124 北京科技大学学报 第30卷 80 浸出过程中细菌生态监测结果表明，吸附在柱 70 内矿石表面的细菌数量的变化规律与浸出液中细菌 60 数量的变化规律是一致的：在接种初期数量少；随着 50 浸出时间的延长，细菌不停地繁殖、生长，并达到较 一。诱变菌 ·一驯化菌 高水平；继续延长浸出时间，细菌的数量基本保持在 20 这一最高水平上，柱内不同部位的矿石吸附的细菌 0 数量不同，矿柱的顶部和底部菌含量最多，中部菌含 20 40 6080100120140 浸出时间d 量最少；矿石粒度粗，菌吸附量少，矿石粒度细，菌吸 附量大，这是因为顶部和底部矿石的空隙度大，空 图7Z08090菌株与RetechⅢ菌株柱浸对比实验结果 气流通好，含氧浓度高，细菌容易繁殖、生长；矿石粒 Fig.7 Leaching efficiency comparison of Z08090 and Retech 度较粗，比表面积较小，细菌不易吸附在粗粒矿石表 能明显强于驯化菌Z08090的浸矿性能.首先表 面上，这也印证了前面所述的矿石破碎粒度越细越 现在浸液氧化还原电位值高，最高可达到600mV 有利于提高铜的细菌浸出率的结论 (SCE)以上；其次，浸出周期缩短，在铜浸出率 2.6生物柱浸液萃取电积实验 (RetechⅢ菌60.12%和Z08090菌60.44%)基本 生物柱浸液采用连续的二级萃取、一级反萃、萃 相同的情况下，浸出时间缩短l/2(RetechⅢ菌为53 余液返回浸出循环、反萃富铜液电积进行实验，结果 d和Z08090菌为98d);再次，诱变菌的铜浸出率 见表6和表7. 高，在浸出周期为114d,RetechⅢ菌铜浸出率就达 表6萃取一反萃实验结果 到75.87%，而Z08090菌在浸出周期121d,铜浸 Table 6 Test result of solvent extraction and stripping 出率也只有67.57%. Cu的质量浓度/(gL-) Cu萃取 名称 2.5柱浸过程中细菌活性与生态变化规律 萃取原液 萃余液 载铜有机相 率/% 在柱浸实验过程中对不同浸出条件下的细菌生 萃取 1.75 0.07 1.68 96.00 长情况，采用生物显微镜直接计数法对柱内不同部位 载铜有机相 贫有机相 反萃残液Cu反萃率/% 反萃取 矿石吸附的活菌数和不同浸出阶段浸出液中活菌数 2.30 0.20 35.20 91.30 进行检测，总结细菌生态变化规律，结果见表4和5. 表7电积铜品质分析结果（质量分数） 表4柱内不同部位矿石吸附的活菌数测定结果 Table 7 Results of product analysis for cathode copper % Table 4 Microbial population at the different positions of ore within a 类别 Cu Fe Pb Zn column 样品 99.97 0.002 0.002 0.002 0.001 柱内矿石部位 矿石吸附的活菌数/(10cm-2) 电铜标准大99.950.0040.0030.0050.002 上 47.0 中上 38.5 类别 Bi sb Sn 中下 34.4 样品 0.0015 0.0005 0.0015 0.0005 0.003 下 68.9 电铜标准0.0020.0010.0020.0020.004 表5不同浸出阶段浸出液中活菌数的测定结果 实验结果表明，浸出液中铜的回收可采用萃取 Table 5 Microbial population of leaching solution at different leaching 电积工艺实现，铜的二级萃取率为96.00%、一级 time periods 反萃率91.30%，电积铜质量符合GB/T467-1997 细菌数/(10mL- 浸出时间/d 级电铜标准，同时，由于萃余液返回浸出循环，浸 充气 不充气 出液中铜的回收率至少99.50%以上，加上浸出作 15 0(未接种) 0(未接种) 业中铜的浸出率为80.75%，因此，紫金山铜矿采用 16 0.8(接种) 0.8(接种) 20 2.7 1.9 生物堆浸一萃取一电积提铜工艺，铜的总回收率在 50 9.5 7.2 80.35%以上 80 8.5 6.0 105 7.5 5.6 3结论 121 7.8 5.6 (1)矿石破碎粒度是影响紫金山铜矿细菌浸铜图7 Z0809－O 菌株与 Retech Ⅲ菌株柱浸对比实验结果 Fig．