不同能源物質(zhì)對(duì)At.f菌浸出低品位銅尾礦的影響

董穎博，林海，莫曉蘭，傅開彬

（北京科技大學(xué) 土木與環(huán)境工程學(xué)院 金屬礦山高效開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083）

不同能源物質(zhì)對(duì)At.f菌浸出低品位銅尾礦的影響

董穎博，林海，莫曉蘭，傅開彬

（北京科技大學(xué) 土木與環(huán)境工程學(xué)院 金屬礦山高效開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083）

以嗜酸氧化亞鐵硫桿菌LD-1菌株（At.fLD-1）為研究對(duì)象，研究硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉和黃鐵礦3種能源物質(zhì)對(duì)At.fLD-1菌株浸出低品位銅尾礦浸出體系及銅浸出效率的影響。研究結(jié)果表明：At.fLD-1菌株浸出銅尾礦初期加入適量的硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉、黃鐵礦均能提高銅的浸出效率，其中以硫代硫酸鈉的效果最為顯著；初始加入二價(jià)鐵質(zhì)量濃度為5 g/L時(shí)浸出效果較好，46 d銅浸出率達(dá)35.00%，與不加硫酸亞鐵的相比提高13.63%；硫代硫酸鈉中S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)浸銅效果最好，46 d銅的浸出率達(dá)到38.10%，與不加硫代硫酸鈉的相比提高23.70%；加入黃鐵礦對(duì)提高銅浸出率也能起到促進(jìn)作用，浸出46 d后銅浸出率達(dá)34.17%，與不加黃鐵礦時(shí)相比提高11.00%。

At.fLD-1菌株；硫酸亞鐵；硫代硫酸鈉；黃鐵礦；銅尾礦；浸出

尾礦作為礦山固體廢物的主要組成部分，其長(zhǎng)期堆存不僅占用大量土地，破壞生態(tài)環(huán)境，而且存在安全隱患等一系列問(wèn)題，更為重要的是，尾礦中含有大量的有價(jià)資源，是亟待開發(fā)和利用的寶貴二次資源[1]。采用微生物浸礦技術(shù)處理低品位尾礦是一種有效的方法，具有成本低、投資少、工藝流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍寬、易于管理、環(huán)境友好等特點(diǎn)[2]。嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidthiobacillus ferrooxidans, 簡(jiǎn)稱At.f菌）作為浸礦的主要菌種，被廣泛應(yīng)用于處理常規(guī)礦物加工方法無(wú)法處理或沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益的礦產(chǎn)資源，尤其用于浸出那些含量特別少、粒徑特別小或有用成分被包裹的礦石[3]。At.f菌屬于嚴(yán)格自養(yǎng)型微生物，有較強(qiáng)的合成能力，能利用簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物合成本身所需的糖、蛋白質(zhì)、核酸、維生素等復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì)。At.f菌從氧化Fe2+和還原態(tài)硫的氧化過(guò)程中獲得同化CO2和生長(zhǎng)所需要的能量[4]，它的培養(yǎng)基由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物組成，以Fe2+和還原態(tài)硫復(fù)合物為能源。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)不同能源物質(zhì)條件下菌種的生長(zhǎng)特性研究較多[5?6]，而在不同能源物質(zhì)對(duì)菌種浸礦體系和浸出效率的影響方面研究很少。而浸出效率較低是微生物技術(shù)處理低品位礦石的一個(gè)主要障礙，研究不同能源物質(zhì)對(duì)浸礦體系以及浸出效率的影響，對(duì)于優(yōu)化浸出過(guò)程、提高浸出速率具有重要意義。在此，本文作者以實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的優(yōu)良浸出銅尾礦菌種作為實(shí)驗(yàn)菌株，對(duì)湖北大冶某廢棄銅尾礦進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)。在浸礦初期，加入不同含量的硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉以及黃鐵礦，考察不同能源物質(zhì)對(duì)浸出體系以及尾礦中銅浸出效率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣取自湖北大冶某廢棄尾礦，平均銅品位為0.2%，主要含銅礦物為黃銅礦，另有微量的銅藍(lán)。礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果和XRD圖譜分別如表1和圖1所示。從表1和圖1可見：尾礦中主要含有石英、方解石和白云石等礦物，含銅礦物含量較低。銅礦物嵌布粒度較小，多與脈石礦物連生。

