.912. 工程科学学报，第40卷，第8期 111111110011111* 实心玻璃球 L1- →矿层 12 L3 →有机玻璃柱 1A →棉质垫层 →多孔玻璃隔筛 细粒 矿层 →阀门 柱A 柱B 柱C 柱D 柱E G y 图1实验柱分层结构及矿石.(a)分层结构：(b)单个浸柱：(c)实验矿样 Fig.I Layered structure of experimental columns:(a)layered structure;(b)ore heap structure inside a single column;(c)ore simples 1.3分析方法 升后趋于稳定的整体趋势，铜浸出率与细菌浓度呈 为探究不同高度、不同堆体结构等因素下矿石 正相关[2).依据铜浸出率，各组浸矿效果由优及劣 表面形貌及成分演变规律，对于矿石浸出过程规律、 排序依次为柱D、A、B、E与C.当采用均一粗粒径 矿堆结构、矿石颗粒形貌等进行细微观分析.细观 矿石筑堆（实验柱D)时，堆内孔隙率高且有效孔隙 层面，利用X射线断层扫描(X-yCT)技术：微观层 连通度大，氧含量较高，矿石与溶液接触更加充分， 面，利用冷场发射扫描电镜-能谱分析(FE SEM- 细菌增殖迅速，浸矿15d时细菌浓度达3.25×108 EDS)技术.主要实验仪器包括：JSM-6701F冷场发 mL':柱内含有细颗粒层时，特别当细颗粒层位于 射扫描电镜、NS7型X射线能谱仪、Siemens AG X 堆体底部（实验柱C)时，溶液优先流导致了大量非 线电子计算机断层扫描仪，Zeiss Axio Lab A1显微 饱和区，极易催生浸矿盲区.非饱和区内的溶液扩 镜等 散主要依靠横向毛细作用，溶液含量较低，细菌峰值 浓度仅为7.50×10'mL-1,矿石浸出效果较差，浸矿 2结果与分析 60d后铜浸出率仅为57.8%.因此，细粒层位于上 2.1浸矿规律随浸出时间变化规律 部时浸矿效果更优，反之，当细粒层位于矿堆下部时 细菌浓度、铜浸出率等关键参数，是次生硫化铜 浸出率偏低. 浸出过程内在规律的宏观表征.对此，本文对各实 2.2浸矿过程中矿石颗粒团聚结块现象分析 验组浸出富液中的细菌浓度、铜离子浓度进行测定， 偏析矿堆内矿石颗粒团聚结块现象是普遍存在 获取其随浸出时间的变化规律，如图2所示 的，这是导致有价金属难以完全浸取的关键致 细菌浓度呈现先增加后减少，铜浸出率呈先上 因2】，当前，细粒夹层存在条件下，堆内矿石颗粒团 3.50x10 80r 3.25x10间 b 3.00x10 一■一柱A 70 2.75×10° 。一柱B 4 柱C 60 2.50x10 柱D 7,2.25x10 柱E E2.00x10 1.75x10 40 量190 一一柱A 一·一柱B 1.00x10 4一柱C 20 7.50x10 一柱D 5.00x10 ◆一柱E 10 2.50x10 5 1015202530354045505560 65 5101520253035404550556065 浸矿时间/d 浸矿时间d 图2浸矿关键参数随浸出时间变化规律.(a)细菌浓度：(b)铜浸出率 Fig.2 Key leaching parameters followed by leaching time:(a)bacteria concentration;(b)copper extraction rate工程科学学报,第 40 卷,第 8 期 图 1 实验柱分层结构及矿石 郾 (a) 分层结构; (b) 单个浸柱; (c) 实验矿样 Fig. 1 Layered structure of experimental columns: (a) layered structure; (b) ore heap structure inside a single column; (c) ore simples 1郾 3 分析方法 为探究不同高度、不同堆体结构等因素下矿石 表面形貌及成分演变规律,对于矿石浸出过程规律、 矿堆结构、矿石颗粒形貌等进行细微观分析. 细观 层面,利用 X 射线断层扫描(X鄄ray CT)技术;微观层 面,利用冷场发射扫描电镜鄄鄄 能谱分析( FE SEM鄄鄄 EDS)技术. 主要实验仪器包括:JSM鄄鄄6701F 冷场发 射扫描电镜、NS7 型 X 射线能谱仪、Siemens AG X 线电子计算机断层扫描仪,Zeiss Axio Lab A1 显微 镜等. 图 2 浸矿关键参数随浸出时间变化规律 郾 (a) 细菌浓度; (b) 铜浸出率 Fig. 2 Key leaching parameters followed by leaching time: (a) bacteria concentration; (b) copper extraction rate 2 结果与分析 2郾 1 浸矿规律随浸出时间变化规律 细菌浓度、铜浸出率等关键参数,是次生硫化铜 浸出过程内在规律的宏观表征. 对此,本文对各实 验组浸出富液中的细菌浓度、铜离子浓度进行测定, 获取其随浸出时间的变化规律,如图 2 所示. 细菌浓度呈现先增加后减少,铜浸出率呈先上 升后趋于稳定的整体趋势,铜浸出率与细菌浓度呈 正相关[21] . 依据铜浸出率,各组浸矿效果由优及劣 排序依次为柱 D、A、B、E 与 C. 当采用均一粗粒径 矿石筑堆(实验柱 D)时,堆内孔隙率高且有效孔隙 连通度大,氧含量较高,矿石与溶液接触更加充分, 细菌增殖迅速,浸矿 15 d 时细菌浓度达 3郾 25 伊 10 8 mL - 1 ;柱内含有细颗粒层时,特别当细颗粒层位于 堆体底部(实验柱 C)时,溶液优先流导致了大量非 饱和区,极易催生浸矿盲区. 非饱和区内的溶液扩 散主要依靠横向毛细作用,溶液含量较低,细菌峰值 浓度仅为 7郾 50 伊 10 7 mL - 1 ,矿石浸出效果较差,浸矿 60 d 后铜浸出率仅为 57郾 8% . 因此,细粒层位于上 部时浸矿效果更优,反之,当细粒层位于矿堆下部时 浸出率偏低. 2郾 2 浸矿过程中矿石颗粒团聚结块现象分析 偏析矿堆内矿石颗粒团聚结块现象是普遍存在 的,这是导致有价金属难以完全浸取的关键致 因[22] ,当前,细粒夹层存在条件下,堆内矿石颗粒团 ·912·