7 Leaching efficiency comparison of Z0809－O and Retech Ⅲ 能明显强于驯化菌 Z0809－O 的浸矿性能．首先表 现在浸液氧化还原电位值高‚最高可达到600mV （SCE） 以上；其次‚浸出周期缩短‚在铜浸 出 率 （Retech Ⅲ菌60∙12％和 Z0809－O 菌60∙44％）基本 相同的情况下‚浸出时间缩短1／2（Retech Ⅲ菌为53 d 和 Z0809－O 菌为98d）；再次‚诱变菌的铜浸出率 高‚在浸出周期为114d‚Retech Ⅲ菌铜浸出率就达 到75∙87％‚而 Z0809－O 菌在浸出周期121d‚铜浸 出率也只有67∙57％． 2∙5 柱浸过程中细菌活性与生态变化规律 在柱浸实验过程中对不同浸出条件下的细菌生 长情况‚采用生物显微镜直接计数法对柱内不同部位 矿石吸附的活菌数和不同浸出阶段浸出液中活菌数 进行检测‚总结细菌生态变化规律‚结果见表4和5． 表4 柱内不同部位矿石吸附的活菌数测定结果 Table4 Microbial population at the different positions of ore within a column 柱内矿石部位 矿石吸附的活菌数／（107cm －2） 上 47∙0 中上 38∙5 中下 34∙4 下 68∙9 表5 不同浸出阶段浸出液中活菌数的测定结果 Table5 Microbial population of leaching solution at different leaching time periods 浸出时间／d 细菌数／（107mL －1） 充气 不充气 15 0（未接种） 0（未接种） 16 0∙8（接种） 0∙8（接种） 20 2∙7 1∙9 50 9∙5 7∙2 80 8∙5 6∙0 105 7∙5 5∙6 121 7∙8 5∙6 浸出过程中细菌生态监测结果表明‚吸附在柱 内矿石表面的细菌数量的变化规律与浸出液中细菌 数量的变化规律是一致的：在接种初期数量少；随着 浸出时间的延长‚细菌不停地繁殖、生长‚并达到较 高水平；继续延长浸出时间‚细菌的数量基本保持在 这一最高水平上．柱内不同部位的矿石吸附的细菌 数量不同‚矿柱的顶部和底部菌含量最多‚中部菌含 量最少；矿石粒度粗‚菌吸附量少‚矿石粒度细‚菌吸 附量大．这是因为顶部和底部矿石的空隙度大‚空 气流通好‚含氧浓度高‚细菌容易繁殖、生长；矿石粒 度较粗‚比表面积较小‚细菌不易吸附在粗粒矿石表 面上‚这也印证了前面所述的矿石破碎粒度越细越 有利于提高铜的细菌浸出率的结论． 2∙6 生物柱浸液萃取－电积实验 生物柱浸液采用连续的二级萃取、一级反萃、萃 余液返回浸出循环、反萃富铜液电积进行实验‚结果 见表6和表7． 表6 萃取－反萃实验结果 Table6 Test result of solvent extraction and stripping 名称 Cu 的质量浓度／（g·L －1） 萃取原液 萃余液 载铜有机相 Cu 萃取 率／％ 萃取 1∙75 0∙07 1∙68 96∙00 反萃取 载铜有机相 贫有机相 反萃残液 Cu 反萃率／％ 2∙30 0∙20 35∙20 91∙30 表7 电积铜品质分析结果（质量分数） Table7 Results of product analysis for cathode copper ％ 类别 Cu Fe Pb Zn Ni 样品 99∙97 0∙002 0∙002 0∙002 0∙001 电铜标准 ≮99∙95 ≯0∙004 ≯0∙003 ≯0∙005 ≯0∙002 类别 As Bi Sb Sn S 样品 0∙0015 0∙0005 0∙0015 0∙0005 0∙003 电铜标准 ≯0∙002 ≯0∙001 ≯0∙002 ≯0∙002 ≯0∙004 实验结果表明‚浸出液中铜的回收可采用萃取 －电积工艺实现‚铜的二级萃取率为96∙00％、一级 反萃率91∙30％‚电积铜质量符合 GB／T467－1997 一级电铜标准．同时‚由于萃余液返回浸出循环‚浸 出液中铜的回收率至少99∙50％以上‚加上浸出作 业中铜的浸出率为80∙75％‚因此‚紫金山铜矿采用 生物堆浸－萃取－电积提铜工艺‚铜的总回收率在 80∙35％以上． 3 结论 （1） 矿石破碎粒度是影响紫金山铜矿细菌浸铜 ·124· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