低品位离子型稀土矿微生物菌种的选育及浸出实验

离子型稀土矿的稀土元素配分齐全且储量丰富,是我国重要的稀土来源。在发展绿色矿山和“双碳”背景下,生物冶金是处理低品位矿的重要工艺,而浸矿微生物的选育是工艺开发的基础。通过在南方某稀土矿区周边取样并培养获得了三组微生物,按照取样位置编号为H−1、H−2以及H−3,并对其进行高通量测序及浸矿实验研究。高通量测序结果表明,取得的微生物样品中假单胞菌、放线菌、不动杆菌、外愈杆菌以及微球菌占比较高,COG功能预测其具备浸出稀土元素的能力。利用这三组微生物对离子型稀土矿开展浸出实验发现,各组别微生物对于镧均具有浸出效果,其中H−1对镧的浸出率可达到61.42%,而相较于空白对照组,铈、钇均并无明显生物浸出作用;H−1及H−3对钕有一定的浸出作用,其中H−1对钕的浸出率可达到64.81%。证明了三组微生物在离子型稀土矿生物浸出中应用的可行性,为离子型稀土矿生物原位开采技术的开发提供了菌种基础和保障。

微生物矿化去除地浸采铀地下水中污染物的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial-induced Calcium Carbonate Precipitation,MICP)技术能较好地矿化去除地下水中的污染物。本文选用巴氏芽孢杆菌,分析其耐酸性以及对铀的耐受性,探究初始U(Ⅵ)浓度、Ca^(2+)浓度、pH值、菌液浓度和矿化作用时间等因素对MICP去除污染物的影响,揭示MICP矿化去污的机理。研究结果表明:巴氏芽孢杆菌在pH为4时具有较好的脲酶活性,可以适应含U(Ⅵ)浓度为100 mg·L^(-1)的地下水;当初始pH为4、铀浓度为50 mg·L^(-1)、Ca^(2+)浓度为8000 mg·L^(-1)、MICP矿化作用时间为48 h时,地下水中的U(Ⅵ)的去除率为61%、钙去除率为54%,但当初始pH升高到7时,U(Ⅵ)的去除率增加到91%。Ca^(2+)浓度的升高有助于MICP矿化去除地下水中的U(Ⅵ),但Ca2+浓度过高时其自身的被去除率相对较低。MICP矿化产物的成分为含铀的碳酸钙,其中,铀主要以共沉淀的方式被固定。

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。

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%。

某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究

为评估微生物浸出某铀矿石的应用前景,设计正交实验,在不同初始pH值、接种量、浸出时间和固液比条件下,分别开展了嗜铁钩端螺旋菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌浸出某铀矿石的研究。三株微生物对某铀矿石的最高浸出率均高于97%。浸出过程中,微生物浸出体系的pH值均呈下降趋势,Eh值均呈上升趋势。初始pH值、接种量、浸出时间和固液比四个因素对三株微生物的浸出均有影响,但对不同微生物浸铀的影响存在区别。影响嗜铁钩端螺旋菌浸出的主要因素是接种量,而嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌的浸出主要受初始pH值的影响。

某低品位黏土型锂矿石的焙烧——无酸浸出试验研究

云南某低品位黏土型锂矿石含锂0.147%,为探究低能耗、环保的开发利用工艺,采用新型焙烧助剂ASH开展了低温焙烧—无酸浸出的提锂工艺研究,并结合XRD、SEM-EDS等分析手段阐述了反应机理。试验结果表明,在试样与ASH质量比为1∶0.3、焙烧温度为400℃、焙烧时间为1.0 h,去离子水浸出时间为2 h、浸出温度为70℃、液固比为5 m L/g条件下,锂浸出率为83.81%。机理分析显示,焙烧—浸出前后,样品中主要矿物相未发生变化,但衍射峰强度降低;经焙烧—浸出后,浸渣表面均匀分布着裂纹和空隙,Al、Si、Fe、Ti含量均有所降低。说明ASH与矿物发生反应,破坏了矿物的表面结构,生成了可溶性盐Li-ASH。与传统焙烧—浸出工艺相比,本研究所采用的提锂工艺焙烧温度低、浸出时无酸,降低了生产能耗、简化了工艺流程,对同类型低品位黏土型锂矿的绿色高效开发利用具有重要借鉴意义。

红土镍矿酸浸渣综合利用进展

近年来随着不锈钢及新能源用镍需求的增长,红土镍矿湿法提镍工艺得到更多应用,相应的红土镍矿酸浸渣堆存量也迅速增加,对此类固废进行科学消纳和资源综合利用迫在眉睫。针对红土镍矿酸浸渣有害元素硫、有价金属铁含量高的特点进行综合利用新技术、新装备研究对红土镍矿湿法冶金工业的持续发展具有重要的理论和现实意义。主要介绍红土镍矿酸浸渣的湿法冶金形成过程及其成分组成和物理化学性质,较为系统地梳理了红土镍矿酸浸渣在尾矿坝堆积、地下压滤回填和深海填埋等直接处理方法,提取利用铁、铬、铝、稀土等有价金属资源,消纳制备硅藻土、陶粒、矿物纤维等建筑材料、制备锂电池电极、沸石等高附加值材料综合利用技术上的研究进展,展望了红土镍矿酸浸渣流态化提铁降硫技术及装备的发展前景。