表1 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 1 Analysis results of multi-element of copper tailing %

1.2 菌種及培養(yǎng)基的制備

實(shí)驗(yàn)所用菌種為At.fLD-1菌株，采自湖北大冶某銅礦酸性礦坑水中（pH約為4.5），經(jīng)過(guò)篩選、分離、鑒定、耐銅馴化培養(yǎng)、適應(yīng)尾礦環(huán)境馴化培養(yǎng)后所得。委托北京三博遠(yuǎn)志生物技術(shù)有限責(zé)任公司完成序列測(cè)定，其16S rDNA基因庫(kù)登錄序列號(hào)為FN811931.1。菌種最佳培養(yǎng)條件如下：初始pH為2.0，搖床溫度為30 ℃，轉(zhuǎn)速為160 r/min。采用改進(jìn)型4.5K培養(yǎng)基，將基礎(chǔ)無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液于121 ℃滅菌20 min，能源物質(zhì)硫酸亞鐵經(jīng)微孔濾膜（直徑為0.22 μm） 真空抽濾除菌，之后混合使用。實(shí)驗(yàn)所用硫代硫酸鈉也采用抽濾除菌，黃鐵礦采用間歇滅菌。

圖1 礦樣XRD譜圖Fig.1 X-ray diffraction pattern of copper tailing

實(shí)驗(yàn)菌種制備方法：將菌種恒溫培養(yǎng)至生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期，對(duì)菌液進(jìn)行離心，在5 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心20 min，去上清液得到固體，用pH為2.0、預(yù)先滅過(guò)菌的硫酸溶液對(duì)沉淀進(jìn)行洗滌和重懸浮，然后，離心去上清液。如此反復(fù)操作3次，以得到純的細(xì)胞懸液，在生物顯微鏡下計(jì)數(shù)，調(diào)整細(xì)菌濃度。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

尾礦細(xì)菌浸出實(shí)驗(yàn)均在250 mL錐形瓶中進(jìn)行，裝入90 mL已滅菌且pH為2.0、含有不同濃度硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）、硫代硫酸鈉（Na2S2O3）和黃鐵礦的稀硫酸溶液，設(shè)計(jì)所加硫酸亞鐵中Fe2+、硫代硫酸鈉中S的質(zhì)量濃度均分別為1，5和10 g/L，黃鐵礦（純度為87%）加入量為0.6 g/L，即Fe2+質(zhì)量濃度為2.4 g/L+S 2.6 g/L，之后接入10 mL純化后的At.fLD-1菌液，細(xì)菌濃度均為1.0×108個(gè)/mL，礦漿含量為5%，置于溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為160 r/min的空氣浴恒溫?fù)u床內(nèi)振蕩培養(yǎng)。浸出初期定時(shí)定量用10%稀硫酸調(diào)節(jié)浸出體系的pH，定期測(cè)定浸出液中pH、氧化還原電位和Cu2+質(zhì)量濃度。蒸發(fā)的水分用蒸餾水補(bǔ)足，取樣消耗的液量用相應(yīng)的溶液補(bǔ)充，使錐形瓶?jī)?nèi)溶液保持在100 mL刻度線。

1.4 分析方法

用S20 seveneasy pH儀測(cè)量浸出體系的pH，采用鉑?甘汞復(fù)合電極在PHS?2F型pH計(jì)的電位檔測(cè)定浸出體系氧化還原電位；Cu2+質(zhì)量濃度采用原子吸收光譜法測(cè)定；在ZBM?300E無(wú)窮遠(yuǎn)生物顯微鏡下觀察細(xì)菌并采用血球計(jì)數(shù)板測(cè)定浸出液中活細(xì)菌的數(shù)量。

