尹升华等：次生硫化铜矿制粒试验 ·1129· FeS047H,044.20gL-1. 定装置平台上，向矿团缓慢施加压力直至矿团破裂， 1.2试验方法 矿团抗压强度值即为矿团破裂时显示的压力值. 本试验采用酸法制粒20.所用矿石主要为次 2结果与讨论 生硫化铜矿，含有少量氧化铜矿、氧化钙以及氧化 镁.制粒过程中添加适量稀硫酸，与矿石中的产气 2.1制粒黏结剂的选择 物质发生反应，同时在矿团内部生成沉淀，反应过程 本试验选择了SFS-0、SFS-1、SFS-2,SFS-3、水 如式(1)~(2)所示，以增强矿团内部强度，防止制 泥、硅酸钠、半水石膏以及阳离子型聚丙烯酰胺8种 粒后由于酸浸导致矿团中含有各种脉石矿物与酸反 制粒黏合剂.称取8份质量为200g的矿粉，分别向 应生成气体，致使矿团内部孔隙变大，降低矿团 矿粉加入8种占矿粉质量分数为5.0%的制粒黏结 强度 剂，设定塑料制粒圆盘倾角和转速分别为20°以及 Ca0+H,S0,→CaS0,↓+H20 (1) 600r·min'.控制制粒时间为10min,制粒过程的 Mg0+H2SO,→MgS04↓+H,0 (2) 喷水量占矿粉质量分数为30%. 在自制直径为300mm的塑料制粒圆盘中进行 试验结果显示，添加不同黏合剂制粒后矿团的 制粒.塑料制粒圆盘倾角和转速可调，设定初始制 平均粒径由大到小排序依次为：SFS-2(11.41mm)、 粒倾角和转速为20°和600r·min1.按比例将不同 SFS-3(10.93mm)、水泥(9.32mm)、SFS-1(8.61 粒径的可矿石与制粒黏结剂加入到塑料制粒圆盘中， mm)、SFS-0(8.29mm)、半水石膏(8.08mm)、硅酸 混酸喷水制备湿矿团. 钠(7.90mm)以及阳离子型聚丙烯酰胺(6.96mm). 1.3分析检测方法 1.3.1矿团湿强度测定 当添加的黏合剂为SFS-2时，相同的制粒条件下， 将干燥后的矿团，质量为M1,放置于烧杯中加 矿粉黏合效果最佳.当添加的黏合剂为阳离子型聚 水直至淹没，浸泡24h.然后将矿团从烧杯中取出， 丙烯酰胺时，矿粉黏合成团效果最差 对烧杯底部残余的矿粉经过干燥后称重得到质量为 由于本试验所用次生硫化铜矿工业生产中多采 M2,则得到湿强度S计算公式如下 用酸性条件下生物浸矿提取铜金属，所以本试验矿 团使用酸浸的方法测量矿团维持完整状态时间，将 S= M1-M2 M, ×100% (3) 固化48h后的矿团放入烧杯中，加入使用稀硫酸调 1.3.2矿团抗压强度测定 节pH值为2.0的酸性溶液至矿团全部浸没，观察 使用全自动压力试验机测定矿团抗压强度，设 和记录矿团形态以及破裂所需要的时间，结果如 定加载速率为0.20kN·s1.将矿团放置在压力测 表3所示 表3不同黏结剂矿团完全破裂所需时间 Table 3 Break time of aggregation with different binders d SFS-0 SFS-1 SFS-2 SFS-3 水泥 硅酸钠 半水石膏 阳离子型聚丙烯酰胺 <8 <10 >20 >20 <16 <3 <2 <3 由表3可知，添加SFS-0和SFS-1作为黏结剂 的黏结剂进行细菌接种试验，考察黏结剂对细菌生 所制矿团在酸性溶液中浸泡时间不超过10d全部 长活性的影响.接种试验采用9K培养基作为基底， 破裂，以硅酸钠、半水石膏和阳离子型聚丙烯酰胺为 装液量200mL,黏结剂浓度为5gL-1,pH值调节至 黏结剂所制矿团不超过3d完全破裂，以水泥为黏 2.0,细菌接种量为30mL,放置于恒温30℃、转速 结剂所制矿团不超过16d完全破裂，而利用SFS-2 l50rmin-摇床中.黏结剂对细菌生长活性的影响 和SS-3作为黏结剂所制矿团在酸性溶液中浸泡 结果如图1所示. 时间超过20d,在烧杯底部只残余少量从矿团上脱 由图1可知，不同培养基底下细菌培养试验中 落的矿粉，矿团基本维持浸泡前的形态 细菌数量峰值无显著区别.含有9K培养基以及含 2.2黏结剂对细菌群落影响 有9K和SFS-2培养基中细菌数量均呈现出细菌数 根据矿团酸浸完全破裂所需时间、黏合剂材料 量先降后升最终趋于稳定的趋势.由于细菌接种对 价格以及易得性经过初步比较，选定SFS-2作为本 环境具有适应期，所以接种试验前期细菌数量下降. 试验黏合剂.基于本试验采用细菌浸矿，对所选用 在以9K和SFS-2为培养基底的试验组中，由于添尹升华等: 次生硫化铜矿制粒试验 FeSO4·7H2O 44郾 20 g·L - 1 . 1郾 2 试验方法 本试验采用酸法制粒[20] . 所用矿石主要为次 生硫化铜矿,含有少量氧化铜矿、氧化钙以及氧化 镁. 