本篇文章给大家谈谈黄铜矿浸出关键科学问题,以及黄铜矿反应对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
本文目录:
- 1、以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量
- 2、铜矿浸出生物药剂那有?
- 3、黄铜矿的氧化研究
- 4、硫酸盐溶液中硫化铜矿的浸取,铜矿选矿设备http://www.ysxuankuang.com/news/960.html
- 5、谁能解答以下有关《生物选矿》的问题???急急急!~~~~~答好追加分!~~~~
- 6、以黄铜矿精矿为原料,制取金属铜的工艺如下所示:Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO
以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量
(1)①H2S有毒,会污染空气,铁离子将硫化氢氧化而降低污染,故答案为:吸收硫化氢气体,防止污染环境;
②阳极上亚铁离子失电子生成铁离子,电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+,所以铁离子浓度基本不变,故答案为:Fe2+-e-=Fe3+;
(2)阴极上氢离子放电生成氢气,铜离子放电生成Cu,酸性条件下,Cu和氧气发生氧化还原反应生成硫酸铜,所以反应方程式为2H++2e-=H2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,故答案为:2H++2e-=H2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;
(3)有机相和水相不互溶且都是液态,所以可以采用分液方法分离,用到的仪器是分液漏斗;R2Cu(有机相)易溶于有机溶剂而达到与其它金属阳离子分离的目的,故答案为:分液漏斗;富集铜离子,分离铜离子与其它金属阳离子;
(4)加入稀硫酸时,硫酸电离出氢离子导致溶液中氢离子浓度增大,促进2RH(有机物)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)向逆反应方向移动,所以Cu2+得以再生,
故答案为:增大氢离子浓度,使2RH(有机物)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)向逆反应方向移动;
(5)原溶液中n(CuSO4)=0.5mol/L×0.2L=0.1mol,析出n(Cu)=
3.2g
64g/mol
=0.05mol<0.1mol,
根据Cu原子守恒知,溶液中还含有0.05mol硫酸铜,根据硫酸根离子守恒知,还存在0.05mol硫酸,水还电离出部分氢离子,则溶液中离子浓度大小顺序是c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-),
故答案为:c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-).
铜矿浸出生物药剂那有?
氧化浸出
(1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有SO42-生成.
①该反应的离子方程式为___.
②该反应在25-50℃下进行,实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值,试分
析其原因为___..
Ⅱ,配位浸出
反应原理为:CuFeS2+NH3•H2O+O2+OH-→Cu(NH3)O42++Fe2O3+SO42-+H2O(未配平)
(2)为提高黄铜矿的浸出率,可采取的措施有___(至少写出两点).
(3)为稳定浸出液的pH,生产中需要向氨水中添加NH4C1,构成NH3.H2O-NH4Cl缓冲溶液.某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究:25℃时,向amol.L-l的氨水中缓慢加入等体积0.02mol.L-l的NH4C1溶液,平衡时溶液呈中性.则NH3.H2O的电离常数Kb=
____(用含a的代数式表示);滴加NH4C1溶液的过程中水的电离平衡___(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
Ⅲ,生物浸出
在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示.
作业帮
(4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有___(填化学式),微生物参与的离子反应方程式为___(任写一个).
(5)假如黄铜矿中的铁元素最终 全部转化为Fe3+,当有2mol SO42-生成时,理论上消耗O2的物质的量为___.
