某铜矿尾矿渣微生物柱浸及其动力学.pdf

8 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第9 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 2 0 ．0 9 ．0 1 6 某铜矿尾矿渣微生物柱浸及其动力学 毛羽，傅开彬，钟秋红，王磊，候普尧 西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室，四川绵阳6 2 1 0 1 0 摘要采用两段微生物柱浸对某铜矿尾矿渣中的有价金属进行二次回收研究。考察预处理酸度、接种 量、尾矿和废石装矿方式及废石粒度等因素对铜、锌浸出的影响。结果表明，两段微生物柱浸无论改变 接种量还是预处理酸度，尾矿最终铜离子浸出率均大于3 0 ％，在预处理酸度为5 ％、接种量1 0 ％、 一2m m 废石粒级的条件下，铜浸出率可达到3 8 ．8 ％，锌浸出率可达到8 7 ．4 5 ％。不同的装矿方式浸出 差异性不大，分层装尾矿和采场废石并不能有效改善柱子的渗透性。柱浸体系中铜锌浸出动力学模型 表明，铜、锌的浸出符合内扩散控制模型。 关键词铜；锌；微生物柱浸；动力学 中图分类号T F l l l ．3 l ；T F 8 0 3 ．2 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 2 0 0 9 一0 0 8 0 0 8 C o l u m nB i o l e a c h i n go fT a i l i n g sf r o mC o p p e rM i n e a n dI t sL e a c h i n gK i n e t i c s M A 0Y u ，F UK a i - b i n ，Z H O N GQ i u h o n g ，W A N GL e i ，H O UP u y a o K e yL a b o r a t o r yo fS o l i dW a s t eT r e a t m e n ta n dR e s o u r c eR e c y c l e ，M i n i s t r yo fE d u c a t i o n ， M i a n y a n g6 2 1 0 1 0 ，S i c h u a n ，Ch i n a A b s t r a c t V a l u a b l em e t a l sw e r er e c o v e r e df r o m t a 订i n g s o fa c o p p e r m i n eb y t w o s t a g e c o l u m n b i o l e a c h i n g ．E f f e c t so fp r e t r e a t m e n ta c i d i t y ， i n o c u l a t i o nq u a n t i t y ， l o a d i n gm o d eo ft a i l i n ga n dw a s t er o c k ， a n dp a r t i c l es i z eo fw a s t er o c ko nc o p p e ra n dz i n cl e a c h i n gw e r ei n V e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tc o p p e r l e a c h i n gr a t ei s3 0 ％a b o v er e g a r d l e s so fc h a n g eo fi n o c u l a t i o na m o u n t sa n dp r e t r e a t m e n ta c i d i t y ．L e a c h i n g r a t eo fc o p p e ra n dz i n ci s3 8 ．8 ％a n d8 7 ．4 5 ％ r e s p e c t i v e l yu n d e rt h ec o n d i t i o n si n c l u d i n gp r e t r e a t m e n t a c i d i t yo f5 ％d i l u t es u l f u r i ca c i d ， i n o c u l a t i o no f1 0 ％，a n dp a r t i c l es i z eo fw a s t er o c ko f 一2m m ．