復(fù)雜氧化銅礦石礦物組成復(fù)雜、堿性脈石含量高、結(jié)合率高、含泥量大，是典型的難處理礦石，研究開發(fā)高效處理復(fù)雜氧化銅礦資源的技術(shù)對于擴大銅礦資源的利用范圍、緩解我國銅資源供需矛盾具有重要意義。本文針對高堿性復(fù)雜氧化銅礦酸浸酸耗大、易發(fā)生化學(xué)堵塞、不適用酸性細菌強化浸出以及氨浸工藝復(fù)雜、成本高等問題，通過現(xiàn)場取樣、室內(nèi)試驗、機理分析等手段，圍繞復(fù)雜氧化銅礦石堿性浸礦菌種的選育及浸出規(guī)律進行了研究，主要研究工作包括:
(1)獲得了一株異養(yǎng)型堿性產(chǎn)氨菌種。從土壤中分離出一株堿性細菌，研究了細菌菌落及菌體的形貌特征，通過16S rRNA測序確定其種屬信息并將其命名為Providencia sp.JAT-1;揭示了細菌的生長代謝機制，確定了最佳生長條件為:檸檬酸鈉10 g/L、尿素20 g/L、溫度30℃C、初始pH 8、接種量20%、振蕩速率180 rpm。
(2)開展了浸礦菌種的馴化與誘變育種?？疾炝说V漿對細菌JAT-1生長代謝的抑制作用，提高了細菌對礦漿的適應(yīng)性，確定了細菌浸出的適宜礦漿濃度最高為14%;開展了紫外誘變與化學(xué)誘變兩階段復(fù)合誘變育種，誘變后細菌的生長活性提升42.3%、產(chǎn)氨能力提升19%、浸銅能力提升了約39%。
(3)研究了堿性產(chǎn)氨細菌浸銅的影響因素并對其進行優(yōu)化。分析了浸出溫度、細菌接種量、初始pH、礦漿濃度、礦石粒徑、攪拌速度等因素對堿性細菌浸礦效果的影響，通過Plackett-Burman試驗篩選出細菌浸銅的關(guān)鍵影響因素，利用Box-Behnken試驗考察了各關(guān)鍵影響因素的交互作用對浸出過程的影響，對堿性產(chǎn)氨菌浸銅效果進行優(yōu)化，實現(xiàn)了銅離子的高效浸出。
(4)揭示了堿性產(chǎn)氨細菌浸銅行為機理。設(shè)計并開展了細菌三步驟浸礦試驗，考察了一步驟浸出、二步驟浸出及代謝產(chǎn)物浸出下礦石的浸出效果，分析了浸出前后礦石物相、表面形貌及顆粒內(nèi)部孔裂隙變化規(guī)律，基于試驗結(jié)果分析了細菌直接吸附行為對浸出的影響規(guī)律，探明了細菌代謝產(chǎn)物對礦石的浸出作用，揭示了細菌及其代謝產(chǎn)物的浸出作用機理。
(5)闡明了堿性細菌浸銅固液作用過程及動力學(xué)機理。探討了堿性細菌浸銅反應(yīng)過程的固液作用及礦石侵蝕機理，在考慮浸出劑濃度變化的條件下，推導(dǎo)了液膜控制、固膜控制以及化學(xué)反應(yīng)控制的固液反應(yīng)動力學(xué)方程，構(gòu)建了異養(yǎng)型細菌浸礦反應(yīng)動力學(xué)模型，揭示了產(chǎn)氨細菌浸出過程固液反應(yīng)的控制步驟，獲取了浸出反應(yīng)的表觀活化能。
(6)提出了復(fù)雜氧化銅礦堿性細菌浸出新工藝。針對氧化銅礦石酸法堆浸工藝存在的問題，首次提出了堿性細菌堆浸新工藝，并優(yōu)化了堆浸實施方案，解決了原工藝存在的技術(shù)問題，提出了細菌強化浸出技術(shù)措施，形成了復(fù)雜氧化銅礦堿性細菌浸出工藝原型。
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