镍矿湿法冶金技术应用进展及研究展望（收藏）(3)

氧化镍矿生物冶金的浸矿机理分为机械破坏和化学溶解两方面，机械破坏是指微生物的作用对矿石基质结构的破坏，是一种可视的宏观作用；化学溶解是指微生物代谢产物对矿物结构的破坏，主要包括酸解、络合、碱解、生物还原作用等，其中有机酸的酸解和络合作用至关重要【19】。GADD【20】认为真菌新陈代谢产生的草酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酮酸、乳酸等有机酸在浸矿过程中起到了主导作用，浸矿环境的pH值、盐度等条件对矿物的溶解影响很大。LIAN等【21】则采用透析膜对比烟曲霉菌与某矿物直接接触和间接接触时K+溶出量，结果表明直接接触下K+的溶出量为间接接触时的3倍。两者的结论验证了真菌生物浸出存在着有机酸的酸解作用以及生物大分子的络合作用，同样也表明真菌的生物浸出也存在着类似于直接作用和间接作用的作用机理。

氧化镍矿的浸矿菌种以青霉菌和烟曲霉菌为主。TZEFERIS等【22】分别采用青霉菌和曲霉菌分泌浸出低品位氧化镍矿，实验结果表明Ni在生物质中的损失可以达到3.5％～10.8％，这可能是由于真菌对金属离子的吸附作用导致。刘学等【23】分离得到了一株高效浸出氧化镍矿的黑曲霉菌，在不同酸浸对比实验中发现有机酸可以优先选择性浸出镍钴；生物浸出实验结果显示间接浸出具有较高的浸出率，这主要是由于真菌及其分泌物对镍钴金属离子具有一定的络合能力。VALIX等【24】对比了不同菌种的浸矿能力，发现黑曲霉菌对氧

化镍矿的浸出率普遍高于青霉菌，而青霉菌则更有利于钴的浸出。很多学者致力于提高浸矿菌种的离子耐受能力，VALIX【25】驯化了一株在NaCl浓度为5×10-4下仍有较高生物活性的黑曲霉菌。SANTHIYA等【26】逐步提高了黑霉菌对金属离子的耐受性，最终黑曲霉菌可以同时耐受Ni2+、Mo2+、A1。离子的浓度达到1、1.2和2g／L。

3.2硫化镍矿生物冶金技术研究现状

3.2.1硫化镍矿常规生物冶金技术研究现状

镍黄铁矿为主要的产镍硫化矿物，其在酸性条件下可以自发分解【27】，因而硫化镍矿的生物浸出多存在着微生物和H的双重作用。

镍离子对嗜酸菌的生长代谢具有抑制作用。嗜酸氧化硫硫杆菌对Ni极为敏感，当浓度达到293 mg／L时即失去氧化硫元素的能力【28】，NOGAMI等认为Ni2+在生物质膜上同时阻碍两种酶的生成，这两种酶分别可以催化硫氧化为二氧化硫和亚硫酸氧化为硫酸。嗜酸氧化亚铁硫杆菌对Ni的耐受性较高，经过不断驯化，很多菌株对Ni的耐受性达到了20～30g／L。在硫化镍矿微生物浸出中，也进行了其他耐受性的研究：温建康等【30】采用现代微生物驯化育种技术，选育了抗毒性强和适合浸出高砷硫低镍钴硫化矿的浸矿菌种，该菌在镍、钴、砷浓度为5.3和2.5 g/L下亚铁氧化速率最快可达到1.4 g／(Lh)。刘学【31】分离得到一株在低温条件下仍具有铁氧化性能的菌种，低温条件下逐步驯化后该菌种耐受砷浓度达到4L，并在15℃时亚铁氧化速率可以达到1.2 g／(Lh)。

GARCIA等【32】对某含镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿的精矿样品分别采用At．ferrooxidans和At．thiooxidans进行生物浸出后发现，At．ferrooxidans作用下磁黄铁矿可以完全氧化，其他矿物仅部分氧化；At．thiooxidans作用下磁黄铁矿仅部分氧化而其他矿物却没有发生氧化。ZHANG等【33】对镍黄铁矿纯矿物进行生物浸出，结果显示微生物可以极大的促进镍黄铁矿浸出，且在浸出过程中，直接作用比间接作用更重要。

陈勃伟等【34】考察了接种量、初始pH、矿石粒度、浸出周期对某低品位硫化镍铜矿的生物浸出的影响。在矿石粒度<74μm占90％、矿浆浓度2％，细菌接种量30％、初始pH 1.5、浸出周期30 d、摇床转速150r／min的条件下，可获得最大的镍铜浸出率，分别为89.79％和41.80％。赵月峰等【35】研究某株极度嗜热菌浸出镍铜硫化矿精矿的工艺条件，结果表明：初始pH

在1.2~1.6、低矿浆浓度、细矿石粒级有利于细菌浸出。在68℃，初始pH=1.6，接种量10％，矿浆浓度5％，4.5 d后Ni、Cu的浸出率分别为99.78％和86.30％，添加酵母粉和硫酸铁实验表明两种物质均可强化镍铜的浸出。CHEN等【36】在对老挝某高镁铁硫化镍矿(Ni0.21％，Mg20.24％)生物浸出时发现：预酸化可以强化生物浸出的效果，但酸化过程中所需的加酸量仅为该矿理论酸耗的一半左右。

3.2.2硫化镍矿非常规生物冶金技术研究现状

常规的生物冶金技术需要在较低pH值下(≤2.5)进行，高镁型硫化镍矿在该条件下浸出会产生难以承受的酸耗成本，因而对于这种矿石，考虑在较高pH值下浸出以减少成本，本实验中将较高pH值(≥2.5)下的生物浸出技术称为非常规生物浸出技术，将较高浸出pH值(≥2.5)的体系称为非常规生物浸出体系。

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