硫化铜矿细菌浸出理论基础2

硫化铜矿细菌浸出理论基础对细菌浸出时各种硫化铜矿浸出的难易程度的判断至今也没有什么理论依据，但大量的实验研究与工业实践为我们提供了一些很有价值的认识。主要的硫化铜矿银黝铜矿黝铜矿黄铜矿硫铜钴矿银黝铜矿铜蓝硫砷铜矿方铜矿斑铜矿辉铜矿矿物名称分子式含Cu(％)晶型中文英文黄铜矿ChalcopyriteCuFeS234．5正方辉铜矿ChalcociteCu2S78．9斜方斑铜矿BorniteCusFeS463．3正方铜蓝CovelliteCuS66．4六方黝铜矿Tetrahedrite(Cu，Fe)12Sb4S1352．1等轴砷黝铜矿Tennantite4Cu2S．As2S357．7等轴银黝铜矿Freibergite(Ag,Cu,Fe)12(Sb,As)4S13－等轴方铜矿(古矿)CubaniteCuFe2S323．3斜方硫砷铜矿EnargiteCu3AsS448．3斜方硫铜钴矿CarroliteCu(Co,Ni)2S4－等轴1、辉铜矿（Cu2s）在硫化矿的氧化浸出中辉铜矿有其独特之处。(1)浸出分两步进行。(2)从Cu2s到CuS之间生成一系列非计量化学的Cu—S固溶体的中间产物。Koch测绘了用Cu2s薄膜做成的电极的开路电位与Cu2s—CuS之间铜含量的关系线，示于图7—4。线上的平台对应一两相区间，而电位急剧上升则标志成分的变化。(3)Cu2s以及从Cu2s到CuS之间各种中间产物为P型半导体，其禁带约为1.8eV。辉铜矿的导带由铜的4s轨道演化而来，而其价带则来自s的3p轨道。(4)浸出过程动力学。图7—5为Cu2s在Fe2（so4）3溶液中30℃下浸出速率与时间的关系曲线。由图看出，从Cu2s到Cu1.2s的转化速率很快，到Cu浸出率α约等于0.27前(相当于转为CU1.46S)，浸出过程动力学为Fe(Ⅲ)的一级反应。α0．27，按边界层传质控制模型计算的浸出速率与实测值相吻合，求出其相应活化能为11．76kJ／m01。α0．27后，速率迅速减少至α＝0．4。在0．27α0．4区间，速率与Fe(Ⅲ)浓度与Cu1＋xS晶格中可迁移的Cu＋浓度[Cu1＋]成正比。（5）表面固态产物膜在各种硫化矿中黄铜矿属于较难浸出的，其原因归结于在黄铜矿的表面随反应的进行生成了固态产物层覆盖于矿粒表面从而阻碍了反应的进一步进行。但这一固态产物层是何物则有三种不同的观点。一是铁矾层观点，二是元素硫层观点，三是铜蓝层观点2、黄铜矿（1）黄铜矿的晶体结构黄铜矿属N型半导体，电阻率为10－3Ω·m，禁带为0。黄铜矿的价电子带由金属原子轨道与硫原子轨道共同给出。(4)在黄铜矿的细菌浸出实践中因操作上的失误可能会导致氧与二氧化碳供应不足而限制过程的进行。(5)在细菌浸出实践前必须对细菌进行驯化。(6)在黄铜矿细菌浸出过程中由于原电池效应，黄铁矿的存在，浸出速率增大。(7)低品位黄铜矿细菌浸出速率比精矿浸出速率大10倍，这同样可能是因为黄铁矿的存在，当然也不排除若干其他因素的作用。8．2．2．2黄铜矿溶解机理黄铜矿的阳极溶解靠的是价带的空穴与导带电子的转移，溶解的开始阶段是空穴的填充。与金属依靠自由电子导电不同，半导体中可以区分出两类载流子(电子和空穴)导电机理，如图所示。由于半导体禁带较窄，不要太多的能量就能使至少有少数具有足够热能的电子从满带(又称为价带)激发到空带(又称为导带)，而在价带中留下空穴。因为价带中的电子原来已满，是定域的，不能在晶体中自由运动，所以不起导电作用，而导带中的电子几乎可以自由地在晶体中运动而传导电流。8.2.2.4黄铜矿细菌浸出的一些规律M．Boon与J．J．Heijnen分析总结了1970～1992年间发表的关于黄铜矿细菌浸出的24篇文献，提出了关于黄铜矿浸出的以下结论：(1)在排除扩散控制的条件下，黄铜矿细菌浸出的速率常数明显地大于化学浸出的速率常数，前者为后者的5～10倍。(2)在生成铁矾的情况下，细菌浸出与化学浸出的速率相同，明显地低于无铁矾生成时的细菌浸出速率。(3)细菌浸出速率随矿石粒度下降而上升(8)用氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿(在35℃下)，加Ag＋作催化剂，12天铜浸出率为80％，而不加Ag＋时仅为25％。用高温细菌在68℃下浸出Ag+没有明显的催化作用。这两种温度下有两种不同的作用机理，35℃下的浸出，在黄铜矿表面生成了Ag2S，而在68℃下浸出时在黄铜矿表面生成了金属银的薄膜。3、斑铜矿