(1)①双氧水将黄铜矿氧化得到硫酸根和三价铁,离子方程式为:2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O,故答案为:2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O;
②H2O2受热易分解,产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解,故答案为:H2O2受热分解;产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解等;
(2)增大一种反应物的浓度,可提高另一种反应物的转化率,可提高氨水的浓度、提高氧压,故答案为:提高氨水的浓度、提高氧压;
(3)在25℃下,氨水微弱电离,浓度约为0.5a,根据电荷守恒得c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,NH3•H2O的电离常数Kb=
c(OH-).c(NH4+)
c(NH3.H2O)
=
10-7×0.01
0.5a
=
2×10 -9
a
;铵根能与氢氧根结合,促进水的电离,故答案为:正向;
(4
黄铜矿的氧化研究
在温度为25℃及pH=2的条件下,通过循环伏安法和恒电位I—t曲线研究了黄铜矿特殊的电化学分解行为。通过循环伏安曲线发现:电位在400~800mV(vs SHE)范围内,黄铜矿电极表面的阳极氧化反应电流很小;主要是由于生成的中间产物很难被进一步氧化分解,从而产生了钝化;当电位小于-400mV(vs SHE)时,黄铜矿阴极还原反应电流较大,晶格中的Fe3 能较快地溶解出来,产生的中间产物(铜的硫化物)在氧化电位下发生较强的阳极氧化分解反应,但是随后反应进一步被钝化。黄铜矿的阴极还原反应较强烈,且对黄铜矿氧化浸出具有重要意义。
藏品信息(中国地质博物馆) 图片描述:此图为中国连平大麦山的含黄铜矿硅灰石透辉石矽卡岩(Wollastonite-diopside skarn contained chalcopyrite)的标本照片。青灰色。不等粒粒状变晶结构,块状构造、透辉石呈放射状构造。主要矿物组成包括黄铜矿、硅灰石、透辉石、方解石。
保存单位:中国地质博物馆
硫酸盐溶液中硫化铜矿的浸取,铜矿选矿设备http://www.ysxuankuang.com/news/960.html
硫酸盐溶液中硫化铜矿的浸取 硫化矿的浸取必须用氧化剂将硫氧化为单质硫或硫酸根才能使铜溶出,因此浸取化学一方面要研究氧化剂 和硫的氧化-还原作用,同时还要分析反应生成的各种中间产物。硫酸盐溶液是最重要的硫化铜矿物浸取体 系,因为它比其他体系与浸取产物更加相容、一致。常压下可借助于氧化剂氧化硫,最常用的氧化剂是Fe 3+ ,其被还原后可由空气中的氧氧化再生,返回使用。 下图是Cu-Fe-S-H 2 0系的E h -pH图,表明了各种铜、铁硫化矿物的稳定区域。这些图对于选择硫化矿的浸取条件和了解各种化合物及离子的存在的电位、pH值范围有指导意义。下图(同矿选矿设备) 25℃下Cu-Fe-S-H2O系的Eh-pH图(溶液中总硫量为0.1mol/L,Cu 2+ 的活度0.01mol/L) 硫化铜矿物多是半导体,具有不同溶出休止电位的矿物紧密接触,发生氧化-还原反应时,产生原电池作 用。下表为各种硫化铜矿物及其他常见矿物的休止电位。 黄铁矿最为稳定,因此在与其他硫化矿物接触,组成原电池,它总是处于阳极,不被氧化。处于阴极的矿物则失去电子,而被氧化。 硫化铜矿物及其他常见矿物的休止电位( mV 对标准氢电位) FeS 2 CuFeS 2 Cu 2 S CuS PbS ZnS FeS 630 460~560 440 420 280 -240 -280 辉铜矿浸取(铜矿选矿设备) 早期研究表明,浸取天然辉铜矿时,产生一系列的中间矿物:Cu 2 S→Cu 1.8 S→Cu 1.2 S→CuS。