P e r m e a b i l i t y o fc o l u m ni sn o te f f e c t i v e l yi m p r o v e db yd i f f e r e n tl o a d i n gm e t h o d s ．T h er e s u l t so fk i n e t i c sm o d e l so fc o p p e r a n dz i n cl e a c h i n gi nc o l u m nl e a c h i n gs y s t e ms h o wt h a tl e a c h i n go fc o p p e ra n dz i n ca c c o r d sw i t hi n t e r n a l d i f f u s i o nc o n t r o lm o d e l ． K e yw o r d s c o p p e r ； z i n c ； c o l u m nb i o l e a c h i n g ；k i n e t i c s 某铜矿尾矿含有多种金属，主要的金属矿物有 磁黄铁矿、黄铜矿和铁闪锌矿等，脉石矿物有石英、 白云母、黑云母、绿泥石和阳起石等‘1 。。多年来，该 矿厂一直对铜矿进行分选利用，使其尾矿的堆积越 来越严重，长时间大量尾矿堆积会造成环境污染和 生态破坏‘2 | 。在选矿过程中，由于技术和工艺等问 题，尾矿中还存在一部分有用资源嘲，所以对尾矿中 的有用资源进行再分选是充分利用资源的一种有效 收稿日期2 0 2 0 一0 4 0 1 基金项目四川省科技计划资助项目 2 0 Z D Y F l 5 9 7 ；国家重点研发计划项目 2 0 1 9 Y F C l 8 0 3 5 0 3 ，2 0 1 9 Y F C l 8 0 3 5 0 4 作者简介毛羽 1 9 9 4 一 ，女，四川泸州人，硕士研究生；通信作者傅开彬 1 9 7 5 一 ，男，四川威远人，副教授 万方数据 2 0 2 0 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y I ．b g r i m m ．c n 8 1 方法。而用传统的选矿方法对尾矿进行再分选不能 达到回收尾矿中有用资源的效果。近年来，微生物 处理低品位矿物成为热点。微生物技术具有流程 短、投资少和保护环境等特点，在各领域广泛应 用[ 4 ] 。随着低品位铜资源微生物浸出研究的不断深 入，也取得了一定的进展[ s - 1 0 ] 。为了探究微生物对 某铜矿尾矿渣中有价金属浸出效果的影响，本文对 某厂尾矿渣进行微生物柱浸试验，研究不同条件下 浸矿体系及有价金属的浸出效果。在不同的预处理 酸度、菌种接种量、尾矿和废石装矿方式及废石粒度 条件下，考察浸出液中铜、锌的浸出效率，得出最优 的工艺条件。为现场堆浸试验提供参考。 1 材料及方法 1 ．1 矿石 根据尾矿矿样的X 射线荧光分析结果，该尾矿 样含C u O0 ．1 6 ％、Z n OO ．6 5 ％，其他主要成分 ％ S i 0 25 6 ．7 7 、F e 2 0 31 3 ．2 2 、A 1 2 0 31 1 ．1 6 、S 0 39 ．5 7 、 T i 0 20 ．6 2 、M 9 02 ．7 1 、C a O1 ．5 6 。尾矿中的主要金 属矿物为磁黄铁矿、黄铜矿和铁闪锌矿，还含有少量 的方铅矿、方黄铜矿和麦基诺矿；脉石矿物主要为石 英、白云母和阳起石等。矿样中具有回收价值的是 铜和锌，其他元素的回收利用价值不大。试验所用 尾矿综合样 尾矿和采场废石按1 1 混合 和废石 的含铜量及含锌量的化学分析结果见表1 。可见尾 矿综合样中的铜、锌含量明显多于废石。 表l 铜和锌化学分析结果 T a b I elC h e m i c a Ia n a I y s i sr 岱u l t so f c o p p e ra n dz i n c／％ C u0 ．1 5O ．2 8O ．6 20 ．4 0O ．1 6 Z n0 ．6 00 ．】20 ．】】