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含砷难处理金矿石生物氧化提金基础与工程化研究

杨松荣

  本文对浸矿微生物(嗜中温的氧化亚铁硫杆菌,氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺旋菌)在硫化矿物氧化过程中的作用机理及其生物氧化体系中各种物理化学因素的影响做了详细研究。依据嗜中温细菌的生长特性和硫化矿物的物理化学性质,利用生物氧化过程各种参数的变化,对含砷难处理的含金硫化矿物生物氧化过程进行了系统的分析和探讨,完善了生物氧化预处理工艺,并进行了工业应用。对黄铁矿和毒砂两种单矿物进行了生物氧化和化学氧化的微观机理研究,从而提出了生物对硫化矿物选择性接触氧化机理及其作用模型。在生物氧化的四相(液、固、气、微生物)体系的研究中,根据体系的特点,对与体系运行密切相关的矿物晶体结构(晶格能、键能),物理化学因素(体系中温度、充气量、溶氧量、二氧化碳含量、矿物的浓度、粒度、剪切强度等),电化学因素(Fe~(2+)、Fe~(3+)含量及As~(3+)、As~(5+)的转换等)及其不同菌种对Fe~(2+)的氧化能力进行了研究和分析,并通过讨论给出了理论上的解释,提出了自己的看法。对试验细菌分离培养出了氧化亚铁硫杆菌(T.f.菌)和氧化硫硫杆菌(T.t.菌),但没有发现氧化亚铁微螺旋菌(L.f.菌)。由于L.f.菌对Fe~(2+)的氧化能力远高于T.f.菌,故认为菌液中没有L.f.菌是矿浆最终电位较低的主要原因。研究中对生物氧化体系的工程化因素,如原料中的不同物料配比和溶液中的铁砷摩尔比对生物氧化过程的影响、对中和渣的影响,系统的热量平衡、氧平衡、二氧化碳平衡、固体平衡等,进行了系统的理论分析和计算,并对生物氧化后的氧化渣碱浸原理和过程做了分析和理论推导。论文对生物氧化预处理体系的工程化系统进行了详细的阐述,对高效节能生物反应器、多孔溶氧充气搅拌剪切分散系统、生物氧化后有害离子的脱除分离系统、氧化废液中和处理系统、生物氧化工艺所需的辅助系统、生物安全性和环境保护等问题进行了详细讨论。对影响含砷难处理金矿石生物氧化预处理工艺的各种因素的系统研究,解决了我国首次靠自己技术建立的工业化生物氧化预处理提金厂所遇到的技术问题,使工艺条件更加完善,生产技术指标达到了世界先进水平。……   
[关键词]:生物氧化;含砷金矿石;基础;机理;工程化
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南大学2004年