论文部分内容阅读
论文以氧化锰尾矿、中低品位软锰矿和大洋锰结核三种氧化锰资源为研究对象,进行了以黄铁矿为还原剂浸出氧化锰资源的研究。文中研究了化学浸出过程及反应过程中各种离子的影响和微生物强化浸出化学浸出渣及微生物浸出过程的基本原理,并研究了嗜酸氧化亚铁硫杆菌高效培养和微生物对Mn2+的耐受能力等辅助问题,为以黄铁矿为还原剂浸出氧化锰资源的化学浸出和微生物浸出联合工艺提供了必要的应用基础。以黄铁矿为还原剂浸出氧化锰资源的化学过程是一个复杂的多相反应过程。溶液中Mn2+的浸出过程与黄铁矿的浸出反应方式及黄铁矿反应后的产物存在密切关系。Fe3+对MnO2-FeS2-H2SO4反应浸出过程有一定的催化作用,尤其是反应初期,溶液中Fe3+促进了FeS2表面的化学反应,溶液中Fe3+越高,使得其反应速率越高,并进行了其催化反应浸出过程的动力学分析：浸出过程中FeS2表面存在S与SO42-两种反应方式,随着FeS2表面反应的进行,颗粒表面产生S固化层,并受到固化层的扩散控制；MnO2-FeS2-H2SO4系统中加入嗜酸氧化亚铁硫杆菌,可以有效促进反应的进行,从而加速Mn2+的浸出；循环伏安电化学分析表明细菌和Fe3+的加入,降低了FeS2的氧化还原电位,同时缩短了氧化峰与还原峰之间的电位差,使得FeS2氧化还原反应更容易进行。利用陶粒载体培养嗜酸氧化亚铁硫杆菌可以有效提高嗜酸氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+的速率,实现嗜酸氧化亚铁硫杆菌的快速培养；而利用黄铁矿培养嗜酸氧化亚铁硫杆菌过程表明,在合适条件下,经过144小时的培养嗜酸氧化亚铁硫杆菌细菌浓度可以达到6.4×108个/mL,其培养效率是传统利用硫酸亚铁细菌生长利用效率的5倍左右；微生物对Mn2+的耐受能力的试验表明,嗜酸氧化亚铁硫杆菌对Mn2+具有一定的耐受能力,当培养基Mn2+浓度≤1g/L时,对细菌的生长活性影响很小,Mn2+浓度为5-15g/L时,细菌生长出现延迟,当Mn2+浓度增大到20g/L时,细菌代谢完全停止。本论文研究结果为实现优化MnO2-FeS2-H2SO4整个浸出工艺及微生物浸出复杂矿物提供了一定的理论依据,同时对化学浸出和微生物浸出过程的工业应用都有一定的促进和指导意义。