0 ．2 20 ．0 5 2 1 ．2 菌种 采用从现场酸性矿坑水中分离、纯化出来的原 著细菌 J 矿口如 和A f 广f s 茵作为试验菌种。为进 一步对两个菌种进行鉴定，对得到的混合菌液采用 高通量分析得知菌种在g e n u s 分类水平下，原著细 菌 I 矿口6 c 和A ￡广f s 菌中嗜酸硫杆菌属分别占微 生物总量的9 5 ．3 8 ％和9 5 ．1 2 ％，是浸出过程起主要 作用的菌种；同时有嗜酸菌属等作协调作用。原著 细菌 I 扩口6 c 用9 k 培养基培养[ 1 1 。，用于第一阶段柱 浸。第二阶段柱浸采用A z 广c s 菌，用改进的无铁 9 k 培养基培养，其中亚铁离子浓度为og ／L ，其他条 件与原著菌相同。 1 ．3 浸出试验 柱浸试验在生物柱浸反应器中进行，反应器为 圆柱形、双层结构，外径1 0 0m m 、内径6 0m m 、高 4 0 0m m ，装样质量10 0 0g 。室温条件下，以尾矿和 废石进行微生物柱浸试验。依次设置预处理酸度、 接种量、尾矿和废石装矿方式及矿石粒度4 个条件 进行微生物柱浸试验。柱浸分两个阶段浸取液初 始p H 为2 左右，再加入原著菌 J 矿口6 c 进行第一阶 段柱浸，浸取时间9 0d ；对浸渣烘干，重新调浆，加入 A f 广f 5 菌进行第二阶段柱浸，两个阶段浸取时间 共1 8 0d ，采用S e v e n C o m p a c tT M S 3 2 2 0M e t t l e 卜 T o l e d o 型p H 计定期测定浸出液的p H 、氧化还原 测定仪测定溶液的氧化还原电位 既 变化，原子吸 收分光光度计测定浸出液中的铜离子和锌离子浓 度，同时对铜、锌浸出过程动力学进行分析。柱浸过 程中用二次去离子水补充挥发和取样损失的溶液。 浸出结束后，对浸渣进行X R D 分析，对比浸取前后 矿样物相变化。 2 结果与讨论 2 ．1 预处理酸度 柱子中装入10 0 0g 尾矿样品。稳定p H 为2 ， 接种量1 0 ％，尾矿直接装柱的条件下进行细菌浸 出，得到铜锌浸出率在不同的预处理酸度 浓度5 ％ 的稀硫酸和p H 2 的稀硫酸 条件下随时间的变化 曲线，结果如图1 a 和图1 b 所示。酸预处理结束后， 浓度为5 ％的稀硫酸和p H 2 的稀硫酸中铜的浸 出率分别为2 ．9 l ％和2 ．5 ％，锌的浸出率分别为 4 ．3 4 ％和3 ．2 4 ％。说明矿样中含有一部分铜和锌 以氧化物的形式存在，容易被酸浸出。两阶段的浸 出中，铜、锌浸出率随时间的延长都不断增加，浸出 结束时，浸出率都不再发生变化。铜和锌的浸出率 均是5 ％的稀硫酸高于p H 一2 的稀硫酸，表明用 5 ％的稀硫酸对矿样进行预处理更适合铜、锌的浸 出。浸取过程中的p H 和E I l l 变化如图1 c 和图1 d 所示，两种条件下的p H 和眈变化趋势相同且数 值相近，表明两反应柱中的耗酸和F e 离子的化学 反应相似2 | 。 万方数据 8 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第9 期 2 4 蔷 蠡1 6 骚 8 O 。 a 第l 阶段 7 ，- 一 。 ∥ ．／ 03 06 09 01 2 01 5 01 8 0 浸出时间，d 纠 第1 阶段 第Ⅱ阶段 鸽 ＼． - 一- ．一- ‘●一- 一一 ⋯’『一- ’- 一- - 一 5 ％ p H 2 h 第1 阶段 多 ．-，H 卅 3 06 09 01 2 01 5 01 8 0 浸出时间，d d 第l 阶段 尸一 O3 0 6 09 0 1 2 01 5 01 8 0 03 06 09 01 2 01 5 01 8 0 浸出时间，d浸出时间，d 图l预处理酸度对铜锌浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c t sO fp r e t r e a t m e n ta c i d i t yO nI e a c h i n gr a t eO fc o p p e ra n dz i n c 2 ．2 接种量 合适的接种量有利于细菌快速适应浸矿体 系，进入对数生长阶段。5 ％的稀硫酸预处理，尾 矿直接装柱条件下，p H 稳定在2 后，接种细菌浸 矿，考察接种量对尾矿中铜、锌微生物浸出的影 响。试验结果如图2 所示。