·808· 北京科技大学学报 第33卷 始，黄铁矿型黄铜矿的浸出率快速上升，之后超过 2.2Fe2+对黄铜矿浸出的影响 斑岩型黄铜矿， 浸矿细菌主要以F2+和硫为能源物质，能利用 浸出过程中溶液电位变化如图1(b)所示，斑 硫化矿溶解释放的能量，其化学反应方程式如下： 岩型黄铜矿浸出液电位变化较快，经过短暂的平 CuFeS,.+40,细商FeS0,+CuS0, (1) 稳期后，快速上升，并达到580mV以上，说明浸 出液中营养物质充足，细菌繁殖迅速，氧化Fe2+ 4FeS0,+0,+2H,S0,细菌2Fe,(S0,),+2H,0 能力强；黄铁矿型黄铜矿的浸出液氧化还原电位 (2) 前期增长缓慢，这主要是由于细菌处于停滞期， 2S+30,(aq)+2H,0细商2S0+4H(3) 活性低，氧化Fe2+能力弱，随着浸出液中细胞浓 在接种初期，硫化矿还没有氧化溶解，主要靠 度增大，氧化Fe2+能力增强，[Fe3+]/[Fe2+]增 溶液中外加F2+或单质硫来维持细菌生长，因此营 大，溶液电位增大，沉淀的形成导致Fe3+]减小， 养物质的供应至关重要m 电位降低 在其他条件不变的条件下，Fe2+初始质量浓度 C6 rdoba等画的研究认为，氧化还原电位是影 为0、1.5、2.5和4.5gL时，研究其对不同成因类 响黄铜矿浸出的关键因素，高于临界电位450mV, 型黄铜矿生物浸出的影响 将会加速Fe3+形成黄钾铁矾沉淀，钝化黄铜矿.在 2.2.1Fe2+对黄铁矿型黄铜矿生物浸出的影响 黄铜矿生物浸出过程中，高电位有利于铁离子浸 F2+对黄铁矿型黄铜矿生物浸出影响的实验结 出，低电位对铜的浸出有利@.斑岩型黄铜矿浸出 果如图2所示，其中图2(a)为Fe2+对黄铁矿型黄 液中电位较高，这可能也是斑岩型黄铜矿浸出率低 铜矿浸出率的影响实验结果，图2(b)浸出过程中全 的原因之一 铁和Fe2+变化规律. 70 b TFe一■0gL 604 Fezt:.. ●1.5gL ▲2.5gL 50 V4.5g-L- 40 一0gl -1.5gL -2.5gL -4.5gl 16 24 32 40 48 16 2432 4048 浸出时问： 浸出时问d 图2初始Fe2·门对黄铁矿型黄铜矿浸出的影响.(a)铜浸出率：([TF和Fe2门 Fig.2 Effect of initial [Fe2]on bioleaching of the pyritic chalcopyrite:(a)copper leaching rate:[TFe]and [Fe2+] 从图2(a)可以看出，随着浸出时间延长，铜浸 速度加快，浸出率提高，32d后Fe2+被完全氧化， 出率增大，初始F2+]发生变化时，黄铜矿的浸出 反应速率逐渐降低，黄铁矿型黄铜矿浸出率与 率和浸出速度相应地改变，48d后，浸出液初始 Fe3+]呈正相关. Fe2+门为0、1.5、2.5和4.5gL'时，铜浸出率分别 2.2.2Fe2+对斑岩型黄铜矿生物浸出的影响 是46.96%、54.54%、62.34%和66.77%，[Fe2+] F2+对斑岩型黄铜矿生物浸出的影响实验结果 为4.5gL比不加Fe2+增加19.81%，Fe2+促进了 如图3所示，其中图3(a)是Fe2+对斑岩型黄铜矿 黄铁矿型黄铜矿的浸出 浸出率的影响实验结果，图3(b)是浸出过程中全铁 浸出液中全铁和Fe2+]变化如图2(b)所示， 和Fe2+变化规律 先升高后降低，但F2+]开始降低的时间不一样， 从图3(a)可以看出，铜浸出率随着浸出时间 说明初始[Fe2+]影响着细菌停滞期的长短， 延长而逐渐增加，最终浸出效果和初始Fe2+]并不 F2+]越大，停滞期越短，细菌的生长繁殖越快， 完全正相关，浸出48d后，初始Fe2+门为0、1.5、 氧化Fe2+能力越强，使Fe3+]增加，黄铜矿的溶解 2.5和4.5g·L1时，浸出率分别是14.5%、北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 始，黄铁矿型黄铜矿的浸出率快速上升，之后超过 斑岩型黄铜矿． 