结果具有较高吻合度，偏差的绝对值小于1%。该模型的方差分析结果显示，在 pH 值为3.5~4.5的范围内，除铁率的主要影响因素为温度、晶种量及其交互作用，而pH值与晶种量之间的交互作用对除铁率的影响可被忽略；钴回收率的主要影响因素为 pH 值及 pH 值与晶种量之间的交互作用。该模型可用于生产中针铁矿除铁过程控制参数的优化。

紫金山铜矿生物浸出过程酸平衡分析研究

生物浸出过程中,矿石溶解、环境蒸发和工程渗漏等因素都会导致酸的消耗;同时,高铁的水解反应、矿石中某些金属硫化物(如黄铁矿)在细菌浸出时均会产酸,此外,萃余液还会带入一定量的酸。酸的产耗平衡问题不仅与矿物的氧化分解及浸出率息息相关,还会影响浸矿细菌的生长繁殖以及后续萃取与电沉积工艺的进行。针对紫金山铜矿生物浸出过程,考察各种矿物的产耗酸的情况,并模拟特定的工业环境和工艺条件,进行酸平衡理论分析和计算。通过工业实践,发现浸出1t矿石,产酸量为13.589kg,耗酸量为10.597kg,从而得到酸过剩量为2.992kg.t-1矿石。

黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化研究进展

黄铜矿生物浸出过程中会生成元素硫及其他含硫中间产物和衍生物,它们对黄铜矿溶解产生钝化或促进作用。研究黄铜矿生物浸出过程的硫形态转化,可以有效了解阻碍或促进黄铜矿生物浸出的关键物质形态以及影响这些形态形成的机制,从而为进一步了解黄铜矿的钝化机制、揭示黄铜矿的溶解机制奠定理论基础。介绍了黄铜矿生物浸出过程产生的含硫中间产物和衍生物及其硫形态转化研究的进展。

绢云母对黄铜矿微生物浸出的影响

采用以Acidithiobacillus ferrooxidans为主的混合菌,研究绢云母对微生物浸出黄铜矿的影响。结果表明,铜的浸出率随着绢云母粒度的减小而增加,随着绢云母质量分数的增加而呈先升高后降低的趋势。在添加粒度为-33μm、质量分数为5.0%的绢云母时,铜的最高浸出率为54.88%,比不添加绢云母时的铜浸出率提高了约12%,表明绢云母能促进黄铜矿的微生物浸出。绢云母的加入可使浸出体系pH值降低,最终pH值低于1.22。在浸出过程中,新生成的物质主要是铵黄铁矾,它覆盖于黄铜矿的表面,对微生物浸出铜有一定的阻碍作用。

金属硫化物矿物生物浸出过程中Fe^(3+)的作用

研究了氧化亚铁硫杆菌 (简称T .f菌 )对金属硫化物矿物生物浸出过程中Fe3 + 的作用·结果表明 ,在浸出的初始阶段 ,Fe3 + 的化学氧化作用是主要的 ;但在整个金属浸出过程中 ,Fe3 +的化学氧化作用是很有限的 ;Fe3 + 对T .f菌有一定的抑制作用 ,降低了它们对液相中Fe2 + 的氧化能力 ;Fe3 + 及其沉淀使细菌在固体矿物颗粒表面的吸附量减少 ,降低了吸附细菌的活性 ,从而影响了细菌的直接氧化浸出作用·

黄铜矿生物浸出中钝化现象研究进展

随着矿产资源的日益贫化,传统的矿物加工及其后续的火法冶炼技术在处理矿物时存在不少弊端,生物浸出技术以其反应温和、对环境友好、能耗低、流程短等优点被各国广泛研究。常温生物堆浸技术业已在硫化铜矿(次生)的开采中实现大规模商业化应用,效果良好。但是,在铜资源主体-黄铜矿的生物浸出研究中,研究者发现常温菌难以获得较高的浸出速率,即所谓的钝化现象,以黄钾铁矾钝化,硫层钝化,多硫化物钝化3种现象最为普遍。为了防止黄铜矿生物浸出过程中钝化现象的产生,提出了Ag+催化、Fe2+和Cu2+催化、嗜热嗜酸菌浸出等有效措施。本文介绍了国内外生物湿法冶金工作者在黄铜矿生物浸出过程中钝化方面的研究进展。