从图2 可以看出，接种 不同量的菌液浸取尾矿渣，铜和锌的浸出率差异 不大，第一阶段浸出结束 9 0d 时，接种量1 0 ％和 2 0 ％的尾矿铜浸出率分别为1 8 ．3 6 ％和1 7 ．3 4 ％， 锌浸出率分别为7 3 ．3 3 ％和7 4 ．2 6 ％。第二阶段 重新调浆接种，浸矿1 8 0d 后，铜浸出率分别达到 3 2 ．5 6 ％和3 3 ．1 6 ％，锌浸出率分别达到9 2 ．9 3 ％ 和9 0 ．1 4 ％。接种量为2 0 ％时，由于接种量高及 细菌基数较大，从而缩短了细菌生长的延滞期。 表现为浸矿前期接种量2 0 ％的铜的浸出率大于接 种量1 0 ％的。后期则是接种量1 0 ％的大于接种 量2 0 ％的。接种量为1 0 ％时，细菌能充分利用能 源物质，对浸矿体系的适应更强。表现为接种量 1 0 ％的浸柱中锌浸出效果优于接种量2 0 ％的，且 最终铜、锌的浸出率均高于接种量2 0 ％的。浸出 过程中，接种量为1 0 ％的反应柱中的p H 在第1 阶段浸出中始终大于接种量为2 0 ％的反应柱。在 浸取过程中，溶液中的氧化亚铁硫杆菌将F e 2 在 H 的共同作用下转化成F e 3 。接种量为1 0 ％的 浸柱中，酸消耗更快，表明F e 2 转化为F e 3 的速度 更快，对应的氧化还原电位升高速率也更快。并 且，第Ⅱ阶段的反应相似。综合考虑，最佳接种量 确定为1 0 ％。 啪 如 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 加 m o 瑚 咖 湖 枷 姗 姗 蓬褂毛璐毒荸 Ⅲ，裔 万方数据 2 0 2 0 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y I ．b g r i m m ．c n 8 3 3 5 3 0 2 5 喜z o 墨s l O ‘8 ’ 第1 阶矗 7 l O ％ 2 0 ％ ． 矿 - ∥ 。矿 O3 06 09 0 1 2 01 5 01 8 0 浸m 时间，d 、。J 第1 阶段第Ⅱ阶段 I ＼ 1 0 ％、一J ⋯ 2 0 ％ ’t _ _ L ．⋯⋯“ 一一- 一- 一一- 一一一一1 O3 06 09 01 2 01 5 01 8 0 浸出时间，d 1 0 0 9 0 8 0 7 0 堡6 0 祷 弓i5 0 燃 波4 0 3 0 2 0 l O 0 ． b 第1 阶段 籼阶警舻 1 0 ％ ∥矿； 。 2 0 ％ 3 06 09 01 2 01 5 01 8 0 浸出时间／d 图2细菌接种量对铜锌离子浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c t so fb a c t e r i a li n o c u l a t i o na m o u n to nl e a c h i n gr a t eo fc o p p e ra n dz i n c 2 ．3 尾矿和废石装矿方式 设置三个反应柱，进行两个阶段的浸出试验，柱 工是尾矿直接装柱，柱Ⅱ是尾矿综合样直接装柱 装 矿1 ，柱Ⅲ是一层尾矿一层废石装柱 装矿2 。在 5 ％的稀硫酸预处理，初始p H 为2 ，接种量1 0 ％的 条件下，考察不同的装矿方式下铜、锌的浸出效果。 试验结果如图3 所示。从图3 可以看出，尾矿和采 场废石装矿方式对铜和锌的浸出均有不同程度的影 响，这是因为，尾矿和采场废石混合方式影响矿石的 渗透性，从而改变铜和锌的浸出率。三个反应柱中， 柱Ⅱ的铜、锌浸出效果最好，其次是柱I ，最后是柱 Ⅲ。尾矿 柱I 中含大量微细粒级矿石，细粒级越 多，颗粒间孑L 隙就越小，矿柱渗透性就越差，铜、锌浸 出效果较差。尾矿和废石混合装矿 柱Ⅱ 使矿柱中 矿粒粗细分布均匀，有利于淋液的纵向流动和横向 扩散，促进矿样中铜、锌的浸出[ I ⋯。尾矿和废石分 层装柱 柱Ⅲ ，柱子的渗透性并没有得到改善，铜、 锌的浸出效果与柱I 和柱Ⅱ相似。浸出过程中，浸 出体系氧化还原电位迅速增加到5 5 0m V 以上，说 明细菌能快速将F e 2 氧化F e 3 ，使得系统氧化还原 电位处于高位。同时，三种装矿方式体系的p H 均 逐渐降低，第Ⅱ阶段的p H 一直在1 ．7 ～2 ．o 波动。 研究中发现，多道选铜工艺回收精矿后的尾矿 粒度较细，浸出时体系渗透性较差，但不同的装矿方 式浸出差异性不大，所以分层装尾矿和采场废石并 没有达到改善渗透性的目的。 