D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.031 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2004 微生物浸出金川露天剥离低品位镍矿 李浩然)冯雅丽) 1)中国科学院过程工程研究所生化1程国家重点实验室，北京1000802)北京科技大学士木与环境工程学院，北京100083 摘要进行了金川露天剥离镍矿的生物浸出实验.证明金川露天剥离镍矿有价金属的浸出 是氧化亚铁硫杆菌直接浸出作用和自由菌产生的F间接浸出作用的联合：生长于液体培养 基中和物表面硫杆南化学行为的差异源于细菌表面存在蛋白质膜：浸出速率和菌种氧化 活性受吸附在尚相上和液相中细菌生长繁殖速率、浆质量浓度、pH值和Fe“的影响：Fe”的 添加可影响南种活性，抑制浸出的进行，且易在物表面产生沉淀，使浸出率降低 关键词露犬剥离镍：生物浸出：氧化亚铁疏杆菌：生物吸附特性 分类号TD925.5 氧化亚铁疏杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简 本研究所用氧化亚铁硫杆菌是从可山酸性 称T℉)对疏化矿具有的氧化分解作用通常被分为 废水中分离出来的，TF菌生长于Leathen培养基 三种：直接作用、间接作用和联合作用四，直接作 中，H由硫酸调节，在整个研究中使用驯化后 用指浸矿细菌附着石表面与刊矿石中的硫化刊 的T℉菌.露天剥离镍矿的氧化程度不同，粒度为 物发生作用使矿物氧化溶解：间接作用指矿石在 38-53μm,镍的品位为0.42%. 细菌代谢过程中所产生的硫酸高铁和硫酸作用 1.2仪器和步骤 下发生化学溶解作用，而反应所产生的硫酸亚铁 完成浸出实验的反应器是-个容积1000mL 又被细菌氧化成为硫酸铁，形成新的氧化剂，使 带有充气搅拌的容器.Leathen培养基（不加 这种间接作用不断进行下去：联合作用指细菌直 Fe(SOH,O)800mL,起始矿液的质量分数为 接作用和化学氧化间接作用共同存在的情况.在 1%~5%.先加硫酸将外部的氧化物学分解，反应 实际情况下直接作用和间接作用是同时存在的， 物用500rmin叶片搅拌器和1000mL/min空气连 不过有时以直接作用为主，有时又以间接作用为 续搅拌.当溶液的pH值不再升高时，将10mL含 主四.金川公司镍矿是多金属共生的大型硫化铜 T℉菌的培养液给入到液体介质中，菌种初始浓 镍矿，金属矿物以硫化物为主，金属氧化物次之. 度(1-~1.2)×102/m.金川露天剥离镍矿的质量浓 硫化矿物以镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿为主，其 度为10,30和50kgm3,浸出液起始pH=1.9,在生 次为墨铜刊、方黄铜矿等；金属氧化物以磁铁矿、 物浸出过程中，溶液pH基本不变，在一些实验 铬铁矿为主，其次为钛铁矿、赤铁矿.脉石矿物主 中，加入Fe(SO,以调节浸出液中Fe的质量浓 要为橄榄石、辉石、蛇纹石、透闪石、绿泥石、滑 度到0,1,3和6kg/m3.从反应器中取出5mL溶液 石，其次为斜长石、白云母、碳酸盐.露天剥离镍 祥品，用血球计数器直接测定液体样品中游离细 矿外部为氧化矿内部为硫化矿，采用疏酸加细菌 菌个数.此外，用原子吸收法分析液体样品中镍 氧化的浸出方法 的含量.用每一时刻溶液中的含镍量除以矿物浸 出前的含镍量，计算出镍的浸出率. 1实验材料与方法 11矿物和微生物 2实验结果与讨论 2.1电泳迁移率研究T℉菌的吸附特性 收稿日期2003-1202 李浩然男，34岁，副研究员 ★国家自然科学基金资助项HNo.20176061)和因家高技术研 以前研究表明：在有硫化矿存在的细菌生长 究发展项目ND.2001AA649040) 和生物浸出过程中，T℉菌吸附于矿物表面，这种6 6 2 第 卷 第 期 0 0 4 2 2 年 月 1 北 京 科 技 大 学 学 报 J a o u n r l o i f e s v n U r i yt o f s e i e n e c a n d 尧 l c b 】 o o n g y B e g i i j n V b l . 6 N 2 o . 6 e c D . 0 0 4 2 微生物浸 出金川露天剥离低 品位镍矿 李浩 然 ” 冯 雅丽 2 , l) 中 国科学 院 过 程工 程 研 究所 生 化工 程 国家重 点实验 室 , 北 京 10 0 0 8 0 2 )北京 科技 大学 士 木 与环境 工程 学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 进 行 了金 川露 天剥 离镍 矿 的生物 浸 出实验 . 