第1期 周桂英等：紫金山铜矿浸出过程黄铁矿的氧化行为 .13. 物的生成也阻碍了氧化反应的进行.在F3+的化 出率主要受细菌吸附量的影响较大，随着细菌吸附 学氧化过程中，因没有T·,∫菌而不能使沉淀物硫氧 量的增加，细菌氧化能力也随之加强，有大量F3+ 化成硫酸，使Fe2+氧化成Fe3+,反应无法继续进行， 和F?+进入浸出液，使溶液中氧化还原电位也随之 因此Fe3+的化学氧化作用是很有限的· 升高，在浸出后期，从现象上看，有黄棕色铁矾物质 2,2细菌对黄铁矿的氧化作用 生成，阻碍了细菌在黄铁矿表面的吸附，使之吸附量 在氧化亚铁硫杆菌(T·∫菌)对黄铁矿生物浸 有所下降.另外，pH值为1.5时，随着浸出时间的 出过程中，Fe3+的化学氧化作用是主要的，其中，游 增加，电位亦随之升高；但随着pH值的升高，细菌 离细菌不断将Fe2+氧化成Fe3+,使体系保持较高的 吸附量从第6天开始有所下降，从第9天起电位亦 氧化还原电位；吸附在矿物表面的细菌的直接氧化 呈下降趋势 作用是很有限的[.另外，Fe3+及其沉淀物使细菌 600 在固体矿物颗粒表面的吸附量减少，也影响了细菌 pH=1.5 的直接氧化浸出作用，实验基本条件：初始pH值为 550 -◆-pH=1.8 4pH=2.1 1.6,温度为30℃，矿浆质量分数为5%.分别考察 500F 了细菌浓度、细菌吸附量、H值、氧化还原电位对黄 450 铁矿浸出的影响.实验结果如图4~6所示 400 30 350 25 300 9 2 时间d 15 图6不同pH下氧化还原电位随时间的变化曲线 104 一■一菌液量5% Fig.6 Curve of redox potential to time at different pH values 一·一菌液量8% 一一菌液量10% 黄铁矿的细菌浸出初级阶段，主要受细菌吸附 量的影响较大，但浸出速率很慢，在浸出后期，通过 91215 18 时间/d 游离细菌将Fe2+氧化成Fe3+,体系中Fe3+浓度增 加，保持较高的氧化还原电位，Fe3+继续氧化黄铁 图4不同细菌浓度对黄铁矿浸出率的影响 矿，黄铁矿的浸出速率显著增加，加速了黄铁矿的氧 Fig.4 Effect of bacterium concentration on the pyrite leaching rate 化过程 2.3辉铜矿和黄铁矿混合矿的浸出实验 混合矿样按辉铜矿与黄铁矿质量比为1：5配 制.实验条件：温度为30℃，矿浆质量分数5%.考 察不同pH和不同细菌浓度下细菌浸出过程中Cu 和Fe的氧化速率，结果如图7和图8所示， 从图7~9中可以看出，pH值和菌液量对辉铜 -pH=1.5 ●-pH=1.8 矿和黄铁矿的浸出均有不同程度的影响：pH值为 -pH=2.1 1.6时的浸出率要比pH值为1.2时的明显增加；随 着细菌浓度增加，浸出率也有升高趋势，且对黄铁矿 6 12 15 时间/d 的影响要大于辉铜矿，分析原因：当pH值为1.6 时，较适于细菌生长，细菌活性较高，将Fe2+氧化成 图5不同H下细菌吸附量随时间的变化曲线 Fig.5 Curve of bacterium absorption to time at different pH values F3+的氧化能力较高，从而保持较高的氧化还原电 位；而pH值为1.2时，细菌活性降低，将Fe2+氧化 图4中，随着溶液中菌液量的增加，黄铁矿浸出 成Fe3+的氧化能力降低，细菌浓度较高时，氧化能 率有所增加，分析原因：菌液量增加，F2+氧化成 力强，因此，细菌浓度和活性是影响浸出率的重要 Fe3+的能力增强，使氧化还原电位升高 因素.