从休止电位的观点看,应该依上述顺序增加,因而稳定性增加。但是,实际上在30℃和较低的高铁离子浓度下,并不产生CuS。反应依下述步骤进行: 第一阶段A: 5Cu 2 S→5Cu 1.8 S+Cu 2+ +2e 第一阶段B: 5/3Cu l.8 S→5/3Cu l.2 S+Cu 2+ +2e 第二阶段: 5/6Cu l.2 S→5/6S+Cu 2+ +2e 在30℃下,第一阶段的反应与矿石粒度有关,而第二阶段反应与矿石粒度无关。但是第二阶段反应氧化生成单质硫,必须在较高的温度下反应才能进行完全。对电极反应动力学的研究说明,90℃,常压下反应缓慢的原因,不是由于单质硫可能形成膜而阻滞扩散,而是由于电子在硫化矿表面的传递缓慢。这是一种电化学的观点。 用0.5mol/L Fe 3+ 及0.001 mol/L Fe 2+ 为浸取剂,浸取0.1mol/L辉铜矿,Fe 3+ /Fe 2+ 电对的起始电位Eh为917mV,当第一阶段结束时为781mV,最后在第二阶段结束时降低到735mV。在90℃下,以0.5mol/L的高铁离子为浸取剂进行第二阶段浸取,矿石粒度210~297μm(48~65目),经2h,铜的浸取率达到90%。结果与收缩核模型相符。 辉铜矿浸取第一阶段浸取测得的活化能都比较低,因此认为是扩散控制的研究者较多。而铜蓝浸取测得的活化能普遍较高,因此认为是反应控制者较多。 斑铜矿浸取(铜矿选矿设备) 斑铜矿常与黄铜矿、辉铜矿共生,使用旋转电极研究表明,在30~70℃同样条件下,斑铜矿的浸取速度仅为辉铜矿的一半左右。溶解分为两个阶段,先生成一种非计量比的矿物,反应如下, Cu 5 FeS+xFe 2 (S0 4 ) 3 ==== Cu 5-x FeS 2 +2xFeS0 4 +xCuS0 4 第二阶段,该非计量比的矿物转化为黄铜矿并生成单质硫, Cu 5-x FeS+(4-x)Fe 2 (S0 4 ) 3 ==== CuFeS 2 + (8-2x)FeS0 4 +(4一x)CuS0 4 +2S 当在35℃以下浸取斑铜矿时,反应动力学曲线呈抛物线状,反应停止于第一阶段,生成非计量比的斑铜矿。在高温下,黄铜矿继续被浸取,动力学呈直线方程。 另一项研究,在101.3kPa的氧分压、90℃的0.1mol/L硫酸中,浸取8h,粒度-45+38μm的天然斑铜矿的铜浸取率仅28%。颗粒外面为铜蓝,核心仍然是斑铜矿。铜蓝反应生成的单质硫可能形成阻滞膜使反应难以继续进行。 黄铜矿浸取(铜矿选矿设备) A 钝化现象 氧气氧化浸取黄铜矿的速度与温度的关系如下图所示,在180℃以下时,以氧气消耗表示的黄铜矿浸取速度很慢,浸取过程可以用下列总反应式表示: CuFeS 2 +4H + +O 2 ==== Cu 2+ +Fe 2+ +2S+2H 2 0 200℃以上反应速度明显加快,主要反应是: CuFeS 2 +40 2 ==== Cu 2+ +Fe 2+ +2S0 4 2在用硫酸铁浸取时也有类似现象。大多数研究者认为是生成单质硫的膜阻滞进一步的反应。也有的认为是由于铁盐水解沉淀形成阻滞膜,这在细菌浸取时,尤其重要,因为此时溶液的pH值在1.5~2之间。以上这种现象称之为“钝化”。 有的试验用有机溶剂将生成的单质硫溶去,果然加快了浸取,恢复到原来的浸取速度。不过,也有不同的实验,发现溶去硫后并不能加快浸取速度。 近年采用电化学、表面分析(如俄歇能谱,X-射线光电子能谱)等新手段研究,确认在氧化浸取黄铜矿CuFeS 2 时,部分Fe 2+ 先被浸出,Fe、Cu的溶出比例是4比1。导致先生成二硫化铜,继而生成多硫化铜中间产物。因此认为整个浸取速度由多硫化铜的缓慢分解为单质硫和铜离子的速度决定。而这个速度比较慢,从而降低了浸取速度。 无论是采取高压氧气或高铁为氧化剂,或者细菌氧化,在一定条件下都产生钝化。克服钝化,提高反应速度成为黄铜矿浸取研究的中心课题。 