某锂矿低温熟化—水浸提锂和提纯高纯石英新工艺

皖南低品位热液蚀变型锂矿Li_(2)O含量0.21%,属于新类型锂矿资源,主要矿物成分有长石、石英、白云母、绿泥石,锂主要以晶格形式赋存于锂绿泥石中。新工艺采用-1 mm原矿筛分,+0.425 mm粒级进入磨矿,制备-0.425+0.074 mm合格粒级。脱泥后合格粒级产品经磁选得云母精矿,非磁性物浮选得到长石精矿和石英精矿,长石精矿和云母精矿分别进行提锂,石英精矿进行酸处理提纯得高纯石英。将原矿筛出的-0.074 mm细泥、再磨产生的-0.074 mm细泥、合格粒级搅拌擦洗产生的-0.074 mm细泥,合并为总泥进行后续提锂。试验结果表明:总泥、云母、长石分别采用低温熟化—水浸工艺提锂,累计得Li_(2)O浸出率88.78%,酸浸后石英精矿含SiO_(2)99.942%,Fe 4.38 mg/kg,达到高纯石英低端产品要求,提锂后的长石和云母浸渣产率54.48%,可用于建筑材料。浸出前后样品的XRD和SEM分析表明,硫酸低温熟化破坏了锂绿泥石晶格结构,H+代替锂绿泥石中Li+,将锂释放出来。新工艺降低了磨矿成本,锂浸出率高,兼顾云母、石英、长石的回收,减少了尾矿排放,提高了低品位热液蚀变型锂矿的综合利用水平。

离子型稀土矿浸取剂阴离子对稀土和杂质铝浸出行为的影响

离子型稀土矿浸出过程常伴随杂质铝的浸出,这会增加后续除杂工序和成本,并造成稀土损失。为了保障稀土高效浸出的同时减少杂质铝离子的浸出,同时为离子型稀土矿绿色高效浸取剂的遴选提供方案,以不同阴离子体系(SO_(4)^(2−)、Cl^(−)、NO_(3)^(-)−和CH_(3)COO^(−))的铵盐和镁盐为浸取剂,考察了单一浸取剂浓度、液固比和流速及组合药剂对稀土和杂质铝浸出行为的影响。结果表明:随着浸取剂浓度、液固比的增加以及浸取剂流速的降低,稀土浸取率逐渐增大,不同阴离子对稀土浸出的促进效果为SO_(4)^(2−)>Cl^(−)>NO_(3)^(-)−>CH_(3)COO^(−),且镁盐的稀土浸取率高于铵盐。浸取剂中存在的乙酸根阴离子可以显著降低浸出液中的杂质铝浓度,在硫酸镁与乙酸镁组合药剂分步加药的最佳条件下,可获得稀土浸取率为97.36%、稀土离子质量浓度为706.34 mg/L、铝离子质量浓度为17.8 mg/L的浸出母液。

褐铁矿型红土镍矿中有价金属的酸浸工艺

镍是一种战略性稀有金属,从低品位红土镍矿中生产单质镍或镍的合金是解决镍铁合金需求的主要途径。采用盐酸选择性浸出印尼褐铁矿型红土镍矿中的有价金属,结果表明:当盐酸浓度10 mol/L,原料粒度74μm,浸出温度353 K,固液体积比1∶4,浸出时间120 min时,镍、钴、锰、铁和镁的浸出率分别为34.3%、90.67%、64.23%、76.46%和48.12%,且盐酸作为常见的工业副产品,易回收再生。镍、钴、锰的浸出动力学研究可知,其浸出过程不符合广泛采用的收缩核模型,而用Avrami方程进行拟合具有很好的线性,根据Arrhenius公式求得浸出过程中镍、钴和锰的表观活化能分别为7.96、4.00kJ/mol和4.98 kJ/mol,三者浸出的活化能值均介于4~12 kJ/mol范围内,且浸出温度对反应速率常数的影响并不明显,判断出镍、钴和锰的浸出过程受扩散条件控制。本研究结果可为褐铁矿型红土镍矿的高效开发利用提供理论参考。

锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的矿物学特征与环境活性

采用电感耦合(ICP-OES)、X射线衍射(XRD)、扫面电镜-能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)及差热差重(TG-DTA)等多种检测方法对锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的化学组成、粒度分布、物相结构等进行研究,并采用毒性浸出程序(TCLP)法考察其短期环境活性。研究结果表明:硫精矿1和硫精矿2主要以球状的单质硫存在,其中,少量硫精矿1以小颗粒的闪锌矿、黄铁矿等附着于块状的铁矾颗粒上,平均粒径为22.1μm;少量硫精矿2以块状的闪锌矿、黄铁矿和小颗粒存在,平均粒径为59.2μm。2种硫精矿在185~340℃时会剧烈燃烧,热稳定性较差。2种硫尾矿主要以块状的铅黄铁矾和黄钠铁矾存在,其中,硫尾矿1平均粒径为21.1μm;硫尾矿2含一定的赤铁矿(16.86%),平均粒径为5.3μm。硫精矿和硫尾矿中锌和镉元素在弱酸条件下不稳定,硫尾矿1中锌和镉的浸出量分别超标1.93倍和2.50倍;硫精矿2的分别超标2.03倍和6.56倍,硫尾矿1的分别超标3.46倍和5.94倍,硫尾矿2的分别超标11.10倍和8.28倍。

