哈密低品位硫化镍矿生物浸出试验研究

论文摘要

哈密矿位于中国新疆哈密的天山和阿尔泰山造山带上,储量为12Mt(指示储量),平均Ni品位0.4%。矿物学和化学分析结果表明这是一种典型的高铁、低镁型硫化镍贫矿。因此,需要研发一种经济处理硫化镍贫矿的工艺。本文采用A. ferrooxidans、A.thiooxidans和L. ferrooxidans混合浸矿细菌,对哈密硫化镍贫矿进行了细菌浸出试验研究,结论如下：(1)哈密矿的脉石矿物主要为橄榄石和辉石；硫化物主要为镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿,其中磁黄铁矿含量高达8%。(2)当溶解铁的浓度超过细菌调节范围时,会导致细菌死亡。混合细菌对铁的耐受性可通过逐步提升体系中铁的含量而逐步提升。耐铁驯化52周后,浸矿混合菌的耐铁能力为：当溶液中的溶解铁浓度在0.54mol/L (30g/L)时,细菌生长良好；但当溶液中溶解铁浓度上升至0.63mol/L (35g/L)时,细菌生长非常缓慢；当溶液溶解铁浓度上升至0.71mol/L (40g/L)时,细菌开始死亡。(3)在室温下和溶液pH为2.0的浸出体系中,A. ferrooxidans对镍黄铁矿的浸出主要是接触浸出,而对磁黄铁矿则主要是间接浸出。间接浸出随温度升高和pH下降其浸出效果逐渐增强。(4)室温下,经过40周混合细菌柱式浸矿试验,哈密硫化贫矿的浸出率为镍93%、钴85%和铜29.5%。在菌浸阶段,采用铁离子驯化细菌并降低溶液中铁的浓度,可以有效降低贫矿中磁黄铁矿对菌浸过程的负效应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物冶金技术进展
• 1.1.1 生物冶金的历史
• 1.1.2 生物冶金的研究内容
• 1.1.3 生物冶金的工业化应用技术
• 1.1.4 浸矿微生物
• 1.1.5 浸矿微生物的代谢
• 1.1.6 硫化矿的生物冶金机理
• 1.2 硫化镍矿的生物浸出进展
• 1.2.1 镍金属概述
• 1.2.2 含镍硫化矿微生物冶金研究进展
• 1.3 课题的背景及意义
• 第二章 哈密硫化镍贫矿矿石性质
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 矿石化学组成
• 2.3.2 矿物成分
• 2.3.3 矿石中氧化镁赋存特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 浸矿菌种的分离、鉴定和驯化
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 样品处理
• 3.2.2 菌群DNA分析
• 3.2.3 菌株的富集培养和分离
• 3.2.4 浸矿细菌基本特性
• 3.2.5 浸矿细菌金属离子耐受力
• 3.2.6 细菌的耐铁驯化
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 群落基因组分析
• 3.3.2 菌种富集培养和分离
• 3.3.3 浸矿细菌基本特性
• 3.3.4 浸矿细菌金属离子耐受力
• 3.3.5 浸矿细菌的耐铁驯化
• 3.4 本章小结
• 第四章 浸矿细菌在硫化镍矿浸出中的作用
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 纯矿物、培养基、细菌和试剂
• 4.2.2 矿物表面A.ferrooxidans菌的吸附情况
• 4.2.3 电化学试验
• 4.2.4 浸蚀试验
• 4.2.5 浸出试验
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 矿物表面A.ferrooxidans菌的吸附情况
• 4.3.2 电化学试验
• 4.3.3 浸蚀试验
• 4.3.4 浸出试验
• 4.4 本章小结
• 第五章 哈密低品位硫化镍矿的细菌浸出研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 矿石、细菌、营养成分和浸柱
• 5.2.2 优化试验
• 5.2.3 验证试验
• 5.2.4 检测方法
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 优化试验
• 5.3.2 验证试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果