B 浸取动力学 黄铜矿浸取的活化能普遍很高,因此认为化学或者电化学反应控制的较多。但是也有的研究者认为高活化能是孔内扩散造成的。 C 非氧化溶解 纯黄铜矿矿粉在95℃的3mo1/L的HCl及0.4mo1/L的NaCl溶液中浸取14.5h,铜未被浸出,但铁浸出率达11.45%,认为可能是发生了下列反应: CuFeS 2 +2H + ==== CuS+Fe 2+ +H 2 S D 亚铁离子的影响 不少实验中观察到,在硫酸铁浸取黄铜矿的溶液中添加亚铁离子,会导致浸取反应的速度降低。可能是由于Fe(III)/Fe(II)电对的电位受亚铁离子浓度的影响,随着Fe(II)增加而下降。 但是,近年日本学者报道 [4] ,以含0.04mo1/L硫酸亚铁的稀硫酸溶液为浸取剂,30℃下通入空气浸取黄铜矿,浸取速度甚至比含0.2mol/L硫酸铁溶液通空气的浸取速度快得多。而且,浸取速度随加入的亚铁浓度而升高。但是如果通入氮气,则不反应。他们提出的反应机理是在亚铁参与下,发生了下列反应: CuFeS 2 +3He 2+ +3Cu 2+ ==== 2Cu 2 S+4Fe 3+ Cu 2 S为空气氧化或高铁离子氧化而被浸取,生成铜离子和单质硫。比如: Cu 2 S +4Fe 3+ ==== 2Cu 2+ + 4Fe 2+ +S 在第一步反应中,亚铁离子起到了还原剂的作用。过去也有过不少研究先还原黄铜矿,而后浸取,如有人用在铜离子存在下,以二氧化硫还原黄铜矿,生成辉铜矿和斑铜矿,而后浸取。 球磨机 铁矿选矿设备 金矿选矿设备 铜矿选矿设备 浮选机 以上资料由:河南达嘉矿山机械有限公司 欢迎您的到来 该设备适用于以下生产线: 磁选选矿生产线 浮选选矿生产线 重选选矿生产线 公司是国内大型专业成套选矿设备制造厂家,选矿设备主要包括破碎机,球磨机,磁选机,浮选机,烘干机等,可用于各类矿石的粗选,精选等工艺流程,公司为国内外企业独立设计提供磁选生产线、浮选生产线等工艺,尤其是各类磁铁矿、铁矿石、锰矿、金银矿、铜矿、铅锌矿等矿石选别技术,免费设计安装,欢迎您的致电与考察。
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生物冶金技术,又称生物浸出技术,通常指矿石的细菌氧化或生物氧化,由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌,大约有0.5~2.0微米长、0.5微米宽,只能在显微镜下看到,靠无机物生存,对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。
适温细菌和其他“靠吃矿石为生”细菌如何氧化酸性金属的机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性的硫酸盐,不可溶解的贵金属留在残留物中,铁、砷和其他贱金属,如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离,在溶液中和之前,采取传统的加工方式,如溶剂萃取,来回收贱金属,如铜。残留物中可能存在的金属,经细菌氧化后,通过氰化物提取。
生物湿法冶金
在自然界,微生物在多种元素的循环当中起着重要作用,地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺,它不产生二氧化硫,投资少,能耗低,试剂消耗少,能经济地处理低品位、难处理的矿石。目前,这种方法仍处于发展之中,它还必须克服自身的一些局限性,如反应速度慢、细菌对环境的适应性差,超出了一定的温度范围细菌难以成活,经不起搅拌,等等。为此,一些科学家建议应从遗传工程方面开展工作,通过基因工程得到性能优良的菌种。
生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学科之一。与传统氧化工艺相比,生物氧化工艺其成本低,无污染,对低品位难处理的硫化矿矿产资源的有效开发利用有着广阔的工业应用前景。相信在不远的将来,生物湿法冶金一定会得到更加广泛的应用。
