黃銅礦微生物浸出及電化學(xué)研究.pdf

1、論文采用A.ferrooxidans菌和L.ferriphilum菌為試驗菌種,通過搖瓶浸出試驗,考察礦物與細菌不同接觸模式、Fe3+等因素對黃銅礦浸出溶解行為的影響,并結(jié)合X衍射、掃描電鏡等表面檢測方法對黃銅礦浸出過程表面鈍化的原因進行初步分析;從電化學(xué)角度,運用循環(huán)伏安、塔費爾曲線、交流阻抗等電化學(xué)分析技術(shù)研究黃銅礦在無菌體系和有菌體系下的電化學(xué)行為,揭示黃銅礦浸出過程中氧化分解和表面鈍化機理。
　　 搖瓶浸出研究結(jié)果表明,

2、細菌極大地促進了黃銅礦的氧化溶解,遠高于相同條件下無菌酸浸浸出,添加Fe3+會提高黃銅礦最終浸出率。浸出21天后,A.ferrooxidans菌條件下,無菌和有菌浸出體系下浸出液Cu2+濃度分別為0.18g/L和0.51g/L;L.ferriphilum菌條件下,無菌和有菌浸出體系下浸出液Cu2+濃度分別為0.31g/L和1.87g/L。細菌-礦物接觸模式下,黃銅礦的浸出行為包括細菌對黃銅礦表面硫的催化氧化及細菌氧化Fe2+生成的Fe3

3、+對黃銅礦氧化溶解;細菌-礦物非接觸模式下,黃銅礦主要通過細菌氧化Fe2+生成的Ve3+氧化浸出。浸出體系電位是影響黃銅礦浸出速率的主要因素,且較高的電位更有利于黃銅礦的浸出。浸渣X射線衍射,掃描電鏡分析表明,易于在較高電位下生成的黃鉀鐵礬沉淀是導(dǎo)致黃銅礦浸出過程中表面鈍化的主要原因。
　　 電化學(xué)分析研究結(jié)果表明,無菌酸浸體系下,黃銅礦表面優(yōu)先釋放鐵,在50mV(vs.SCE)左右氧化生成非化學(xué)計量物質(zhì)相Cu1-xFe1-yS

4、2-z或CuS和單質(zhì)S,電位大于400mV(vs.SCE)左右,CuS和單質(zhì)S會進一步氧化分解生成Cu2+和SO2-4;降低pH值或添加Fe3+,體系的腐蝕電位正移,腐蝕電流密度增大,阻抗降低,黃銅礦腐蝕速率加快。有菌酸浸體系下,黃銅礦分解機理與無菌酸浸體系下基本相同,但細菌的加入會增大體系腐蝕電流密度,降低體系阻抗,表明有菌酸浸條件下更有利于黃銅礦的氧化分解。有菌酸浸體系添加Fe3+后,體系腐蝕電流密度增大,阻抗顯著降低,表明Fe3+

5、的加入有利于黃銅礦電極反應(yīng)過程中電子的交換和傳遞,促進黃銅礦的氧化分解。
　　 黃銅礦浸出過程(0天、3天、9天、15天)的電化學(xué)研究及浸出電極表面性質(zhì)分析結(jié)果表明,黃銅礦浸出過程中表面鈍化的原因是由黃銅礦自身的分解機理和浸出條件共同決定的。無菌酸浸體系下,黃銅礦表面生成低電位下難分解的非化學(xué)計量物質(zhì)相Cu1-xFe1-yS2-z和CuS,可能是導(dǎo)致黃銅礦浸出率低的主要原因。有菌酸浸體系下,細菌的加入提高了體系氧化還原電位,黃銅