万方数据 8 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第9 期 3 5 3 0 2 5 冰 避2 0 嬲 骡1 5 1 0 - a 第1 阶段第Ⅱ阶段．，r 一 旷纩 ／ 。， 一尾矿 装矿1 ‘一装矿2 9 0 7 5 堡6 0 褂 露4 5 站 3 0 1 5 第矍矿 誊矿 O2 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 002 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 0 浸出时间，d浸出时间／d 3 ．5 3 ，O Z 厶2 ．5 2 ，0 I ．5 C l 卜 第1 阶段 第Ⅱ阶段 K 、 尾矿 、吱≈戈葶C ≈ 装矿1 、‘～ - - h h P ▲’ ‘一装矿2 O2 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 0 浸出时间，d ． d 第1 阶段 02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 0 时间，m i n 图3尾矿和废石装矿方式对铜锌离子浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c t so fl o a d i n gm e t h o d so ft a i l i n g sa n dw a s t er o c ko nl e a c h i n gr a t eo fc o p p e ra n dz i n c 2 ．4 废石粒度 采场L W 一2 6 0 0 、L W 一2 6 4 0 、L W 一2 6 6 0 和L W 一 2 7 0 0 的废石样品按照1 1 1 1 混合制成废石综 合样，柱工为一2m m 粒级样品，柱Ⅱ为 o ．6 3m m 粒级样品。在5 ％的稀硫酸预处理，初始p H 为2 ， 接种量1 0 ％的条件下。考察粒度对采场废石微生 物浸出的影响，结果见图4 。从图4 可见，两浸柱中 铜浸出率差异较大，而锌浸出率相差不大。第工阶 段浸出结束 9 0d 后 ，一2m m 和 o ．6 3m m 粒级 废石综合样中铜浸出率分别为2 7 ．2 2 ％和2 0 ．4 2 ％， 浸出1 8 0d 后，铜浸出率分别为3 8 ．8 ％和2 5 ．2 4 ％； 第1 阶段浸出结束，锌浸出率分别为6 0 ．6 9 ％和 6 3 ．0 5 ％，浸出1 8 0d 后，锌浸出率分别为8 7 ．4 5 ％和 8 1 ．7 2 ％。可见装矿样为一2m m 的废石综合样更 有利于铜、锌的浸出。一2m m 的废石综合样中所 含细粒级较多，矿石越细，其表面积就越大，与菌 液接触面就越大，则其与细菌作用效果更明显。 o ．6 3m m 粒级中粗颗粒较多，矿体孔隙不发育， 则浸液纵向流动速度快，容易产生矿柱边缘无菌 浸液的现象，导致浸矿效果较差[ 14 。。柱Ⅱ的p H 较 高，浸取液中的H 浓度减小，则浸出液中F e 3 极容 易发生水解生成矾反应，导致浸出液中F e 计浓度快 速降低，浸出液的氧化还原电位也就较低[ 1 引。 2 ．5X R D 分析和动力学分析 对各条件下所得浸渣进行X R D 分析，数据显 示，各浸渣中主要物相变化相似，选取变化明显的尾 矿浸渣与原尾矿进行X R D 谱对比分析，结果如图5 所示。 渤 枷 渤 姗 伽 伽 渤 姗 瑚 ≯g ～l l ∞ 万方数据 2 0 2 0 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 8 5 喜 器 曜 a 第1 阶段 7 ’ ‘ ，。 ，，∥ ∥ ．2 嗍废石综合 o ．6 3 m 粒级废石 堡 褂 丑 燃 歆 ∞第l 阶段 籼≥茄 ∥ O2 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 0 O 3 0 6 0 9 01 2 01 5 01 8 0 浸出时间，d 浸出时间，d 浸出时间，d浸出时间，d 图4 粒度对铜锌离子浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c t so fp a r t i c l es i z eo nl e a c h i n gr a t eo fc o p p e ra n dz i n c Q 一石英 C 一绿泥石 弘铁闪锌矿 I C J ．