晶体结构对黄铜矿、黄铁矿生物浸出差异性影响

在对黄铜矿、黄铁矿晶体结构差异性分析的基础上,研究在相同生物浸出条件下晶体结构对两矿物浸出速率及浸矿用菌种群落演替规律的影响,并对其产生原因进行分析。结果表明:黄铜矿晶胞中单位结构基元内不同结合方式原子间浸出难易程度不同,导致黄铜矿生物浸出速率随浸出时间的延长而不断降低;黄铁矿晶胞内各原子间结合方式单一,因而其浸出速率基本稳定。两矿物浸出过程中浸矿用菌种群落演替规律存在差异,在黄铜矿生物浸出过程中,Leptospirillum ferriphilum(L.f)由优势菌(占98%以上)转为劣势菌(占37%);在黄铁矿生物浸出过程中,L.f始终为优势菌(占90%以上)。由于L.f对Fe2+供应较敏感,因而两矿物晶体结构不同所决定的Fe2+供应差异是浸矿用菌种群落演替差异产生的根本原因。

黄铁矿对砷黄铁矿生物浸出的影响

为探明黄铁矿在砷黄铁矿生物浸出过程中的作用与影响,选择纯黄铁矿和砷黄铁矿组成的矿浆浸出体系,考察黄铁矿和砷黄铁矿质量比以及黄铁矿粒度对体系中砷的浸出率以及砷的氧化状态的影响。结果表明:砷的浸出率随黄铁矿与砷黄铁矿质量比的增加而升高,随黄铁矿粒度的增加而减少。当黄铁矿的粒度小于74μm、黄铁矿与砷黄铁矿质量比为10:2时,砷的最高浸出率为97.7%,比不添加黄铁矿时砷的浸出率提高了约43.18%。且黄铁矿可以加速As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ),降低矿浆对细菌的毒害,使生物浸出体系细菌密度提高、pH下降、氧化还原电位φh升高并与砷黄铁矿形成原电池效应,从而促进砷黄铁矿的浸出。

氧化亚铁硫杆菌胞外多聚物在生物浸出中的作用

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans,T.f)是一种重要的浸矿微生物。它与矿物的界面作用机理是复杂的,涉及物理化学的和生物化学的参数。本文运用电镜细胞化学方法对氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)的胞外多聚物(EPS)的脂类、多糖、蛋白质等生物大分子以及铁离子进行了研究,并探讨了EPS与吸附、生物膜形成的关系以及生物膜在浸矿过程中的作用。

生物浸出低品位镍铜硫化矿

阐述了氧化亚铁硫杆菌 (TF5)和氧化硫硫杆菌 (TT)浸出金川低品位镍铜硫化矿的机理、过程动力学、工艺条件和反应工程。研究表明 ,含镍磁黄铁矿的细菌浸出以细菌氧化生成的Fe3 +的作用为主 ,浸出速率受表面反应控制 ;镍黄铁矿的细菌浸出以矿物表面吸附菌的作用为主。细菌对Mg2 +离子的耐受浓度因驯化而提高 ,极限浓度可达 15～ 2 0g/L。低品位镍铜矿的细菌浸出过程中 ,pH控制、细菌的初始接种量、矿浆浓度及TF和TT的混合比是影响镍、铜、钴等有价金属元素浸出速率和最终浸出率的主要因素。优化条件下气升式和搅拌式反应器中试验表明 ,优化条件下 ,在生物浸出低品位镍铜硫化矿 ,镍浸出率可达到 92 %～ 94 % ,铜达 4 8%～ 50 % ,钴达 88%～ 91%。