楊廣霞

(西部黃金克拉瑪依哈圖金礦有限責任公司克拉瑪依834025)

細菌氧化現場測定Fe2+可行性探索

楊廣霞

(西部黃金克拉瑪依哈圖金礦有限責任公司克拉瑪依834025)

近年來，細菌氧化工藝應用日趨普遍，影響其工藝穩(wěn)定的參數包括濃度、PH值、溫度、電位、Fe2+、Fe3+，其中Fe2+作為細菌的能源之一，對生產現場的指導意義重大，但Fe2+、Fe3+的測定需要進一步化驗才能拿到結果，通過測定和討論得出，Fe2+離子含量測定在生產現場測定具有可行性。

細菌氧化電位Fe2+

1 引言

細菌氧化法的主要應用之一是使被包裹在黃鐵礦中的難浸金解離，細菌與黃鐵礦的結晶體作用后，逐漸使該結晶體破裂，從而使金解離出來。近幾年來，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，用細菌氧化工藝處理黃鐵礦包裹型難浸金精礦的應用，在難處理含硫砷化物金礦石的預處理中起著越來越重要的作用。工業(yè)化細菌氧化操作方法中，攪拌槽浸出（即將含有目的礦物的礦漿置于耐酸槽中進行攪拌）最常用于細粒含金礦石的提取。同時，由于細菌氧化工藝還未完全發(fā)展成熟，在實際操作中，細菌氧化工藝需要通過測定氧化槽中的溫度、PH值、電位、鐵離子（Fe2+、Fe3+）含量來確定工藝穩(wěn)定性，其中溫度、PH值、電位均可在生產現場直接測定，而鐵離子（Fe2+、Fe3+）含量則需通過化驗才能得到準確數據，一般到第二天才會拿結果，這樣一來鐵離子（Fe2+、Fe3+）含量對生產現場的指導作用就失去了意義。對此，我針對Fe2+離子含量測定在生產現場的操作可行性進行了研究。

2 試驗部分

2.1試驗水樣

試驗水樣為新疆省某選礦廠細菌氧化槽礦漿過濾溶液，在生產現場提取，每次5瓶水樣，100 mL/瓶。

2.2試驗儀器與試劑

PHS-3C型酸度計（測定電位），上海雷磁儀器廠生產；

電加熱板：功率2kW；濃度壺：細菌氧化槽專用，已標定；

精密pH試紙(0.5～4.5)；硫磷混酸：（硫酸∶磷酸∶水）=15∶15∶70；

二苯胺磺酸鈉指示劑：1%；濃鹽酸：12 mol/L；

氯化亞錫（10%）：10 g氯化亞錫溶于50 mL濃鹽酸，用水稀釋至100 mL；

鎢酸鈉（250 g/L）：每100 mL溶液中加入5 mL磷酸；

三氯化鈦：1份三氯化鈦用（1+9）鹽酸稀釋20倍。

重鉻酸鉀標準溶液：稱取1.7559 g重鉻酸鉀（基準試劑，預先在105℃烘干1 h）于250ml燒杯中，以少量水溶解后移入1 000 mL容量瓶中，以水定容。TK2Cr2O7/Fe=0.002000 g/mL。

2.3試驗方法

2.3.1 取樣點示意圖

圖1

2.3.2 溫度、濃度、pH值、電位測定

溫度根據氧化槽溫控儀顯示讀數；濃度通過濃度壺測定；pH值通過精密pH試紙測定；電位通過儀器測定。

2.3.3 水樣中鐵離子（Fe2+、Fe3+）測定

采用重鉻酸鉀容量法測定。

Fe2+的測定方法：取20 mL水樣于錐形瓶中，加入20 mL硫磷混酸，再滴加4～5滴二苯胺磺酸鈉指示劑，最后以重鉻酸鉀標準液滴定至溶液由綠色突變?yōu)樽仙K止，讀數，計算。

全鐵的測定方法：取1.00 mL水樣于錐形瓶中，加入10 mL鹽酸，置于電熱板上低溫煮20 min，以氯化亞錫還原至淡黃色，加水稀釋至無色，滴加指示劑鎢酸鈉3～5滴，加入三氯化鈦還原至溶液變藍，用重鉻酸鉀標液滴定過量的三氯化鈦，加入15 mL硫磷混酸，二苯胺磺酸鈉4～5滴，以重鉻酸鉀標準液滴定至溶液由綠色變?yōu)樽仙K止，讀數，計算。