毓I Q 尾矿 溉督2 给I 。． } 。卜⋯ 吣Q Q 一石英c 一绿泥石M 一白云母 P ．磁黄铁矿s - 铁闪锌矿 C 肌1 d 第1 阶段浸渣 C - F 嚣堆噙1 ⋯丝 一2 一。． 山⋯I J ．J 第Ⅱ阶段浸渣 I L ～』h ▲．1 ⋯。l ⋯．．⋯． 2 03 04 05 06 07 08 0 O1 02 03 0 4 05 06 07 08 0 2 a 盱 2 锹。 图5 两段浸出尾矿和浸渣的X R D 谱 F i g ．5 X R Dp a t t e r n so ft a i n g sa n dt w o r s t a g e sI e a c h i n gs l a g 尾矿经过两个阶段浸出后，图5 中石英、绿泥石 和白云母等非金属相峰没有明显的变化，仍比较尖 锐，说明在两段浸矿过程中石英等非金属矿不与浸 出液发生作用。两阶段中很难寻到黄铜矿和闪锌矿 等金属矿峰，可能存在两种情况，一方面，矿样中磁 黄铁矿、闪锌矿的含量极少；另一方面，金属矿与微 生物发生作用，金属被溶解。对比尾矿和I 、Ⅱ阶段 浸渣中磁黄铁矿峰，发现该峰在第Ⅱ阶段浸渣中基 本消失。说明磁黄铁矿与菌液相互作用，细菌作用 下磁黄铁矿被氧化，生成亚铁离子，而二价铁离子在 酸性条件下被氧化成三价铁；硫在细菌作用下与氧 结合生成硫酸[ 16 1 。作用机理方程式如下 万方数据 8 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第9 期 F e S 2 H 兰坐墨F e 2 H ，S 1 F e S 2 H 一F e 2 H ，S 1 B a c t e r i c F e 卜，S 2 0 ．5 z 2 z H 2 0 一2 z H 十 1 一z F e 2 S O 。2 2 2 F e 抖 2 H 0 ．5 ，一2 F e 3 H ， 3 ． D a C t e n C ．． 图5 中铁闪锌矿的峰型在每个阶段有相应的变 宽，且峰的尖锐度在减弱。说明铁闪锌矿在柱浸过 程中与浸取液相互作用。铁闪锌矿与微生物浸出的 作用机理分为直接机理和间接机理。直接机理为铁 闪锌矿在酸性条件下与细菌相互作用，将铁闪锌矿 中的锌以锌离子的形态溶出；间接机理是矿物溶解 过程中将三价铁还原为二价铁，同时生成硫元素，二 价铁被细菌作用氧化成三价铁，而硫则被氧化成硫 酸[ 17 I 。方程式如下 Z n S 2 H 0 ．5 0 ，』竺兰与Z n z H ，O S 。 Z n S 2 F e 3 _ Z n 2 S o 2 F e 2 2 F e z - 2 H o ．5 ，』竺竺巴2 F e 。 H ，o 4 5 6 D a C t e n C． 2 S 3 0 2 2 H 2 0 一2 S O 。z _ 4 H 十 7 在菌液对矿样浸取过程中，浸出液中铜、锌的浸 出过程为化学反应。为进一步探究柱浸过程的动力 学，将浸出过程动力学假设为化学反应控制和内扩 散控制[ 1 n 1 阳两阶段，动力学方程如下 1 一 1 一z 1 ／3 一是1 ￡ 8 1 2 z ／3 一 1 一z 2 舟一走2 ￡ 9 式中，愚，、足分别是不同控制步骤的速率常数； z 是浸出率 ％ ；￡是浸出时间 m i n 。 将试验数据代人方程 8 和 9 中，通过计算和 拟合绘制方程 8 和 9 动力学曲线，结果如图6 所 示。根据图6 ，铜的浸出用化学反应控制和内扩散 控制进行拟合，得出的相关系数 R 2 分别为o ．9 7 5 9 7 和o ．9 6 33 ，均大于o ．9 5 ，说明铜浸出动力学既符 合化学反应控制模型，也符合内扩散控制模型。但 锌浸出拟合的相关系数 R 2 表明，化学反应控制模 型拟合的相关系数小于o ．9 5 ，浸出动力学不符合化 学反应控制模型。柱浸体系内扩散控制模型拟合相 关系数更好，所以，铜、锌的浸出动力学符合内扩散 控制模型。 图6 铜锌浸出过程动力学 F i g ．