第10期 陈家武等：嗜热金属球菌对镍钥矿的浸出 ,1227 一种自然氧化溶解 91.71%95.37%和97.58%.对于钼而言，矿物粒 100 径对浸出率的影响较大，其浸出率与矿物粒径成反 ZNi Mo 80 比，小于0.048mm浸样的钼浸出率为64.46%，而 小于0.1mm浸样的浸出率仅为52.61%.在小于 60 0.048mm的有菌和无菌组的浸样中，有菌组钼的浸 40 出率比无菌有铁组的浸出率高出许多 表4矿物粒径对细菌浸出的影响 Table 4 Influence of mineral particle size on the bioleaching 组别 矿粒直径/mm 镍浸出率/% 钼浸出率/% 0.100 91.71 52.61 图2Fe3+离子对细菌浸出的影响 0.077 95.37 59.54 Fig-2 Influence of Feon the bioleaching 0.048 97.58 64.46 (3)矿浆质量浓度及矿物粒径对细菌浸出的影 0.048(无菌) 91.19 52.25 响.矿浆质量浓度组分别设5,10,30和50gL一浸 样，矿物粒径小于0.077mm.且每个浸样均加入 (4)起始pH值对细菌浸出的影响及有菌无菌 0.5gL的Fe3+,浸出20d.浸出结果如表3所 组在浸出过程中的H值变化，本矿样浸出分别在 示.5gL的矿浆质量浓度组镍和钼的浸出率均 起始pH为1.2、1.6、2.0和2.4的条件下同时进 高于其他几组，随着矿浆质量浓度的增大，两种金 行，各浸样均添加0.5gL-1Fe3+,矿物粒径小于 属的浸出率都有所下降。其原因是，金属球菌细胞 0.077mm,经过20d的浸出，结果如图3所示.在起 缺乏细胞壁而对浸出液剪切力的耐受力较差，在摇 始pH值分别为1.2、1.6、2.0和2.4条件下，矿物 瓶浸出过程中，对于严格好氧的嗜热金属球菌来说， 中的镍浸出率分别为91.23%、95.54%、97.55%和 需要保持200rmin的转速才能保证摇瓶浸出液 94.34%,钼的浸出率分别为53.78%、59.38%、 足够的溶氧，而这样的转速将使浸出液产生较大的 62.97%和55.87%.可见，在起始pH为2.0的条 剪切力，这种剪切力随矿浆质量浓度的增加而增加， 件下，细菌对镍和钼的浸出率最高，因为该起始pH 对细菌的正常分裂增长产生很大影响，使浸矿菌的 对细菌氧化元素硫和亚铁都比较有利，至于浸出过 数量有限，从而导致浸出率下降.因此，为了获得理 程中无菌组和有菌组各自的pH变化情况，实验结 想的浸出效果，除了要考虑菌种驯化、温度、pH、矿 果表明两者的趋势相反，前者的pH呈逐渐上升趋 浆质量浓度、矿物粒径和细菌接种量等因素外，更重 势，而后者则表现出先升而后逐渐下降，如图4所 要的是改变浸出方式，即采用充气式反应器浸出， 示；这是因为有菌组在浸出过程中开始受到矿物脉 这种浸出方式可以大大降低浸出介质的剪切力，从 石的影响而使浸出液pH上升，当浸出第4天时，有 而有利于细菌增长而提高对矿的浸出率 菌组浸出液pH开始下降；这是因为细菌不断将矿 表3矿浆质量浓度对细菌浸出的影响 物表面的S°氧化成硫酸，使浸出液的pH下降 Table 3 Influence of mineral mass concentration on the bioleaching ZNi 100 Mo 矿浆质量浓度/(gL-) 镍浸出率/% 钼浸出率/% 5 98.67 81.87 10 97.50 63.02 40 30 92.11 55.57 50 89.45 52.46 1.6 2.0 74 矿物粒径影响实验分组分别为小于0.1mm、小 pH 于0.077mm、小于0.048mm及小于0.048mm无 菌有铁，矿浆质量浓度为10gL1,接种量为10% 图3不同pH条件下的细菌浸出 Fig.3 Bioleaching of Ni and Mo at different pH values (体积分数)，T=65℃，浸出20d.浸出结果如表4 所示.在有菌组小于0.1mm、小于0.077mm和小 (5)透析处理对浸出率的影响，透析处理是把 于0.048mm粒径组中，矿物镍的浸出率分别为 精确称量的矿粒装入透析袋，将菌与矿物隔离，在浸一种自然氧化溶解． 