制粒过程中添加适量稀硫酸,与矿石中的产气 物质发生反应,同时在矿团内部生成沉淀,反应过程 如式(1) ~ (2)所示,以增强矿团内部强度,防止制 粒后由于酸浸导致矿团中含有各种脉石矿物与酸反 应生成气体,致使矿团内部孔隙变大,降低矿团 强度. CaO + H2 SO4寅CaSO4引 + H2O (1) MgO + H2 SO4寅MgSO4引 + H2O (2) 在自制直径为 300 mm 的塑料制粒圆盘中进行 制粒. 塑料制粒圆盘倾角和转速可调,设定初始制 粒倾角和转速为 20毅和 600 r·min - 1 . 按比例将不同 粒径的矿石与制粒黏结剂加入到塑料制粒圆盘中, 混酸喷水制备湿矿团. 1郾 3 分析检测方法 1郾 3郾 1 矿团湿强度测定 将干燥后的矿团,质量为 M1 ,放置于烧杯中加 水直至淹没,浸泡 24 h. 然后将矿团从烧杯中取出, 对烧杯底部残余的矿粉经过干燥后称重得到质量为 M2 ,则得到湿强度 Sm计算公式如下. Sm = M1 - M2 M1 伊 100% (3) 1郾 3郾 2 矿团抗压强度测定 使用全自动压力试验机测定矿团抗压强度,设 定加载速率为 0郾 20 kN·s - 1 . 将矿团放置在压力测 定装置平台上,向矿团缓慢施加压力直至矿团破裂, 矿团抗压强度值即为矿团破裂时显示的压力值. 2 结果与讨论 2郾 1 制粒黏结剂的选择 本试验选择了 SFS鄄鄄0、SFS鄄鄄1、SFS鄄鄄2、SFS鄄鄄3、水 泥、硅酸钠、半水石膏以及阳离子型聚丙烯酰胺 8 种 制粒黏合剂. 称取 8 份质量为 200 g 的矿粉,分别向 矿粉加入 8 种占矿粉质量分数为 5郾 0% 的制粒黏结 剂,设定塑料制粒圆盘倾角和转速分别为 20毅以及 600 r·min - 1 . 控制制粒时间为 10 min,制粒过程的 喷水量占矿粉质量分数为 30% . 试验结果显示,添加不同黏合剂制粒后矿团的 平均粒径由大到小排序依次为:SFS鄄鄄2(11郾 41 mm)、 SFS鄄鄄3(10郾 93 mm)、水泥(9郾 32 mm)、SFS鄄鄄 1 (8郾 61 mm)、SFS鄄鄄0(8郾 29 mm)、半水石膏(8郾 08 mm)、硅酸 钠(7郾 90 mm)以及阳离子型聚丙烯酰胺(6郾 96 mm). 当添加的黏合剂为 SFS鄄鄄 2 时,相同的制粒条件下, 矿粉黏合效果最佳. 当添加的黏合剂为阳离子型聚 丙烯酰胺时,矿粉黏合成团效果最差. 由于本试验所用次生硫化铜矿工业生产中多采 用酸性条件下生物浸矿提取铜金属,所以本试验矿 团使用酸浸的方法测量矿团维持完整状态时间,将 固化 48 h 后的矿团放入烧杯中,加入使用稀硫酸调 节 pH 值为 2郾 0 的酸性溶液至矿团全部浸没,观察 和记录矿团形态以及破裂所需要的时间,结果如 表 3 所示. 表 3 不同黏结剂矿团完全破裂所需时间 Table 3 Break time of aggregation with different binders d SFS鄄鄄0 SFS鄄鄄1 SFS鄄鄄2 SFS鄄鄄3 水泥 硅酸钠 半水石膏 阳离子型聚丙烯酰胺 < 8 < 10 > 20 > 20 < 16 < 3 < 2 < 3 由表 3 可知,添加 SFS鄄鄄0 和 SFS鄄鄄1 作为黏结剂 所制矿团在酸性溶液中浸泡时间不超过 10 d 全部 破裂,以硅酸钠、半水石膏和阳离子型聚丙烯酰胺为 黏结剂所制矿团不超过 3 d 完全破裂,以水泥为黏 结剂所制矿团不超过 16 d 完全破裂,而利用 SFS鄄鄄2 和 SFS鄄鄄3 作为黏结剂所制矿团在酸性溶液中浸泡 时间超过 20 d,在烧杯底部只残余少量从矿团上脱 落的矿粉,矿团基本维持浸泡前的形态. 2郾 2 黏结剂对细菌群落影响 根据矿团酸浸完全破裂所需时间、黏合剂材料 价格以及易得性经过初步比较,选定 SFS鄄鄄2 作为本 试验黏合剂. 基于本试验采用细菌浸矿,对所选用 的黏结剂进行细菌接种试验,考察黏结剂对细菌生 长活性的影响. 接种试验采用 9K 培养基作为基底, 装液量 200 mL,黏结剂浓度为 5 g·L - 1 ,pH 值调节至 2郾 0,细菌接种量为 30 mL,放置于恒温 30 益 、转速 150 r·min - 1摇床中. 黏结剂对细菌生长活性的影响 结果如图 1 所示. 由图 1 可知,不同培养基底下细菌培养试验中 细菌数量峰值无显著区别. 含有 9K 培养基以及含 有 9K 和 SFS鄄鄄2 培养基中细菌数量均呈现出细菌数 量先降后升最终趋于稳定的趋势. 由于细菌接种对 环境具有适应期,所以接种试验前期细菌数量下降. 在以 9K 和 SFS鄄鄄2 为培养基底的试验组中,由于添 ·1129·