6L e a c h i n gk i n e t i c so fc o p p e ra n dz i n c 3结论 1 当预处理硫酸浓度5 ％、接种量1 0 ％，尾矿微 生物柱浸浸出效果较好；尾矿和采场废石装矿方式 虽对铜和锌的浸出有不同程度的影响，但对改善柱 子的渗透性并没有明显的效果，所以分层装尾矿和 采场废石并不能达到改善渗透性的目的；采场废石 的粒度对微生物浸出有一定的影响，一2m m 废石 综合样含细粒级较多，与细菌作用效果更明显，铜浸 出率达到3 8 ．8 ％，锌浸出率达到8 7 ．4 5 ％。 2 浸出渣X R D 分析表明，矿样中铜、锌在细菌 作用下浸出效果良好。硅酸盐类非金属基本不与酸 发生反应，图谱中峰型无明显变化。而磁黄铁矿和 铁闪锌矿等金属矿则与柱浸体系发生一系列的生物 化学反应，从而引起其峰发生变化。 3 铜、锌的浸出动力学符合内扩散模型。 参考文献 [ 1 ] 傅开彬，董发勤，陈道前，等．四川某低品位尾矿中铜、 锌硫化物生物浸出研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 7 ，3 7 1 万方数据 2 0 2 0 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 8 7 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 8 l 一8 4 ，8 8 ． F UKB ，D N GFQ ，C H E NDQ ，e ta 1 ．B i o l e a c h i n go f c o p p e ra n dz i n cs u l p h i d e si nal o w g r a d et a i l i n g sf r o m s i c h u a n p r o v i n c e [ J ] ．M i n i n g a n d M e t a l l u r g i c a l E n g i n e e r i n g ，2 0 1 7 ，3 7 1 8 1 8 4 ，8 8 ． 赖才书，胡显智，字富庭．我国矿山尾矿资源综合利用 现状及对策[ J ] ．矿产综合利用，2 0 1 1 4 1 l 一1 4 ， L A ICS ．H U XZ ．Z IFT ．C u r r e n ts i t u a t i o na n d c o u n t e r m e a s u r e so fc o m p r e h e n s i v eu t 订i z a t i o no fm i n e t a i l i n g si nC h i n a [ J ] ．M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no f M i n e r a lR e s o u r c e s ，2 0 1 1 4 1 1 1 4 ． 陈建平，张莹，王江霞，等．中国铜矿现状及潜力分 析[ J ] ．地质学刊，2 0 1 3 ，3 7 3 3 5 8 3 6 5 ． C H E NJP ，Z H A N GY ，W A N GJX ，e ta 1 ．A n a l y s i so f c u r r e n ts i t u a t i o na n dp o t e n t i a lo fc o p p e rm i n e si nC h i n a [ J ] ． J o u r n a lo fG e o l o g y ，2 0 1 3 ，3 7 3 3 5 8 3 6 5 ． W UZL ，Z O ULC ，C H E NJH ，e ta 1 ．C o l u m n b i o l e a c h i n g c h a r a c t e r i s t i c o f c o p p e r a n di r o nf r o m Z i i n s h a ns u l f i d eo r e sb ya c i dm i n ed r a i n a g e [ J ] ． I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 1 6 ，1 4 9 1 8 2 4 ． V I L I N S K AA ，R A OKH ．