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稳恒磁场强化细菌浸出低品位黄铜矿研究

作　者: 袁源
导　师: 汪模辉
学　校: 成都理工大学
专　业: 分析化学
关键词: 稳恒磁场细菌浸出强化浸出磁化处理低品位黄铜矿
分类号: TF18
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文对低品位黄铜矿的细菌（主要是氧化亚铁硫杆菌）浸出及稳恒磁场强化浸出进行了研究。重点研究了浸矿细菌的生长条件、浸矿条件以及稳恒磁场对细菌生长和细菌浸矿的影响,并根据磁化处理水和溶液的研究报道和相关理论基础,进一步探讨了稳恒磁场强化细菌浸出黄铜矿的机理。为了得到研究工作所需的稳恒磁场,本文设计长直螺线管为稳恒磁场发生装置,直流稳压稳流电源为其提供工作电流。该装置的技术指标为:磁感应强度在0～20mT连续可变,均匀区785cm³,均匀度10%。通过高斯表测定,装置的磁感应强度与电流强度的线性关系良好,保证了磁化过程中磁感应强度的准确性。研究了温度、pH、培养基中Cu²⁺浓度对细菌氧化亚铁能力的影响。本试验中细菌的最佳生长条件是:温度30℃,培养基pH2.0,培养基中的Cu²⁺低于1.00g·L^-1。在此基础上,通过对细菌进行矿样的适应性驯化培养,细菌逐渐适应以低品位黄铜矿矿样作为其生长的培养基,以利于后续浸矿的需要。通过正交试验设计方法对浸矿条件进行优化。由试验结果可知,在矿浆浓度5%、细菌接种量10%、pH=2.0时,可以得到最佳的铜浸出率。有菌浸出和无菌浸出的试验对比,经过30天的摇瓶浸出,有菌和无菌的铜最终浸出率分别为16.35%和5.73%,说明有菌浸出效果明显。通过浸出反应热力学计算分析可知,无菌条件下的化学浸出反应不能自发进行,而在细菌浸出体系中,浸出反应能够顺利地进行。对细菌浸出低品位黄铜矿进行稳恒磁场强化研究,结果表明磁化处理后的培养基能促进细菌的生长繁殖,提高其氧化活性,最佳的磁化处理条件是磁感应强度8mT,磁化处理时间30min。进一步进行浸矿试验,浸出30天,无磁化处理的细菌浸矿,铜和铁的最高浸出率分别为16.35%和21.79%;磁化处理后浸矿,铜和铁的最高浸出率分别提高到21.56%和26.19%。随着磁感应强度的增大,铜的浸出率逐渐升高,但是,当磁感应强度大于8mT时,铜的浸出率变化不再明显,浸出效果并不随磁化作用的增强而继续增大。磁场强化细菌浸出的可能机理是通过磁场改变水的结构,促进氧气在水中的溶解,提高矿石成分的溶解性,增强细菌细胞生物膜的穿透性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章引言  9-20
  1.1 微生物冶金的意义  9
  1.2 铜矿微生物冶金概况  9-10
    1.2.1 世界铜资源概况  9-10
    1.2.2 微生物浸出铜技术发展概况  10
  1.3 主要浸矿微生物概述  10-12
    1.3.1 中温细菌  11
    1.3.2 中等嗜热细菌  11
    1.3.3 高温嗜热细菌  11-12
  1.4 硫化矿微生物浸出的基本原理  12-15
    1.4.1 直接作用机理  12-13
    1.4.2 间接作用机理  13-14
    1.4.3 硫化矿微生物浸出过程的电化学  14-15
  1.5 微生物浸出黄铜矿及其强化措施研究概况  15-16
    1.5.1 生物方法  15
    1.5.2 物理方法  15-16
    1.5.3 化学方法  16
  1.6 微生物浸出黄铜矿的动力学研究进展  16-18
    1.6.1 传质动力学模型  17
    1.6.2 浸矿细菌生长动力学模型  17-18
  1.7 项目来源  18-19
  1.8 本论文的研究的目的和主要内容  19
  1.9 本论文的创新性成果  19-20
第2章实验材料与方法  20-26
  2.1 实验矿样及成份  20-21
  2.2 菌种来源及培养基组成  21
  2.3 实验试剂和实验仪器设备  21-24
    2.3.1 实验试剂  21-22
    2.3.2 实验仪器设备  22
    2.3.3 磁场发生装置的设计  22-24
  2.4 实验方法  24-26
    2.4.1 细菌的培养  24-25
    2.4.2 细菌细胞计数  25
    2.4.3 细菌活性的测定  25
    2.4.4 化学元素分析测定  25
    2.4.5 物相分析  25
    2.4.6 细菌浸矿方法  25-26
第3章氧化亚铁硫杆菌生长条件试验研究  26-31
  3.1 温度对氧化亚铁硫杆菌生长的影响  26-27
  3.2 培养基pH对氧化亚铁硫杆菌生长的影响  27-28
  3.3 Cu~(2+)对氧化亚铁硫杆菌生长的影响  28-30
  3.4 细菌的驯化  30
  3.5 本章小结  30-31
第4章细菌浸出黄铜矿试验研究  31-38
  4.1 黄铜矿的有菌浸出和无菌浸出对比实验研究  31-33
  4.2 黄铜矿细菌浸出条件试验  33-36
    4.2.1 正交试验设计与试验结果  33-34
    4.2.2 试验结果的极差分析  34-35
    4.2.3 试验结果的方差分析  35
    4.2.4 结果讨论  35-36
  4.3 本章小结  36-38
第5章稳恒磁场强化细菌浸出黄铜矿试验研究  38-45
  5.1 稳恒磁场的磁感应强度与仪器装置工作电流的关系  38-39
  5.2 稳恒磁场作用对浸矿细菌生长的影响研究  39-41
    5.2.1 磁化处理磁感应强度对浸矿细菌生长的影响  39-40
    5.2.2 磁化处理时间对浸矿细菌生长的影响  40-41
    5.2.3 磁化处理方式选择试验  41
  5.3 稳恒磁场对细菌浸出黄铜矿的影响研究  41-44
  5.4 本章小结  44-45
第6章稳恒磁场强化细菌浸出黄铜矿的机理探讨  45-47
  6.1 水系磁化处理的概念  45
  6.2 磁场作用对水系结构性质的影响  45-46
  6.3 磁场作用对水系溶解氧的影响  46
  6.4 其他可能存在的机理  46-47
结论  47-49
致谢  49-50
参考文献  50-52

稳恒磁场强化细菌浸出低品位黄铜矿研究

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