微生物浸矿是指用含微生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究已有很长的历史,在细菌的生长、硫化矿分解等方面已有较深刻的认识。细菌浸矿过程是细菌生长及包括化学反应,电化学、动力学现象的硫化矿氧化分解的复杂过程。
国外研究现状
难浸金矿的细菌氧化预处理,最先是1964年在法国提出。法国人首先尝试利用细菌浸取红土矿物中的金,取得了令人鼓舞的效果。1977年苏联最先发表了实验结果。北美最先用搅拌反应槽对难浸金矿石及精矿进行细菌氧化,对于搅拌反应槽式细菌氧化厂的投产和推广,具有奠基作用。1984~1985年,加拿大Giant
Bay微生物技术公司对北美及澳大利亚的30多种金精矿进行了细菌氧化实验研究。1986年南非金科公司的Fairview金矿建立世界上第一个细菌氧化提金厂,实现了难浸金矿细菌氧化预处理法在世界上的首次商用。
近年来,在国外该技术的研究与应用已成为矿冶领域热点。堆浸在铜、金等金属的提取上获得工业应用。自1980年以来,智利、美国、澳大利亚等国相继建成大规模铜矿物堆浸厂。对于锌、镍、钴、铀等金属的生物提取技术亦得到研究。加拿大用细菌浸铀的规模最大、历史最久,安大略州伊利埃特湖区三铀矿公司1986年产铀360吨。美国在浸取铜矿石时用细菌法回收其中的铀,1983年产值已达9,000万美元。法国的埃卡尔耶尔铀矿采用细菌浸出,1975年产铀量达到35吨。葡萄牙在1959年就有1个铀矿采用细菌浸出进行生产,铀浸出率达60%~80%。
智利北部的Quebrada Blanca矿山是目前生物浸出实践中非常好的范例,并展示了生物湿法冶金在矿业中的成功发展。
国内研究现状
由福建紫金矿业股份有限公司、北京有色金属研究总院等单位联合承担的“十五”国家科技攻关计划“生物冶金技术及工程化研究”课题进行了评审验收。课题完成后,将在我国首次实现硫化铜矿石生物提铜工艺工业化,形成的生物堆浸提铜工程技术、高效浸矿菌株选育及活性控制技术,可推广应用于低品位难处理硫化铜矿及表外矿,将显著提升我国矿冶技术水平和国际竞争力。
福建紫金山铜矿是一个含砷低品位大型矿床,现已探明铜金属工业储量253万吨。但一直以来,由于原矿品位低、含砷量高,采用传统的浮选—火法炼铜工艺达不到预期目标,并会造成低品位铜矿资源的巨大浪费,于是紫金矿与北京有色金属研究总院合作、携手攻关,以紫金山铜矿为试验基地,对目前国际上最受青睐的湿法提铜工艺进行研究和开发。现在已建成了年产315吨电解铜工业试验厂,生产的电解铜达到国家一级电解铜标准。目前,紫金又开始着手建设年产1,000吨生物提铜工业试验厂,并力争在“十一五”期间建成年产1万吨电解铜的生物冶金工厂。项目建成后,紫金山铜矿将成为国内第一个具有工业规模的生物提铜基地。此外,紫金山铜矿还将利用这一新工艺着手进行生产有色金属纳米材料和其它新型粉体材料及复合粉体材料的研究,逐步实现传统矿业经济向新型经济产业迈进,力争在五年内把紫金矿业建设成为国内著名的高科技效益型矿业企业集团,并实现紫金山铜矿的全面开发。
由中南大学邱冠周教授为首席科学家的“微生物冶金的基础研究”项目针对我国有色金属矿产资源品位低、复杂、难处理的特点,围绕硫化矿浸矿微生物生态规律、遗传及代谢调控机制;微生物-矿物-溶液复杂界面作用与电子传递规律;微生物冶金过程多因素强关联3个关键科学问题开展研究。“微生物冶金的基础研究”分别获得2002年度“中国高等学校十大科技进展”和2002年度湖南省科技进步一等奖;2005年10月下旬,科技部正式行文,“微生物冶金的基础研究”被正式列入国家重点基础研究(“973”计划)项目。该项目的正式启动,标志着我国微生物冶金技术进入突破性研究阶段。随着项目研究的深入,不仅将在冶金基础理论上取得突破,建立21世纪有色冶金的新学科—微生物冶金学;而且对解决我国特有的低品位、复杂矿产资源加工难题,扩大我国可开发利用的矿产资源量,提高现代化建设矿产资源保障程度,促进走可持续发展新型工业之路,实施西部大开发战略等都具有重要的作用。