2 結(jié)果和討論

2.1 基礎(chǔ)培養(yǎng)基對(duì)浸出效果的影響

At.fLD-1菌株生長(zhǎng)和繁殖需要從外界攝取各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中包括碳源、氮源、能源、磷源及其他微量元素。該菌為無(wú)機(jī)化能自養(yǎng)菌，所以，碳源一般來(lái)自空氣中的二氧化碳，能源物質(zhì)為溶液中的Fe2+、硫化礦及額外添加的單質(zhì)硫等。磷源及其他營(yíng)養(yǎng)元素需要以基礎(chǔ)培養(yǎng)基的形式向浸礦溶液中添加。然而，在實(shí)驗(yàn)中，尾礦中所含各種元素會(huì)釋放在浸出液中，可補(bǔ)充菌種生長(zhǎng)所必需的一些營(yíng)養(yǎng)元素。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)培養(yǎng)基對(duì)尾礦浸出效果影響實(shí)驗(yàn)，以確定浸礦實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)液組成。本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基為無(wú)鐵4.5K培養(yǎng)基。

基礎(chǔ)培養(yǎng)基對(duì)浸出效果的影響見表2。從表2可見：浸礦初期是否添加基礎(chǔ)培養(yǎng)基對(duì)浸銅效果影響不明顯。因?yàn)殡S著尾礦中含Mg，P，K和Na等脈石礦物的溶解，可以不斷釋放營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)滿足菌種生長(zhǎng)，所以，實(shí)驗(yàn)采用pH為2.0的稀硫酸溶液代替了無(wú)機(jī)鹽基礎(chǔ)培養(yǎng)液。在浸礦初期，pH有所升高，這是尾礦中含有較多堿性脈石礦物所致。為了防止pH過(guò)高對(duì)菌種生長(zhǎng)不利，在尾礦浸出實(shí)驗(yàn)前2 d，每組均定時(shí)定量加入10%稀硫酸調(diào)節(jié)浸出體系的pH，使其穩(wěn)定在適合菌種生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

表2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基對(duì)浸出效果的影響Table 2 Effect of basic medium on copper leaching rate %

2.2 不同初始Fe2+質(zhì)量濃度對(duì)At. f LD-1菌浸出銅尾礦的影響

At.f菌在以硫酸亞鐵為能源物質(zhì)時(shí)，F(xiàn)e2+通過(guò)細(xì)菌被代謝為Fe3+，氧作為電子受體，At.f菌在代謝過(guò)程中獲得能量[7]。以Fe2+作為At.fLD-1菌株的能源物質(zhì)進(jìn)行銅尾礦浸出實(shí)驗(yàn)，在不同初始Fe2+質(zhì)量濃度下，浸出體系pH和氧化還原電位Eh隨時(shí)間的變化分別如圖2和圖3所示。從圖2和圖3可見：不同初始Fe2+質(zhì)量濃度下浸出體系pH均呈先上升后下降最終保持穩(wěn)定的趨勢(shì)。浸出前期體系的pH上升主要是尾礦中堿性礦物耗酸所致。此外，浸礦過(guò)程本身會(huì)消耗H+（如反應(yīng)（1））。之后補(bǔ)加了一定量的稀硫酸，同時(shí)，體系浸出一段時(shí)間后部分氧化分解的硫化礦所產(chǎn)生的S被細(xì)菌氧化為硫酸，F(xiàn)e3+發(fā)生水解以及黃鐵鉀釩沉淀的生成使培養(yǎng)體系酸度增加（如反應(yīng)（2）～（4）），從而使溶液的pH有所降低。隨著初始Fe2+質(zhì)量濃度的增加，pH越來(lái)越低，當(dāng)初始Fe2+質(zhì)量濃度為10 g/L時(shí)，浸出28 d后體系pH降低至1.9，而不加入硫酸亞鐵的浸礦體系最終pH穩(wěn)定在2.3左右。其原因可能是Fe2+質(zhì)量濃度越高，氧化后浸出液中Fe3+較多，促進(jìn)了反應(yīng)（3）和（4）的進(jìn)行，導(dǎo)致酸度較快增加[8]。