浸出过程中溶液电位变化如图 1( b) 所示，斑 岩型黄铜矿浸出液电位变化较快，经过短暂的平 稳期后，快速上升，并达到 580 mV 以上，说明浸 出液中营养物质充足，细菌繁殖迅速，氧化 Fe2 + 能力强; 黄铁矿型黄铜矿的浸出液氧化还原电位 前期增长缓慢，这主要是由于细菌处于停滞期， 活性低，氧化 Fe2 + 能力弱，随着浸出液中细胞浓 度增大，氧化 Fe2 + 能力增强，［Fe3 + ］/［Fe2 + ］增 大，溶液电位增大，沉淀的形成导致［Fe3 + ］减小， 电位降低． Córdoba 等［9］的研究认为，氧化还原电位是影 响黄铜矿浸出的关键因素，高于临界电位 450 mV， 将会加速 Fe 3 + 形成黄钾铁矾沉淀，钝化黄铜矿． 在 黄铜矿生物浸出过程中，高电位有利于铁离子浸 出，低电位对铜的浸出有利［10］． 斑岩型黄铜矿浸出 液中电位较高，这可能也是斑岩型黄铜矿浸出率低 的原因之一． 2. 2 Fe 2 + 对黄铜矿浸出的影响 浸矿细菌主要以 Fe 2 + 和硫为能源物质，能利用 硫化矿溶解释放的能量，其化学反应方程式如下: CuFeS2 + 4O2 →细菌 FeSO4 + CuSO4 ( 1) 4FeSO4 + O2 + 2H2 SO4 →细菌 2Fe2 ( SO4 ) 3 + 2H2O ( 2) 2S + 3O2 ( aq) + 2H2O →细菌 2SO2 － 4 + 4H + ( 3) 在接种初期，硫化矿还没有氧化溶解，主要靠 溶液中外加 Fe 2 + 或单质硫来维持细菌生长，因此营 养物质的供应至关重要［11］． 在其他条件不变的条件下，Fe 2 + 初始质量浓度 为 0、1. 5、2. 5 和 4. 5 g·L － 1 时，研究其对不同成因类 型黄铜矿生物浸出的影响． 2. 2. 1 Fe 2 + 对黄铁矿型黄铜矿生物浸出的影响 Fe 2 + 对黄铁矿型黄铜矿生物浸出影响的实验结 果如图 2 所示，其中图 2( a) 为 Fe 2 + 对黄铁矿型黄 铜矿浸出率的影响实验结果，图 2( b) 浸出过程中全 铁和 Fe 2 + 变化规律． 图 2 初始［Fe2 +］对黄铁矿型黄铜矿浸出的影响． ( a) 铜浸出率; ( b) ［TFe］和［Fe2 +］ Fig． 2 Effect of initial ［Fe2 +］on bioleaching of the pyritic chalcopyrite: ( a) copper leaching rate; ( b) ［TFe］and ［Fe2 +］ 从图 2( a) 可以看出，随着浸出时间延长，铜浸 出率增大，初始［Fe 2 + ］发生变化时，黄铜矿的浸出 率和浸出速度相应地改变，48 d 后，浸出液初始 ［Fe 2 + ］为 0、1. 5、2. 5 和 4. 5 g·L1 时，铜浸出率分别 是 46. 96% 、54. 54% 、62. 34% 和 66. 77%，［Fe 2 + ］ 为 4. 5 g·L － 1 比不加 Fe 2 + 增加 19. 81% ，Fe 2 + 促进了 黄铁矿型黄铜矿的浸出． 浸出液中全铁和［Fe 2 + ］变化如图 2( b) 所示， 先升高后降低，但［Fe 2 + ］开始降低的时间不一样， 说明 初 始［Fe 2 + ］影响着细菌停滞期的长短， ［Fe 2 + ］越大，停滞期越短，细菌的生长繁殖越快， 氧化 Fe 2 + 能力越强，使［Fe 3 + ］增加，黄铜矿的溶解 速度加快，浸出率提高，32 d 后 Fe 2 + 被完全氧化， 反应速率逐渐降低，黄铁矿型黄铜矿浸出率与 ［Fe 3 + ］呈正相关． 2. 2. 2 Fe 2 + 对斑岩型黄铜矿生物浸出的影响 Fe 2 + 对斑岩型黄铜矿生物浸出的影响实验结果 如图 3 所示，其中图 3( a) 是 Fe 2 + 对斑岩型黄铜矿 浸出率的影响实验结果，图 3( b) 是浸出过程中全铁 和 Fe 2 + 变化规律． 从图 3( a) 可以看出，铜浸出率随着浸出时间 延长而逐渐增加，最终浸出效果和初始［Fe 2 + ］并不 完全正相关，浸出 48 d 后，初始［Fe 2 + ］为 0、1. 5、 2. 5 和 4. 5 g·L － 1 时，浸 出 率 分 别 是 14. 5% 、 ·808·