据邱冠周教授说,微生物冶金技术将提高矿产资源的利用率两倍以上。以铜为例,中国铜的保有储量6,917万吨,传统的采选冶技术资源开发率只有28%左右,而利用微生物冶金技术开发率则接近100%,等于实际可利用铜将增加数千万吨。目前,世界上微生物冶金技术已在铜、金、铀的提取方面有所应用,国外微生物冶金处理对象主要是次生矿和氧化矿。中国在微生物冶金应用方面才刚刚起步,由于国内有90%为复杂低品位原生硫化矿,因此这一技术应用前景十分广阔。
生物冶金技术引起了业界和国家有关部门的高度重视。一座规模年产5,000吨、年创经济价值9,000万元的示范工程正在广东金雁铜业公司兴建。微生物冶金过程反应温和、环境友好,不产生传统选冶过程的废气、废渣、废水污染,可以显著改善生态环境。尤其重要的是将矿产资源利用率提高了34倍,就可使我国实际可利用铜金属量从1,431万吨增加至4,150万吨以上,铜保有储量的服务年限从13年延长至50年!
生物冶金优缺点
生物浸出技术的主要优点有:1)提高金和贱金属的回收率;2)从商业角度证实下游技术如溶剂萃取、电积法可用于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属;3)生产过程的简单化降低了前期投入和运营费用,缩短了建设时间,维修简单方便;4)生产在常压和室温(约为25摄氏度)条件下进行,不用冷却设备,节约了投资和运营资本;5)生物浸出的废弃物为环境所接受,节约了处理废弃物的成本,生物浸出的废弃物的预防措施也很少;6)细菌易于培养,可承受生产条件的变化,对水的要求也很低,每百万水溶液中可溶解固体物2万份。
生物浸出技术的缺点是:1)罐浸出的时间通常为4~6天,与焙烧和高压氧化的几小时相比,时间较长;2)难以处理碱性矿床和碳酸盐型矿床。
生物冶金的应用
目前生物冶金的研究对象主要是利用铁、硫氧化细菌进行铜、铀、金、锰、铅、镍、铬、钴、铋、钒、镉、镓、铁、砷、锌、铝、银、锗、钼、钪等几乎所有硫化矿的浸出。
随着表层矿的逐渐减少,深层矿绝大多数为不易处理的,生物提取技术对上述绝大多数项目都是适用的。该技术在前期投资和运营费用方面的优势及对环境无害的特点决定了该技术的应用范围和前景。
通过对金属硫化物矿和精矿的生物浸取,不但可提取金,还可提取残金属,如铜、镍、锌、钴、钼。在生物提取过程中,贱金属溶入酸性溶液中,可通过湿法冶金技术获取。在复杂难选冶的金矿中,贱金属的提取可影响整个项目的经济可行性。
生物提取技术对用常规方法难以分离的多金属矿、精矿和含多种金属的尾矿也有效。澳大利亚一家矿业公司正在对一含有铅、铜、钴、锌、镍和银的多金属精矿进行实验。
钴常与黄铁矿伴随。对黄铁矿生物处理浸出钴后采用传统方式获取。
锌也可用生物提取方式从金属矿化物精矿中获得,该过程可用于复杂成分硫化物的加工。
实验结果显示采用连续的生物浸出黄铜矿在技术上是可行的。在密闭循环过程中铜的回收率为95%,镍和钴的回收率达到了97%。这些结果为在墨西哥的Penole建立日处理为吨级的示范工厂提供了动力。。
生物治金在经济可行性上可有效地与焙烧竞争。故可以相信在不久的将来生物冶金技术可很好地应用。采矿项目中环境因素占很大比重,这又可以加速生物冶金技术的应用,因为该技术的产品或为沉淀物或为想获得的金属。生物浸出,充分利用了自然有机体在控制的条件下对硫化物的加速递降分解。除了电积法过程有部分氧气参与外,并无有害气体和废弃物直接进入环境。该技术的环境优势可节省审批的时间,减少项目商业化从设计到投产的时间。