溶液pH值对浸矿微生物活性及浸出速率的影响研究

研究了从紫金山铜矿生物堆浸矿堆中分离到的浸矿微生物，在不同的初始培养基pH（1．0～3．0）下的活性和在不同初始培养基pH（1．4—4．5）下对紫金山硫化铜矿石的浸出规律。结果表明，生长稳定后初始pH值小于1．8的溶液的pH值稳定在1．6左右，而初始pH值大于2．2的溶液的pH值稳定在1．9左右。而不同初始pH（1．4～4．5）的浸矿实验表明，适于该浸矿微生物浸矿的最佳pH值在1．8～2．3之间，最终矿浆电位与铜的浸出率存在一定的线性关系。

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。

微生物浸矿技术发展现状

概述了微生物浸矿技术在国内外的应用现状,总结了目前所提出的微生物在浸矿过程中的主要作用机理,介绍了微生物浸矿的4种工艺和一般流程,对微生物浸矿技术的前景进行了展望。

一株浸矿微生物的筛选及对铝土矿的除铁效果

除氧化亚铁硫杆菌能够浸出金属硫化矿外,其它一些微生物也可以浸出非硫化物中的一些金属元素。在本次研究中,从铝土矿山筛选到一株真菌,编号CSJ-13#。该菌株的最适生长温度为30℃,好气生长。在以蔗糖为发酵底物的液体培养基中生长7 d,培养基的pH值由初始的6.83下降到1.87,经检测培养液中的草酸含量大于4.5 g/L,说明CSJ-13#菌株具有较强的产生有机酸的能力。在反应温度85℃、反应时间6 h的条件下,用CSJ-13#发酵液浸出含铁铝土矿,矿样中Fe2O3的含量由4.96%下降到2.87%;在CSJ-13#发酵液中添加2%的H2SO4制备成pH值为0.5左右的浸矿剂后再浸出矿样,可以浸出矿样中92.03%的杂质铁,矿样中Fe2O3的含量降到0.39%。经检测,除铁后矿样中含铝矿物晶体结构没有被破坏。研究结果表明CSJ-13#菌株对铝土矿具有较好的浸矿除铁效果。

微生物浸矿机理和影响因素探讨

总结了微生物浸矿机理,探讨了微生物浸铀与铀矿石矿物学之间的关系,探讨了微生物性质、矿石性质、温度、pH、离子浓度、通气量、培养基、光线、介质的电位、催化剂等对细菌浸矿的影响。

蛇纹石尾矿中钴和镍的微生物浸取效果

蛇纹石尾矿是蛇纹石矿选矿加工过程中剥离下来的尾渣,以粉料为主。据统计我国目前年产蛇纹石34万t,年产尾矿816～918万t(檀竹红,2007)。该尾矿占用大量土地、破坏土壤。

机械力化学浸出法从氧化锌矿中高效浸出锌

以篮式研磨机为机械力化学活化设备对我国兰坪地区低品位氧化铅锌矿进行研究,提出将研磨与NaOH溶液浸出过程相结合浸出锌的机械力化学浸出(MCL)工艺。研究浸出温度、NaOH浓度、浸出时间、液固比和搅拌速度对锌浸出率的影响。实验结果表明,在最佳浸出条件下,采用MCL工艺锌的浸出率达到92.3%,比常规搅拌浸出(CSL)工艺的高7.2%,且两种工艺的能耗相差不大,证明了MCL工艺的优越性。通过对原矿进行锌物相分析以及对最佳条件下不同工艺浸出渣进行XRD、SEM-EDS、EPMA和粒度等分析,研究机械力化学活化的强化机理。

微生物浸矿技术在处理低品位铜矿中的现状及发展趋势

介绍了国内外微生物浸矿技术的发展和应用现状、浸矿微生物的种类和特性、浸矿机理,并对微生物浸出技术处理低品位铜矿石的发展趋势进行了展望。

金川低品位镍矿资源微生物浸出研究

金川低品位镍矿资源———贫矿和尾矿具有良好的生物可浸性 ,尾矿比贫矿更容易浸出。采用以氧化亚铁硫杆菌为主的混合浸矿菌株浸出金川尾矿 ,镍、铜、钴浸出率分别可达 87 84%、84 0 5 %和86 35 % ;贫矿细菌浸出 ,镍、铜、钴的浸出率分别达到 88 78%、47 68%和 65 65 %。针对金川矿石碱性脉石多 ,导致普通T·f菌浸出过程中耗酸量大、pH值不稳的特点 ,采用诱变技术选育了耐高pH值的浸矿菌株。该菌株应用于金川尾矿和贫矿浸出 ,浸出指标接近普通T·f菌浸出指标 。