從圖3可以看出：氧化還原電位Eh均隨著Fe2+的氧化逐漸上升到最高值，維持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，且初始Fe2+質(zhì)量濃度越高，Eh也越大；在初始Fe2+質(zhì)量濃度為10 g/L浸出28 d后，Eh穩(wěn)定在580 mV，比不加硫酸亞鐵浸出液的氧化還原電位Eh高20 mV左右。這是因?yàn)楫?dāng)溶液中含有大量的Fe2+時(shí)，細(xì)菌首先利用Fe2+作為能源，代謝產(chǎn)生大量的Fe3+并使溶液電位升高，F(xiàn)e3+與Fe2+等質(zhì)量濃度是引起電位升高或降低的關(guān)鍵因素。細(xì)菌以溶液中Fe2+為能源，菌密度快速增大，導(dǎo)致Fe2+氧化作用進(jìn)一步增強(qiáng)，使浸出液中Fe3+與Fe2+等質(zhì)量濃度較高，從而使浸出液的Eh提高。

圖2 不同初始Fe2+質(zhì)量濃度對(duì)浸出體系pH的影響Fig.2 Influence of ferrous iron at different initial mass concentrations on pH of leaching system

圖3 不同初始Fe2+質(zhì)量濃度對(duì)浸出體系Eh的影響Fig.3 Influence of ferrous iron at different initial concentrations on Eh of leaching system

圖4所示為不同初始Fe2+質(zhì)量濃度下At.fLD-1菌株浸出銅尾礦的對(duì)比效果。從圖4可見：初始Fe2+質(zhì)量濃度為1和5 g/L時(shí)的浸出效果好于初始不加Fe2+的菌浸效果，尤其在Fe2+質(zhì)量濃度為5 g/L時(shí)，浸出效果最好，浸出46 d后銅的浸出率達(dá)到35.00%，而初始不加Fe2+的銅浸出率為30.80%；但是，當(dāng)Fe2+質(zhì)量濃度增加至10 g/L時(shí)，銅浸出率反而有所下降，僅為28.10%。其原因是：在礦物細(xì)菌浸出過(guò)程中，高的溶液電位是影響浸出的重要因素[9]，細(xì)菌將Fe2+氧化為Fe3+，使溶液氧化還原電位升高，但硫酸亞鐵是速效能源，浸礦菌會(huì)優(yōu)先利用，浸礦體系加入過(guò)多的硫酸亞鐵會(huì)影響浸礦菌前期對(duì)黃銅礦的浸出，并導(dǎo)致黃鉀鐵礬沉淀得過(guò)早和過(guò)多產(chǎn)生，沉積在礦物顆粒表面，成為質(zhì)子和電子傳遞的屏障，阻礙礦物的進(jìn)一步氧化分解，并最終使浸出速率減小[10?11]。所以，為了減少沉淀的產(chǎn)生，又能在適合黃銅礦浸出的適宜范圍內(nèi)加速硫化銅礦的氧化分解，必須保持適量的起始總鐵離子質(zhì)量濃度[12]。從圖4可以看出：初始加入質(zhì)量濃度為5 g/L的Fe2+時(shí)，尾礦中銅的浸出效果最好，能夠加強(qiáng)尾礦的生物浸出。

圖4 不同初始Fe2+質(zhì)量濃度下At.f LD-1菌對(duì)銅尾礦的浸出效果Fig.4 Copper leaching rates under different initial ferrous iron mass concentrations