证 明金 川露 天剥 离镍 矿有 价金 属 的浸 出 是氧化 亚铁 硫杆 菌 直接浸 出作用 和 自由菌 产生 的 F+es 间接 浸 出作用 的联 合 : 生长 于液 体培养 基 中和 矿物 表 面硫 杆菌化 学 行为 的差 异源 于细 菌表 面 存在 蛋 白质 膜 ; 浸 出速 率和 菌种 氧化 活 性受 吸 附在 固相 上和 液相 中细 菌 生长 繁殖速 率 、 矿 浆质量 浓度 、 p H 值和 eF +3 的影 响 : eF 3 十 的 添 加可 影 响菌 种活性 , 抑 制浸 出 的进行 , 且 易在 矿物 表面 产 生沉淀 , 使浸 出率降低 . 关 键词 露 大剥 离镍 矿 ; 生物 浸 出 : 氧化 亚 铁 硫 杆菌 ; 生物 吸 附特性 分 类号 T D 9 25 .5 氧化 亚 铁硫 杆 菌 ( hT ’lo b ac ’l lus fe or ox ida ns , 简 称 T )F 对硫 化矿 具有 的氧化 分解 作 用通 常被 分 为 三 种: 直 接作 用 、 间接 作 用 和联 合 作用 `1[ . 直 接 作 用 指浸 矿 细 菌 附着 矿 石表 面 与 矿 石 中的硫 化矿 物发 生作 用 使矿 物氧 化 溶解 ; 间接 作用 指矿 石在 细 菌代 谢 过 程 中所 产 生 的硫 酸 高 铁 和 硫 酸 作用 下发 生化 学 溶解 作用 , 而 反应 所产 生的硫 酸 亚铁 又被 细 菌氧 化 成 为硫 酸 铁 , 形成 新 的氧 化 剂 , 使 这种 间接 作用 不 断进 行 下去 ; 联 合 作用 指细 菌直 接 作用 和 化 学氧化 间接作 用共 同存在 的情 况 . 在 实 际情况 下 直接 作 用 和 间接 作用 是 同时存 在 的 , 不 过 有时 以直 接 作用 为 主 , 有 时又 以间接 作用 为 主 rZ] . 金 川公 司 镍 矿 是 多金 属 共 生 的大 型硫 化 铜 镍矿 , 金 属矿 物 以硫 化 物 为主 , 金属 氧化 物 次之 . 硫 化矿 物 以 镍黄 铁矿 、 磁 黄铁矿 、 黄铜 矿 为主 , 其 次 为墨铜 矿 、 方 黄铜 矿 等 ; 金 属氧 化 物 以 磁铁 矿 、 铬铁 矿 为主 , 其次 为钦 铁矿 、 赤铁 矿 . 脉 石矿 物 主 要 为橄 榄 石 、 辉 石 、 蛇 纹石 、 透 闪石 、 绿 泥石 、 滑 石 , 其 次 为斜 长 石 、 白云 母 、 碳酸 盐 . 露天 剥离 镍 矿 外 部 为氧 化矿 内部 为硫 化 矿 , 采 用硫 酸 加细 菌 氧 化 的浸 出方 法 . l 实验 材 料 与 方 法 1 . 1 矿 物和 微 生 物 本研 究 所 用 氧 化 亚铁 硫 杆 菌是 从 矿 山酸 性 废 水 中分 离 出来 的 . T F 菌 生长 于 L e at he n 培养 基 中 〔3 , , p H 由硫 酸 调节 . 在 整 个研 究 中使用 驯 化后 的 TF 菌 . 露 天 剥离 镍矿 的氧 化程 度 不 同 , 粒度 为 3 8一 5 3 林m , 镍 的品 位 为 0 . 4 2% . 1 . 2 仪 器和 步 骤 完成 浸 出实验 的反应 器 是一 个容 积 I O0 m L 带 有 充 气 搅 拌 的 容 器 . eL aht en 培 养 基 ( 不 加 F e ( 5 0 4 ) 2 · H Z O ) 8 0 0 m L , 起 始矿 液 的 质 量 分 数 为 1% 一 5% . 先加 硫 酸将 外 部 的氧 化物 学 分解 , 反应 物 用 s o r加i n 叶片搅 拌 器 和 10 0 m L加 i n 空气连 续搅 拌 . 当溶 液 的 p H 值不 再 升 高 时 , 将 10 m L 含 T F 菌 的培养 液 给 入 到液 体 介质 中 . 菌种 初 始浓 度 ( l 一 1 . 2) “ 10 12 m/ , . 金 川露 天 剥离 镍矿 的质 量浓 度 为 10 , 30 和 50 k g/ m 3 , 浸 出液起 始 p H 司 . 9 , 在 生 物 浸 出过 程 中 , 溶 液 p H 基本 不 变 . 在 一 些 实验 中 , 加 入 eF Z (s 0 4 ) 3 , 以调 节浸 出液 中 eF +3 的 质量 浓 度 到 0 , 1 , 3 和 6 k g/ n 1 3 , 从反 应 器 中取 出 s m L 溶 液 样 品 , 用 血 球计 数器 直接 测 定液 体样品 中游离 细 菌个 数 . 此外 , 用 原子 吸 收法 分 析液 体 样 品中镍 的含 量 . 用每 一 时刻 溶液 中 的含镍 量 除 以矿 物浸 出前 的含 镍 量 , 计 算 出镍 的浸 出率 . 收稿 日期 2 0 03 一 1 2刁2 李浩 然 男 , 34 岁 , 副研 究 员 * 国家 自然科 学基金 资助项 目困以 2 01 7 6 0 61 ) 和国家 高技术研 究发 展项 目困 。 之0 0 1A A 6 49 0 4 0 ) 2 实验 结 果 与 讨论 .2 1 电泳 迁 移率 研 究 T F 菌 的 吸附 特性 以前 研 究表 明 : 在 有硫 化矿 存 在 的细 菌生 长 和 生物 浸 出过 程 中 , T F 菌吸 附于 矿物 表面 , 这 种 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 06. 031