论文摘要
随着全球矿产资源不断开发,富矿资源储量在迅速下降,贫矿资源又因为其品位低、含杂质量高等特点被大量废弃,除了造成资源的浪费之外同时产生大量的环境问题。与此同时,使用传统方法虽然可以达到工业生产要求,但其高能耗、高污染及高投入等缺点已经不适应当前工业生产的需求。随着要求开发低品位矿物资源及寻求低能耗高产出低污染低成本的选矿技术的呼声越来越高,生物浸出方法应运而生。生物浸出法主要利用微生物产酸特性,对矿物进行处理达到元素浸出的目的,其特点是投资少,易于管理,浸出效率高,低污染,低能耗。本课题根据国内外对于溶磷细菌应用及矿物加工的研究现状,总结了生物浸出磷元素的方法。首先,通过对比不同生物浸出方式对矿物中磷元素的浸出效果可知,搅拌方式有利于提高生物法对磷元素的浸出效率。在确定处理方式之后,通过对细菌接种量的对比试验,得出在矿浆浓度为1.5%的情况下,接种量为25%可以达到较好的处理效果。为使实验向实际应用方向发展,本文进行了提高矿浆浓度研究,发现随着矿浆浓度的增加微生物浸磷效果逐渐降低,分析得出高矿浆浓度对微生物造成较大伤害导致产酸性能降低活性下降。最后,为了降低成本进行菌液再生研究,得出细菌在经过一次浸出作用之后,虽然能继续生长,但是处理效率远不及之前的效果。通过分析数据结合使用电子扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等测试手段对浸出过程的机理进行分析,微生物作用机理主要通过直接作用和间接作用的方式对矿物颗粒进行作用。生物代谢生成的铁矾类沉淀对磷元素有不利影响。另外,浸出矿物颗粒在溶液中的分散性是影响浸出的主要因素之一,其分散性越高细菌在表面吸附越充分,得到的处理效率更为理想。最后,通过一系列的试验证明利用溶磷微生物采用搅拌方式提取含磷矿物中的磷元素的方法是可行的,在合理的反应条件下,矿物中磷的浸出率可以达到90%以上。生物法浸出含磷矿物中磷元素的方法有较好的经济价值和社会价值。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 生物浸出1.2 含磷矿物应用现状1.2.1 含磷矿物介绍1.2.2 传统提磷法1.2.3 生物提取法1.3 溶磷微生物介绍1.3.1 异养微生物1.3.2 自养微生物1.4 At.f菌的描述1.4.1 伯杰氏手册描述1.4.2 细菌学描述1.5 影响At.f菌矿物浸出的因素1.5.1 物理因素1.5.2 化学因素1.5.3 生物因素1.6 本课题的目的及意义1.7 本课题的研究目标及研究内容1.7.1 研究目标1.7.2 研究内容第2章 实验材料、仪器及分析方法2.1 实验材料与仪器2.1.1 菌种2.1.2 实验仪器2.1.3 实验药剂2.1.4 培养基2.1.5 矿物来源2.2 分析方法2.2.1 扫描电镜测试2.2.2 亚铁离子滴定2.2.3 pH的测定2.2.4 细菌浸磷效果测定2.2.5 XRD测定法2.2.6 矿粉颗粒在溶液中分散度的测定第3章 不同作用方式对磷元素浸出的影响研究3.1 实验方案3.2 结果与讨论3.2.1 pH值变化3.2.2 亚铁离子浓度3.2.3 磷元素浸出3.2.4 化学分析3.3 小结第4章 不同细菌接种量对磷元素浸出的影响研究4.1 实验方案4.2 结果与讨论4.2.1 pH值变化4.2.2 亚铁离子浓度4.2.3 磷元素浸出4.2.4 化学分析4.3 小结第5章 不同矿浆浓度对磷元素浸出的影响研究5.1 实验方案5.2 结果与讨论5.2.1 pH值变化5.2.2 亚铁离子浓度5.2.3 磷元素浸出5.2.4 分散性分析5.2.5 化学分析5.3 小结第6章 浸矿作用后细菌再生研究6.1 实验方案6.2 结果与讨论6.2.1 pH值变化6.2.2 亚铁离子浓度6.2.3 磷元素浸出6.2.4 分散性分析6.2.5 化学分析6.3 小结第7章 生物浸出机理分析7.1 SEM及能谱分析7.1.1 细菌培养沉淀物表面及原矿表面扫描电镜分析7.1.2 浸出方式研究中矿粉颗粒表面扫描电镜分析7.1.3 不同浓度细菌作用后矿物表面扫描电镜分析7.1.4 不同矿浆浓度细菌作用后矿物颗粒表面扫描电镜分析7.2 XRD分析7.3 机理分析7.3.1 直接生物作用机理7.3.2 间接生物作用机理7.3.3 黄钾铁矾类沉淀对浸出率的影响7.4 小结第8章 总结参考文献致谢附录
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