2.3 不同初始Na2S2O3質(zhì)量濃度對(duì)At.f LD-1菌浸出銅尾礦的影響

以Na2S2O3為能源物質(zhì)時(shí)，At.fLD-1菌浸出銅尾礦體系pH的變化情況如圖5所示。從圖5可以看出：溶液中pH變化趨勢(shì)與以硫酸亞鐵為能源物質(zhì)有所不同；當(dāng)空白試驗(yàn)和初始Na2S2O3中S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)，溶液pH先上升后下降；當(dāng)S質(zhì)量濃度為5和10 g/L時(shí)，溶液pH先上升后下降，之后又上升，過(guò)一段時(shí)間后快速下降。前期pH上升主要是尾礦中堿性礦物耗酸和Na2S2O3在酸性溶液中迅速分解所致[13]。但初始加入Na2S2O3中S質(zhì)量濃度為5和10 g/L時(shí)，由于加入Na2S2O3過(guò)多，所補(bǔ)加稀硫酸被消耗，導(dǎo)致pH又開始上升；分別在第8和14 d時(shí)，溶液pH又快速下降，28 d時(shí)均已降至1.70左右。這是隨著At.fLD-1菌的大量繁殖，Na2S2O3和反應(yīng)（5）產(chǎn)生的S被細(xì)菌氧化產(chǎn)酸所致，如反應(yīng)（6）和（2）。

圖5 不同初始S質(zhì)量濃度對(duì)浸出體系pH的影響Fig.5 Influence of S at different initial mass concentrations on pH of leaching system

圖6所示為不同初始Na2S2O3質(zhì)量濃度下，At.fLD-1菌浸出尾礦體系Eh的變化情況。從圖6可見：不同浸出條件下的氧化還原電位均逐漸上升達(dá)到最高值，最終維持在560～580 mV范圍內(nèi)；但隨著初始Na2S2O3質(zhì)量濃度的增大，浸出體系Eh達(dá)到最高穩(wěn)定值的浸出時(shí)間延長(zhǎng)；當(dāng)初始Na2S2O3中S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)，10 d后浸出體系的Eh已快速上升到544 mV，之后緩慢升高并穩(wěn)定在575 mV左右；而在相同浸出時(shí)間下，當(dāng)S質(zhì)量濃度為5和10 g/L時(shí)，浸出體系的Eh較低，僅分別為487和465 mV。這是因?yàn)樵诓煌跏糔a2S2O3質(zhì)量濃度下，At.fLD-1菌浸出銅尾礦體系中氧化還原電位的變化是由Na2S2O3中低價(jià)態(tài)硫的氧化程度所決定，同時(shí)，與不同初始Na2S2O3質(zhì)量濃度下浸出體系pH的變化呈一定的相關(guān)性。

圖6 不同初始S質(zhì)量濃度對(duì)浸出體系Eh的影響Fig.6 Influence of S at different initial mass concentrations on Eh of leaching system

圖7所示為不同初始S質(zhì)量濃度下At.fLD-1菌浸出銅尾礦的效果。從圖7可以看出：初始S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)的浸出效果最好，浸出46 d后銅的浸出率能達(dá)到38.10%；在At.fLD-1菌浸出銅尾礦初期，當(dāng)Na2S2O3質(zhì)量濃度較高時(shí)，導(dǎo)致溶液pH過(guò)高，使At.fLD-1菌的生長(zhǎng)受到抑制，所以，浸出10 d時(shí)，初始S質(zhì)量濃度為5和10 g/L的浸出體系銅浸出率遠(yuǎn)低于S質(zhì)量濃度為1 g/L和初始不加Na2S2O3的銅浸出率，之后，隨著At.fLD-1菌的生長(zhǎng)，溶液pH開始下降，從而又為菌種大量繁殖和尾礦浸出體系提供了較好的pH環(huán)境，所以，后期銅浸出率有較大幅度提高，46 d時(shí)銅浸出率幾乎達(dá)到了初始不加Na2S2O3的銅浸出率，但仍低于S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)的浸出率。因此，適量的起始Na2S2O3質(zhì)量濃度對(duì)菌種生長(zhǎng)繁殖和尾礦浸出是必要的。結(jié)果表明：當(dāng)初始加入Na2S2O3的S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)，尾礦中銅的細(xì)菌浸出效果最好。