在有菌条件下，pH值为1.6时，混合矿浸出 从图5和图6中可以看出：在浸出初期，铁的浸 初期，黄铁矿的浸出率仅为5%~8%；随着浸出时物的生成也阻碍了氧化反应的进行．在 Fe 3＋ 的化 学氧化过程中‚因没有 T．f 菌而不能使沉淀物硫氧 化成硫酸‚使Fe 2＋氧化成Fe 3＋‚反应无法继续进行‚ 因此 Fe 3＋的化学氧化作用是很有限的． 2∙2 细菌对黄铁矿的氧化作用 在氧化亚铁硫杆菌（ T．f 菌）对黄铁矿生物浸 出过程中‚Fe 3＋的化学氧化作用是主要的．其中‚游 离细菌不断将Fe 2＋氧化成Fe 3＋‚使体系保持较高的 氧化还原电位；吸附在矿物表面的细菌的直接氧化 作用是很有限的［6］．另外‚Fe 3＋及其沉淀物使细菌 在固体矿物颗粒表面的吸附量减少‚也影响了细菌 的直接氧化浸出作用．实验基本条件：初始 pH 值为 1∙6‚温度为30℃‚矿浆质量分数为5％．分别考察 了细菌浓度、细菌吸附量、pH 值、氧化还原电位对黄 铁矿浸出的影响．实验结果如图4～6所示． 图4 不同细菌浓度对黄铁矿浸出率的影响 Fig．4 Effect of bacterium concentration on the pyrite leaching rate 图5 不同 pH 下细菌吸附量随时间的变化曲线 Fig．5 Curve of bacterium absorption to time at different pH values 图4中‚随着溶液中菌液量的增加‚黄铁矿浸出 率有所增加．分析原因：菌液量增加‚Fe 2＋ 氧化成 Fe 3＋的能力增强‚使氧化还原电位升高． 从图5和图6中可以看出：在浸出初期‚铁的浸 出率主要受细菌吸附量的影响较大‚随着细菌吸附 量的增加‚细菌氧化能力也随之加强‚有大量 Fe 3＋ 和 Fe 2＋进入浸出液‚使溶液中氧化还原电位也随之 升高．在浸出后期‚从现象上看‚有黄棕色铁矾物质 生成‚阻碍了细菌在黄铁矿表面的吸附‚使之吸附量 有所下降．另外‚pH 值为1∙5时‚随着浸出时间的 增加‚电位亦随之升高；但随着 pH 值的升高‚细菌 吸附量从第6天开始有所下降‚从第9天起电位亦 呈下降趋势． 图6 不同 pH 下氧化还原电位随时间的变化曲线 Fig．6 Curve of redox potential to time at different pH values 黄铁矿的细菌浸出初级阶段‚主要受细菌吸附 量的影响较大‚但浸出速率很慢．在浸出后期‚通过 游离细菌将 Fe 2＋氧化成 Fe 3＋‚体系中 Fe 3＋浓度增 加‚保持较高的氧化还原电位‚Fe 3＋ 继续氧化黄铁 矿‚黄铁矿的浸出速率显著增加‚加速了黄铁矿的氧 化过程． 2∙3 辉铜矿和黄铁矿混合矿的浸出实验 混合矿样按辉铜矿与黄铁矿质量比为1∶5配 制．实验条件：温度为30℃‚矿浆质量分数5％．考 察不同 pH 和不同细菌浓度下细菌浸出过程中 Cu 和 Fe 的氧化速率‚结果如图7和图8所示． 从图7～9中可以看出‚pH 值和菌液量对辉铜 矿和黄铁矿的浸出均有不同程度的影响：pH 值为 1∙6时的浸出率要比 pH 值为1∙2时的明显增加；随 着细菌浓度增加‚浸出率也有升高趋势‚且对黄铁矿 的影响要大于辉铜矿．分析原因：当 pH 值为1∙6 时‚较适于细菌生长‚细菌活性较高‚将 Fe 2＋氧化成 Fe 3＋的氧化能力较高‚从而保持较高的氧化还原电 位；而 pH 值为1∙2时‚细菌活性降低‚将 Fe 2＋氧化 成 Fe 3＋的氧化能力降低．细菌浓度较高时‚氧化能 力强．因此‚细菌浓度和活性是影响浸出率的重要 因素．在有菌条件下‚pH 值为1∙6时‚混合矿浸出 初 期‚黄铁矿的浸出率仅为5％～8％；随着浸出时 第1期 周桂英等： 紫金山铜矿浸出过程黄铁矿的氧化行为 ·13·