生物冶金技术对贱金属精矿的处理,最早可应用于通过焙烧不能获得金属或因焙烧污染环境导致严重罚款的矿床,这些通常被称做“不洁”精矿。如铜矿便含有锌、砷等杂质。在生产铜精矿时,为了达到冶炼标准,减少上述杂质对铜精矿的污染,导致了铜回收率的降低。采用生物冶金技术,对铜、锌精矿的浸取就可避免金属回收率的降低。采用生物技术处理铜一锌精矿,既可避免因焙烧而导致的环境处罚,又可提取锌而增加经济效益。
用生物浸取处理难以达到冶炼标准的复杂贱金属精矿,已由该技术处理镍—钴精矿的实验证实。
另一可商业化的领域是对含砷的铜精矿的处理。含砷铜精矿焙烧费用昂贵,因为需要回收和处理砷。采用生物技术,砷可变成稳定的铁砷化合物。目前该方法只在难选冶的含金砷黄铁矿精矿的生物氧化中广泛应用。
矿业中日益增加的有利于环境清洁的加工技术要求是生物冶金技术商业化的强大动力。长期半工业化实验工厂的研究和独立的经济核算证明了该技术的技术可行性和经济可行性。大规模示范工厂的建立将证明这些发现,并将推动生物冶金技术提取贱金属精矿走向商业化。
生物冶金技术在黄金领域中的主要应用是作为预处理工艺用于难处理金矿资源的开发上。生物氧化提金技术。
未来,生物湿法冶金由于其利于环境保护、基建投资少、在某些情况下运作成本低等优越性,将获得进一步的发展。可能获得工业应用的领域有下列:
(1)基础金属浮选硫化精矿的细菌槽浸;
(2)难处理金矿的细菌堆浸氧化预处理;
(3)氧化矿的生物浸出;
(4)用微生物从水溶液中提取金属。
21世纪是生物技术的世纪,生物技术的发展与进步必将影响人类活动的各个领域,对冶金自然会有进一步的渗透和影响。生物冶金技术为人类解决当今世界所面临的矿产资源和环境保护等诸多重大问题提供了有力的手段,显示出难以估计的巨大潜力。
以黄铜矿精矿为原料,制取金属铜的工艺如下所示:Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO
(1)由发生的反应可知,Fe3+氧化吸收硫化氢气体,防止环境污染,
故答案为:吸收硫化氢气体,防止环境污染;
(2)首先氢离子放电生成氢气,反应一段时间,铜离子放电生成铜,再通入氧气的条件下Cu、氧气、硫酸反应生成硫酸铜,发生的反应依次为:2H++2 e-=H2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,析出红色固体的反应方程式Cu2++2e-=Cu,
故答案为:Cu2++2e-=Cu;
(3)有机相和水相不互溶,分离有机相和水相通常利用分液的方法,使用的仪器为分液漏斗,
故答案为:分液漏斗;
(4)向有机相中加入一定浓度的硫酸,增大H+浓度,使平衡2RH(有机相)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生,
故答案为:增大H+浓度,使平衡2RH(有机相)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生;
(5)电解uSO4溶液,发生反应2CuSO4+2H2O
通电
.
2Cu+2H2SO4+O2↑,200mL 0.5mol/L的CuSO4溶液中n(CuSO4)=0.2L×0.5mol/L=0.1mol,生成铜3.2g,物质的量为
3.2g
64g/mol
=0.05mol,故生成H2SO40.05mol,溶液中CuSO4为0.1mol-0.05mol=0.05mol,电解后的溶液为CuSO4、H2SO4混合溶液,溶液呈酸性,溶液中铜离子水解、水发生电离,故n(H+)>0.05mol×2=0.1mol,n(SO42-)=0.1mol,n(Cu2+)<0.05mol,溶液中氢氧根浓度很小,故c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-),
故答案为:c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-).
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