S u r f a c ec h a r a c t e r i z a t i o no f A f i d i ￡ i 0 6 口f i Z Z M s ，P r r o o 工i d 【行s ，a d a p t e dt oh i g hc o p p e r a n dz i n ci o n s c o n c e n t r a t i o n [ J ] ．G e o m i c r o b i 0 1 0 9 y J o u r n a l ，2 0 l l ，2 8 3 2 2 l 一2 2 8 ． Z H A NY ，Y A N GMR ，Z H A N GS ，e ta 1 ．I r o na n d s u l f u ro x i d a t i o n p a t h w a y s o fA f i d n i 0 6 口f i ￡f “5 ，0 r r o o z i d 口”5 [ J ] ．w o r l dJ o u r n a lo fM i c r o b i o l o g ya n d B i o t e c h n o l o g y ，2 0 1 9 ，3 5 4 6 0 ．D O I 1 0 ．1 0 0 7 ／s 1 1 2 7 4 一 0 1 9 2 6 3 2 一y ． P E C I N A T R E V l0ET ，R A M O S - E S C O B E D GT ， G A L L E G 孓A C E V E D 0PM 。e ta 1 ．B i o f l o t a t i o no f s u l f i d em i n e r a l sw i t h ，A f i d i ￡ i 0 6 口f i Z Z “s ，P r r o o 丁i d n 咒s ， i nr e l a t i o nt oc o p p e ra c t i v a t i o na n ds u r f a c eo i d a t i o n [ J ] ． C a n a d i a nJ o u r n a lo fM i c r o b i o l o g y ，2 0 1 2 ，5 8 9 1 0 7 3 1 0 8 3 ． 欧阳冰洁，陆现彩，陆建军，等．嗜酸性氧化亚铁硫杆菌 与硫化物矿石相互作用的实验研究[ J ] ．岩石矿物学杂 志，2 0 1 1 ，3 0 6 1 0 2 1 1 0 3 0 ． o U Y A N GBJ ，L UXC ，I 。UJJ ，e ta 1 ．A ne x p e r i m e n t a l s t u d yo ft h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nA f i d i f i 0 6 “f i Z Z “5 ，P r r o o 工i d 口行sa n ds u l f i d eo r e s [ J ] A c t aP e t r o l o g i c aa t M i n e r a l o g i g a ，2 0 1 l ，3 0 6 1 0 2 1 1 0 3 0 肖菊芳．钢铁硫酸洗废液中嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对重 金属的去除及机理研究[ D ] ．天津天津理工大学，2 0 1 4 ． X I A 0JF ．S t u d yo nr e m o v a I a n di t sm e c h a n i s mo f h e a v ym e t a l sb y A c i d i f i 0 6 “f i Z Z “5 l 厂0 r r o o z i d 口九5 i n s t e e l p i c k i n gs u l f u r i ca c i dp i c k l i n gw a s t el i q u o r [ D ] ． T i a n j i n T i a n j i nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，2 0 1 4 ． [ 1 0 ] 叶茂友，严苹方，孙水裕，等．氧化亚铁硫杆菌生物浸出 铅锌硫化矿尾矿及浸出过程中重金属形态分析研究[ J ] ． 环境科学学报，2 0 1 6 ，3 6 1 1 4 1 0 2 4 1 1 1 ． Y EMY ，Y A NBF ，S U NSY ，e ta 1 ．