圖7 不同初始S質(zhì)量濃度時(shí)At.f LD-1菌對(duì)銅尾礦的浸出效果Fig.7 Copper leaching rates under different initial S mass concentrations

2.4 黃鐵礦作為能源物質(zhì)對(duì)At.f LD-1菌浸出銅尾礦的影響

At.f菌不但可以利用Fe2+和低價(jià)態(tài)的硫作為能源，也可以將硫化礦作為能源物質(zhì)，黃鐵礦中含有的Fe和S均為還原態(tài)，而這2種物質(zhì)的氧化過(guò)程都能夠?yàn)榧?xì)菌提供生長(zhǎng)所需要的能源，促進(jìn)其快速生長(zhǎng)[14]。黃鐵礦作為At.fLD-1菌能源物質(zhì)浸出銅尾礦體系的pH和Eh的變化如圖8和圖9所示。從圖 8和圖9可見：黃鐵礦作為能源物質(zhì)的細(xì)菌浸出液中pH在浸出2 d后開始下降，停止補(bǔ)加酸后仍能夠在較長(zhǎng)時(shí)間保持低pH環(huán)境；隨著浸出過(guò)程的進(jìn)行，溶液pH還略有降低，28 d時(shí)浸出液pH為1.99；而浸出時(shí)間相同時(shí)，初期不加黃鐵礦的浸出體系pH為2.35左右。這可能是因?yàn)橐渣S鐵礦為能源物質(zhì)時(shí)，細(xì)菌浸出銅尾礦過(guò)程產(chǎn)酸，類似細(xì)菌溶解金屬硫化物的過(guò)程，它完全基于Fe3+對(duì)元素S的氧化作用，直至元素硫中的6個(gè)電子全部被轉(zhuǎn)移，形成S2O32?，反應(yīng)中還伴隨單質(zhì)S的產(chǎn)生，S2O32?進(jìn)一步被氧化，經(jīng)由SnO62?和S8最后生成SO42?[15]（見反應(yīng)（7））。從圖9可以看出：初期加入黃鐵礦的浸出體系Eh和不加黃鐵礦浸出體系的Eh變化趨勢(shì)相同，但在浸出后期明顯高于不加黃鐵礦浸出體系的Eh，提高10 mV以上。因?yàn)殡S著At.fLD-1菌的大量繁殖，黃鐵礦中溶解出的Fe2+被氧化的速度高于Fe3+對(duì)其他元素的氧化速度，導(dǎo)致溶液電位升高。

圖8 能源物質(zhì)黃鐵礦對(duì)浸出體系pH的影響Fig.8 Influence of pyrite on pH of leaching system

圖9 能源物質(zhì)黃鐵礦對(duì)浸出體系Eh的影響Fig.9 Influence of pyrite on Eh of leaching system

加入與不加入能源物質(zhì)黃鐵礦時(shí)At.fLD-1菌浸出尾礦的銅浸出率對(duì)比效果如圖10所示。從圖10可以看出：加入能源物質(zhì)黃鐵礦后，尾礦中銅的浸出率有所提高；在浸出前期，這種作用不是很明顯，一直到浸出8 d左右，加入黃鐵礦的浸出體系銅浸出率比不加黃鐵礦的僅高出1.00%，這是因?yàn)辄S鐵礦不溶于水，與硫酸亞鐵和硫代硫酸鈉相比，屬于緩效能源，其作用滯后是必然的；但在浸出46 d后前者銅的浸出率能達(dá)到34.17%，與不加黃鐵礦相比，銅浸出率提高11.00%。這表明At.fLD-1菌可以利用黃鐵礦中的亞鐵和硫作為生長(zhǎng)的能源物質(zhì)，能夠提高銅浸出效率，但與培養(yǎng)基中的亞鐵離子和硫代硫酸鈉相比，其銅浸出率偏低。