图2 Fe 3＋离子对细菌浸出的影响 Fig．2 Influence of Fe 3＋ on the bioleaching （3） 矿浆质量浓度及矿物粒径对细菌浸出的影 响．矿浆质量浓度组分别设5‚10‚30和50g·L －1浸 样‚矿物粒径小于0∙077mm．且每个浸样均加入 0∙5g·L －1的 Fe 3＋‚浸出20d．浸出结果如表3所 示．5g·L －1的矿浆质量浓度组镍和钼的浸出率均 高于其他几组．随着矿浆质量浓度的增大‚两种金 属的浸出率都有所下降．其原因是‚金属球菌细胞 缺乏细胞壁而对浸出液剪切力的耐受力较差‚在摇 瓶浸出过程中‚对于严格好氧的嗜热金属球菌来说‚ 需要保持200r·min －1的转速才能保证摇瓶浸出液 足够的溶氧‚而这样的转速将使浸出液产生较大的 剪切力‚这种剪切力随矿浆质量浓度的增加而增加‚ 对细菌的正常分裂增长产生很大影响‚使浸矿菌的 数量有限‚从而导致浸出率下降．因此‚为了获得理 想的浸出效果‚除了要考虑菌种驯化、温度、pH、矿 浆质量浓度、矿物粒径和细菌接种量等因素外‚更重 要的是改变浸出方式‚即采用充气式反应器浸出． 这种浸出方式可以大大降低浸出介质的剪切力‚从 而有利于细菌增长而提高对矿的浸出率． 表3 矿浆质量浓度对细菌浸出的影响 Table3 Influence of mineral mass concentration on the bioleaching 矿浆质量浓度／（g·L －1） 镍浸出率／％ 钼浸出率／％ 5 98∙67 81∙87 10 97∙50 63∙02 30 92∙11 55∙57 50 89∙45 52∙46 矿物粒径影响实验分组分别为小于0∙1mm、小 于0∙077mm、小于0∙048mm 及小于0∙048mm 无 菌有铁‚矿浆质量浓度为10g·L －1‚接种量为10％ （体积分数）‚T＝65℃‚浸出20d．浸出结果如表4 所示．在有菌组小于0∙1mm、小于0∙077mm 和小 于0∙048mm 粒径组中‚矿物镍的浸出率分别为 91∙71％、95∙37％和97∙58％．对于钼而言‚矿物粒 径对浸出率的影响较大‚其浸出率与矿物粒径成反 比‚小于0∙048mm 浸样的钼浸出率为64∙46％‚而 小于0∙1mm 浸样的浸出率仅为52∙61％．在小于 0∙048mm 的有菌和无菌组的浸样中‚有菌组钼的浸 出率比无菌有铁组的浸出率高出许多． 表4 矿物粒径对细菌浸出的影响 Table4 Influence of mineral particle size on the bioleaching 矿粒直径／mm 镍浸出率／％ 钼浸出率／％ 0∙100 91∙71 52∙61 0∙077 95∙37 59∙54 0∙048 97∙58 64∙46 0∙048（无菌） 91∙19 52∙25 （4） 起始 pH 值对细菌浸出的影响及有菌无菌 组在浸出过程中的 pH 值变化．本矿样浸出分别在 起始 pH 为1∙2、1∙6、2∙0和2∙4的条件下同时进 行‚各浸样均添加0∙5g·L －1 Fe 3＋‚矿物粒径小于 0∙077mm‚经过20d 的浸出‚结果如图3所示．在起 始 pH 值分别为1∙2、1∙6、2∙0和2∙4条件下‚矿物 中的镍浸出率分别为91∙23％、95∙54％、97∙55％和 94∙34％‚钼 的 浸 出 率 分 别 为 53∙78％、59∙38％、 62∙97％和55∙87％．可见‚在起始 pH 为2∙0的条 件下‚细菌对镍和钼的浸出率最高‚因为该起始 pH 对细菌氧化元素硫和亚铁都比较有利．至于浸出过 程中无菌组和有菌组各自的 pH 变化情况‚实验结 果表明两者的趋势相反‚前者的 pH 呈逐渐上升趋 势‚而后者则表现出先升而后逐渐下降‚如图4所 示；这是因为有菌组在浸出过程中开始受到矿物脉 石的影响而使浸出液 pH 上升．当浸出第4天时‚有 菌组浸出液 pH 开始下降；这是因为细菌不断将矿 物表面的 S 0 氧化成硫酸‚使浸出液的 pH 下降． 图3 不同 pH 条件下的细菌浸出 Fig．3 Bioleaching of Ni and Mo at different pH values （5） 透析处理对浸出率的影响．透析处理是把 精确称量的矿粒装入透析袋‚将菌与矿物隔离‚在浸 第10期 陈家武等： 嗜热金属球菌对镍钼矿的浸出 ·1227·