化学—生物联合浸出次生硫化铜精矿的研究

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目前,国内对于以斑铜矿和辉铜矿为主的次生硫化铜精矿的提铜仍有相当一部分采用火法冶炼工艺,但该工艺不仅存在资源利用率低、能源消耗大、渣型难以达到常规铜精矿冶炼渣含铜的水平等问题,而且冶炼产生的SO2对环境污染严重;生物浸铜法成本低、能耗低、对环境友好,但存在浸出周期长、浸出率低等问题。本文针对以上问题,创新性的提出了化学-生物联合浸出新方法,即在生物浸出初期添加适量硫酸高铁(Fe3+),克服了单独化学浸出Fe3+不能再生和单独细菌浸出有或长或短延迟期从而导致浸出效率较低的缺陷,达到对铜离子的持续高效浸出。对次生硫化铜精矿进行了工艺矿物学研究,结果表明铜主要以辉铜矿、斑铜矿和少量孔雀石等形态存在,以次生硫化铜矿为主,分布率为87.15%,铜品位为21.56%。对矿样首先进行酸浸实验;其次对酸浸渣分别进行单独的化学浸出及单独的细菌浸出实验;最后对酸浸渣进行化学(Fe2(SO4)3)-生物(细菌)联合浸出实验,通过实验研究优化了化学-生物联合浸出的条件,形成了一个化学-生物联合浸出方法。实验结果如下:(1)酸浸实验结果表明:矿样粒度-180目,矿浆浓度20%,搅拌浸出60-90min,酸浸的铜浸出率为17.13%。(2)在单独的化学浸出实验中,用一定浓度的Fe3+对次生硫化铜精矿进行单独化学浸出实验,浸出48小时铜浸出率为53.82%,8天后铜总浸出率为60%左右。(3)在单独的生物浸出实验中,Fe2+浓度9g/L、矿浆浓度10%、温度30℃、接种量10%、粒度-180目的条件下,铜浸出率约为40%,加上酸浸的铜浸出率17.13%,8天铜总浸出率小于60%。(4)化学-生物联合浸出实验是在单独生物浸出(最优浸出条件下)的初期添加浓度为80g/L的Fe3+,浸出时间为8天,铜浸出率比单独生物氧化浸出率高41.92%,比单独化学氧化浸出率高27.31%,联合浸出铜总浸出率可达84.36%。化学-生物联合浸出体系确能提高次生硫化铜精矿的铜浸出效率,且明显强于单独的化学浸出及单独的细菌浸出效率,是一种既环保又能缩短浸出周期、提高浸出速率的新方法。本文研究的化学-生物联合浸出方法可为次生硫化铜精矿的湿法冶金开辟一条新途径。
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
目录第7-10页
第一章 绪论第10-26页
    1 次生硫化铜精矿的冶炼工艺第10-18页
        1.1 火法炼铜第10-14页
            1.1.1 熔炼工艺第10-12页
            1.1.2 粗铜火法精炼工艺第12-13页
            1.1.3 电解精炼工艺第13-14页
        1.2 湿法炼铜第14-18页
            1.2.1 加压浸出(pressure leaching)第14-16页
            1.2.2 硫酸高铁盐浸出第16页
            1.2.3 氯盐浸出/氯化浸出(chloridizing leaching)第16-17页
            1.2.4 生物浸出(bioleaching)第17-18页
    2 次生硫化铜精矿的生物浸出工艺第18-20页
        2.1 生物搅拌浸出第18-19页
        2.2 化学氧化和细菌氧化分开进行的IBES工艺第19-20页
    3 次生硫化铜精矿湿法冶炼技术研究与产业化进展第20-21页
        3.1 以辉铜矿为主的次生硫化铜精矿湿法冶炼研究进展第20-21页
        3.2 以斑铜矿为主的次生硫化铜精矿湿法冶炼研究进展第21页
    4 影响生物浸出的主要因素第21-23页
        4.1 菌种第21-22页
        4.2 矿石粒度和矿浆浓度第22页
        4.3 pH值第22页
        4.4 温度第22页
        4.5 Fe~(2+)第22-23页
        4.6 Fe~(3+)第23页
    5 浸出原理第23-26页
        5.1 生物浸出原理第23-24页
            5.1.1 直接作用机理第23-24页
            5.1.2 间接作用机理第24页
            5.1.3 复合作用机理第24页
        5.2 化学浸出原理第24-26页
第二章 论文选题依据第26-30页
    1 课题来源与提出第26页
    2 化学-生物联合浸出原理第26-27页
    3 研究路线第27-28页
    4 本研究预期目标第28页
    5 创新点第28-30页
第三章 实验材料和方法第30-38页
    1 实验材料第30-32页
        1.1 实验矿样第30页
        1.2 实验菌种第30页
        1.3 培养基第30-32页
        1.4 实验仪器设备第32页
        1.5 实验试剂药品第32页
    2 工艺矿物学研究方法第32页
    3 分析与计算方法第32-34页
        3.1 溶液铜浓度的测定第32-33页
        3.2 铜浸出率计算方法第33-34页
        3.3 pH测定第34页
    4 酸浸实验方法第34页
    5 单独化学浸出实验方法第34页
    6 单独生物浸出实验方法第34-36页
        6.1 细菌的培养第34-35页
        6.2 细菌的驯化第35页
        6.3 浸矿微生物的形态学研究方法第35页
        6.4 单独生物浸出实验方法第35-36页
    7 化学-生物联合浸出实验方法第36-38页
        7.1 联合浸出初期Fe~(3+)最佳添加浓度实验第36页
        7.2 验证与对比实验第36-38页
第四章 实验结果与讨论第38-50页
    1 工艺矿物学研究第38页
    2 酸浸实验研究第38-41页
        2.1 耗酸量实验第39页
        2.2 矿石粒度对铜浸出的影响第39-40页
        2.3 矿浆浓度对铜浸出的影响第40-41页
        2.4 搅拌时间对铜浸出的影响第41页
    3 单独化学浸出研究第41-42页
    4 单独生物浸出研究第42-48页
        4.1 细菌的培养和驯化第42-43页
        4.2 浸矿培养基Fe~(2+)最适添加浓度的研究第43-44页
        4.3 矿浆浓度对铜浸出的影响第44-45页
        4.4 温度对铜浸出的影响第45-46页
        4.5 细菌接种量对铜浸出的影响第46-47页
        4.6 粒度对铜浸出的影响第47页
        4.7 单独生物浸出实验小结第47-48页
    5 化学-生物联合浸出研究第48-50页
        5.1 联合浸出初期Fe~(3+)最佳添加浓度的研究第48页
        5.2 验证与对比实验第48-50页
第五章 结论与展望第50-52页
    1 结论第50页
    2 展望第50-52页
参考文献第52-58页
研究生学习期间发表论文情况第58-60页
致谢第60页
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