圖10 能源物質(zhì)黃鐵礦對(duì)浸出體系銅浸出率的影響Fig.10 Influence of pyrite on copper leaching rate

3 結(jié)論

（1） 不同硫酸亞鐵用量對(duì)At.fLD-1菌浸銅效率的影響有所差異。當(dāng)Fe2+質(zhì)量濃度較小時(shí)，銅浸出率較小，但當(dāng)亞鐵質(zhì)量濃度較高時(shí)，銅浸出率并非隨著Fe2+質(zhì)量濃度的增大而增大。當(dāng)初始加入Fe2+質(zhì)量濃度為5 g/L時(shí)，對(duì)于At.fLD-1菌浸礦是適宜的，能夠加強(qiáng)銅尾礦的細(xì)菌浸出，尾礦中銅的浸出效果最好，46 d時(shí)銅浸出率達(dá)到35.00%，與不加硫酸亞鐵的銅浸出率相比提高13.63%。

（2） 適宜的硫代硫酸鈉用量能夠有效提高細(xì)菌浸銅效率，初始Na2S2O3中S質(zhì)量濃度為1 g/L時(shí)的浸銅效果最好，細(xì)菌浸出46 d后銅的浸出率能達(dá)到38.10%，與不加Na2S2O3相比銅浸出率提高23.70%。

（3）At.fLD-1菌浸出銅尾礦體系加入黃鐵礦能夠?qū)μ岣咩~浸出率起到促進(jìn)作用，浸出46 d后銅的浸出率能達(dá)到34.17%，與不加黃鐵礦相比銅浸出率提高11.00%。

（4） 不同能源物質(zhì)對(duì)細(xì)菌浸出尾礦體系和銅浸出效率的影響程度不同。硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉和黃鐵礦3種能源物質(zhì)都能夠提高細(xì)菌浸出低品位銅尾礦的銅浸出效率，其中硫代硫酸鈉的浸出效果最為顯著。

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（編輯 陳燦華）

Effect of different energy sources onAt.fbacterial leaching of low-grade copper tailings

DONG Ying-bo, LIN Hai, MO Xiao-lan, FU Kai-bin
（Key Laboratory of Ministry of Education of China for High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines, School of Civil & Environment Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China）

The effect of different energy sources on bio-leaching of the low-grade copper tailings was studied with strainAcidthiobacillus ferrooxidans（At.f） LD-1. The results show that ferrous sulfate, sodium thiosulfate and pyrite can improve the efficiency of copper leaching. When the initial mass concentration of ferrous is 5 g/L, the copper leaching rate reaches 35.00% after 46 d leaching, 13.63% higher than that without ferrous sulfate. When sodium thiosulfate is added with 1 g/L of initial S mass concentration, the copper leaching rate reaches the highest value of 38.10% after 46 d leaching. It is improved by about 23.70% compared with the copper leaching rate without sodium thiosulfate. Pyrite is also able to enhance the effect of copper leaching. The copper leaching rate reaches 34.17% after 46 d leaching, 11.00% higher than that without pyrite.

At.fLD-1; ferrous sulfate; sodium thiosulfate; pyrite; copper tailing; leaching

TD925.5

A

1672?7207（2011）05?1181?07

2010?04?20；

2010?06?28

北京市教育委員會(huì)共建項(xiàng)目（XK100080432）

董穎博（1983?），女，河南鄭州人，博士研究生，從事微生物選礦研究；電話：010-62333603；E-mail： gaia1983@163.com