难浸含砷金矿细菌氧化过程中[AsS]2-→As(III)→As(V)转化机理研究

Bacterial oxidation technology is environmentally friendly metallurgy, environmental cleaning, prominent advantages, but there is no formation of large-scale production, the bottleneck is the [AsS]2- - -As(III)- - As(V) conversion. Because of As (III) of big toxicity to bacteria, arsenic valence state directly affect bacterial growth and reproduction, the stability of the production index and the stability of arsenic in the neutralization residue. The mainline of study is arsenic. We research the [AsS]2-→As(III)→As(V) dissolution process under the bacterial oxidation, the transition mechanism to reduce As (III) on the bacterial poison, and strengthening the process to provide the conditions for forming the stable neutralization residue. We study different arsenic valence on a variety of bioleaching bacteria growth, the ratio between bacteria, extracellular polymeric layer protein structure and type of polysaccharide. We study the [AsS]2-→As(III)→As(V) multi-stage reaction kinetics under the bacterial oxidation and the mathematical model in order to deepen the theory of bacterial oxidation process, broaden the range of applications of refractory gold ore and speed up the large-scale industrialization process.

细菌氧化技术属于环境友好冶金，环境清洁、优点突出，但是目前还没有形成大规模生产，其瓶颈就是[AsS]2- - -As(III)- - As(V)转化问题。As(III)对细菌的毒性很大，砷的化学价态直接影响细菌生长繁殖、生产指标和中和沉淀渣中砷的稳定性。本项目以砷为研究主线，研究在细菌氧化作用下[AsS]2-→As(III)→As(V)的溶解过程、转变机理，减少As(III)对细菌毒害，强化[AsS]2-→As(III)→As(V)过程，为形成稳定的中和渣提供条件。研究不同砷价态对多种浸矿细菌生长、细菌间比例、胞外聚合层蛋白结构和多糖类型的影响。研究细菌作用下的[AsS]2-→As(III)→As(V) 多级反应的动力学，建立难浸含砷金矿细菌氧化的数学模型，深化细菌氧化工艺理论，拓宽难浸含砷金矿细菌氧化工艺的应用范围，加快工艺大规模工业化进程。

针对目前细菌氧化技术还没有形成大规模生产的[AsS]2-→As(III)→As(V) 转化的瓶颈问题。本项目以砷为研究主线，研究在细菌氧化作用下[AsS]2-→As(III)→As(V) 的溶解过程、转变机理，浸矿细菌生长、细菌间比例、胞外聚合层蛋白和多糖的影响，发展并完善了细菌作用下的[AsS]2-→As(III)→As(V) 多级反应，建立了难浸含砷金矿细菌氧化的模型。获得如下研究成果：.（1）通过[AsS]2-，As(III) 和 As(V) 对特色菌种的生长影响试验研究，筛选并培育出可在As(III) 为6g•L-1，Fe(III) 为44g•L-1，15% 矿浆浓度（[AsS]2-，As(III) 和 As(V)总含量高达13.17 g/L）下正常生长的优良菌种。.（2）不同含砷矿物对特色菌种的生长影响及吸附规律试验研究发现特色菌种对氧化效果良好。细菌吸附规律试验表明细菌对矿物的吸附具有选择性，矿物晶格破裂处细菌容易吸附，复杂矿物表面由于晶格破裂畸变等较多其细菌吸附量最高。.（3）[AsS]2-，As(III) 和 As(V) 对特色菌种的胞外聚合层中蛋白质和多糖含量影响试验研究表明在[AsS]2-，As(III) 和 As(V) 胁迫下，特色菌种通过分泌胞外蛋白和多糖抵御外来毒害，这种应激性发生在细菌迟滞期。As(III) 胁迫下，细菌分泌胞外多糖最多；As(V) 胁迫下，特色菌种胞外蛋白分泌量最大。.（4）细菌氧化[AsS]2-→As(III)→As(V) 过程的热力学研究表明：体系中有H3AsO3、HAsO42-、H2AsO3-、H2AsO4-、H3AsO4、FeAsO4等形式存在。.（5）含砷矿物细菌浸出过程中[AsS]2-→As(III)→As(V) 氧化阶段的强化浸出试验研究表明微波、微波-超声作用于矿物后可有效提高矿物的细菌氧化效率。.（6）特色菌种细菌氧化含砷废液除砷过程控制及砷渣稳定性试验研究发现以氧化镁作为沉淀剂除砷最佳试验条件。.（7） 细菌氧化多级反应的机理模型:毒砂为[AsS]2-→As(Ⅲ)→As(Ⅴ)；雄黄为两部分: As4S4→As(Ⅲ)→As(Ⅴ);  As4S4→AsxSy(0.174≤x/y≤0.342)；黄铁矿是FeS2→S80→S2O32-→SO42- 和 FeS2→S80→SO42- 细菌氧化过程。