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随着金矿资源的开采利用,易处理金矿日益减少,难处理矿石中的金占黄金储量的比重不断增大。因此有必要对该种矿石进行预处理,提高黄金产量和收率。细菌氧化法作为一种矿物预处理新工艺,具有操作简便、投资少和环境友好等优点,近年来取得了较大发展。但细菌浸出也存在一些不足,如氧化速率慢、浸出周期长,在一定程度上降低了其成本优势。因此有必要对生物冶金的浸矿机理及强化手段进行深入研究,为工业应用提供理论指导。
本论文以雄黄和雌黄为目标矿物,嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)和中度嗜热西伯利亚硫杆菌(Sulfobacillus sibiricu)作为浸矿菌株,对矿物可浸出性和催化剂强化浸出进行了系统研究。发现无催化剂时雄黄化学浸出和生物浸出的浸出率都偏低,硫酸铁不能有效氧化雄黄,雌黄的浸出率高于雄黄；添加Ag+可明显提高两种矿物的化学和生物浸出率；Cu2+需在较高温度下才对雄黄有明显催化效果,但生物浸出雄黄温度较低,所以Cu2+几乎没有催化作用；Cu2+对雌黄的浸出率高于Fe3+单独浸出及Cu2+与Fe3+联合浸出,添加Cu2+生物浸出雌黄时,At.f菌体系浸出率明显高于S.s菌体系。
考察了催化剂浓度、Fe3+浓度和浸矿温度等条件对浸出率的影响。化学浸出中,适当提高催化剂浓度和温度可提高浸出率,但过高后浸出率不再上升,甚至略有下降；较高的Fe3+浓度有利于浸出,因为催化剂再生反应在高Fe3+浓度下较易发生。
通过矿渣的XRD、SEM推测了雄黄催化反应机理:Ag+与Cu2+催化机理相似,矿物表面As被Ag+或Cu2+取代,生成Ag2S或CuS,然后被Fe3+溶解,实现催化剂离子再生和矿物的逐步溶解。