冶炼厂烟尘中铜的生物浸出

    Sarcheshmeh铜冶炼厂有两台反射炉和三台转炉在运转，这些炉子产生的气体和烟尘通过气球形烟道（回收粗粒烟尘）和静电除尘器（回收细粒烟尘）净化。这些熔炼炉每天产生烟尘约50吨，含铜约36%，目前，这些烟尘返回熔炼炉，降低了炉子的效率，增加了熔炼所需能量；此外，还损毁耐火砖，增加炉子循环负荷。     以前的研究表明，Sarcheshmeh厂铜烟尘主要由次生铜硫化物矿物组成，在生物浸出中比黄铜矿容易反应得多，辉铜矿的浸出速度约为黄铜矿浸出速度的5倍。     大多数次生铜硫化物可以用中温细菌的培养物来浸出，这些细菌生长的最佳条件为：温度32～35℃，pH＝1.5～2.5。     本研究中一系列连续试验都是在两段气升式生物反应器中用嗜酸的铁和硫氧化细菌完成的。生物浸出和生物氧化最好是在连续操作中完成，在这种操作中，单位时间单位体积的生产率高，反应器体积小。已研究过的反应器类型包括：搅拌槽渗滤柱、帕丘卡槽、空气升液柱和一些特殊设计的反应器，如旋转式反应器。空气搅拌生物反应器建造和操作费用高，它的应用仅限于处理高价值的矿石和精矿。气升式反应器用于很多化学、石油化学、矿物处理和生物技术工业，因为它的设计和建造简单、电耗低、剪切力低、混合特性好，传热和传质好。在气升式反应器中，保持在上升管和下降管中的气体体积不同，造成一种压力差，迫使液体从下降管底部流向上升管，造成液体的流速和混合。     本研究的目的是在实验室规模评价铜的生物浸出。冶炼厂混合烟尘的组成如表1。 表1  混合烟尘的化学和矿物成分组成

元素/矿物	重量（%）	估计占铜总量比例（%）
Cu（总量）	35.8
Cua	12.9
Fe	15.3
S	12.2
Cu2S	18.8	61.6
CuS	1.7	4.7
CuFeS2	2.0	2.9
CuFeS4	2.6	6.8
Cu－N	5.8	24
FeS2	0.3
FeS2O4	0.9
FeS3O4	14.8
脉石	53.3

    注：a－酸溶性铜。     如表1所示，烟尘中主要铜硫化物矿物是辉铜矿19%，黄铜矿2%，蓝铜矿2%，斑铜矿3%。由于有大量（13%）酸溶性铜氧化物存在，故用稀硫酸预浸，在pH为1.5，矿浆浓度为10%的条件下，120分钟后浸出酸溶性铜80%。     预浸后的烟尘（化学和矿物成分组成如表2），用中温细菌浸出，这种中温的铁和硫氧化细菌的混合培养物是从天然硫化矿的酸性矿山排出液中分离的。 表2  预处理后混合烟尘的化学和矿物成分组成

元素/矿物	重量（%）	估计占铜总量比例（%）
Cu（总量）	35.1
Cua	4.2
Fe	22.2
S	5.9
As	0.78
Sb	0.35
Bi	0.07
Cd	0.01
FeS2	1.9
Fe2O3	3.7
Fe3O4	19.8
Cu2S	24.4	80.9
CuS	1.4	3.9
CuFeS2	2.7	3.9
Cu5FeS4	3.5	9.2
Cu－N	0.5	2.1

    注：a－酸溶性铜。     评估了各种参数如矿浆浓度，停留时间和温度对预浸后铜硫化物烟尘生物浸出行为的影响，结果表明，提高生物浸出强度（即缩短停留时间，提高矿浆浓度）不利于铜的回收。反应器中的氧化还原电位随矿浆浓度的升高而降低，随温度的升高而升高。在平均矿浆浓度分别为2%、4%和7%，在32℃平均停留时间分别为2.7天、4天和5天的条件下，铜浸出率分别为90%、89%和86%。在38 ℃下，从浓度为7%的矿浆中浸出铜，浸出率达91%。从这些结果来看，在气升式生物反应器中用混合中温细菌从烟尘中浸出铜是有希望成功的，值得进一步研究。