[Fe]=V·C/M×100%

式中：V為重鉻酸鉀標準液滴定所消耗的體積，mL；C為重鉻酸鉀標準液的濃度，g/mL；M為所取樣品的體積，mL。

注意事項：

⑴鹽酸溶樣時，應置于低溫下不能煮沸，避免三氧化鐵部分揮發(fā)；

⑵氯化亞錫還原不能過量，否則結果偏高。

3 試驗結果與討論

3.1細菌氧化機理[1]

氧化亞鐵硫桿菌是一種化能自氧菌，它能利用元素硫、硫代硫酸鹽以及一些還原性硫化物作為能源而生長、繁殖，并且氧化這些硫化物生成硫酸；同時它還能以亞鐵或砷黃鐵礦、黃鐵礦中的鐵作為能源，并將亞鐵氧化成高鐵。

在一定條件下，硫化物中的亞鐵與硫被細菌氧化生成硫酸高鐵和硫酸。硫酸高鐵和硫酸又成為分解硫化礦物的強氧化劑和溶劑。所以細菌氧化硫化礦物具有雙重作用，即細菌對硫化礦物直接氧化和硫酸高鐵與硫酸對礦物的間接氧化作用，其反應式如下：

3.1.1 直接氧化作用

3.1.2 間接氧化作用

反應生成的FeSO4和S又被細菌氧化成Fe2(SO4)3和H2SO4

以上反應，細菌氧化脫去硫化礦物中的砷、鐵、硫等，主要是兩方面的作用：一是細菌附著在砷黃鐵礦、黃鐵礦物表面直接氧化分解；二是細菌氧化這些硫化物產生的代謝產物—Fe2(SO4)3和H2SO4，進一步氧化硫化礦物的間接分解作用。砷黃鐵礦、黃鐵礦等硫化礦物經過細菌氧化分解后，礦物晶格受到破壞，使包裹在砷黃鐵礦、黃鐵礦等硫化礦物內的金單體解離或裸露出來，能夠與浸金溶劑充分接觸，利于氰化浸出金。

3.2試驗數據及圖表

通過對細菌氧化工藝的流程考查得出，氧化槽濃度(20.0±2.0)%，pH值=1.5～2.0；溫度35～40℃。

圖2

⑴由圖2得出，細菌氧化一級氧化電位500～550 mV，二級氧化電位分別在580～590 mV、600 mV以上；除長時間停電或者溫度驟降等特殊因素外，細菌氧化槽的各項指標(包括濃度、pH值、溫度、電位)均較穩(wěn)定。

圖3

⑵由圖3得出，Fe2+含量在（0.00～0.50）g/L,作為細菌的能源之一，它的含量隨著氧化電位的升高而降低。

⑶Fe3+含量是由全鐵含量除去Fe2+含量得出，由圖4得出，Fe3+無明顯變化規(guī)律。

圖4

3.3其他

⑴Fe2+在空氣中性質不穩(wěn)定，易被空氣中氧氣氧化為Fe3+，所以不宜長時間放置。但在實際生產中，夜班的樣品不能及時測定其結果，導致結果偏低，不能準確的指導生產。

⑵滴定Fe2+時，所需試劑：

①二苯胺磺酸鈉氧化還原指示劑，白色結晶性粉末，溶于水和熱乙醇，露置空氣中變色，配置后應保存在棕色瓶中。

②重鉻酸鉀標準溶液：重鉻酸鉀為常用基準試劑，可采用直接配置法配置。重鉻酸鉀作為“基準物[2]”，具有以下條件：純度高，性質穩(wěn)定，組成與化學式相符，使用時易溶解，最好是摩爾質量大。

細菌氧化現場中Fe2+含量較低，滴定時所消耗的重鉻酸鉀標準溶液體積很小，且操作簡單。

4 結論

經過上述討論得出，在細菌氧化現場操作過程中，在一定環(huán)境下，氧化槽的溫度、濃度、pH值、電位相對比較穩(wěn)定，Fe2+離子濃度的高低對氧化槽中礦漿氧化效果起到指導性作用，但Fe2+在空氣中性質不穩(wěn)定，易被空氣中氧氣氧化為Fe3+，不宜長時間放置，把樣品送到化驗室檢測就不能及時的指導生產，而改為現場測定后，具有以下優(yōu)點:

⑴簡單快速測定結果，更好的指導生產。

⑵人員方面：現場操作后，化驗室只需按時配置滴定所用各種藥劑，減少每天化驗鐵離子的人員配置，減輕取樣和化驗工作量。

⑶經濟方面（包括藥劑消耗、水電費、設備折舊、人員工資等）：

現在，化驗室每測定一個全鐵水樣的成本為39.94元；現場測定后，Fe3+含量測定改為每周測定一次，每月可節(jié)省149535.36元。

由此可以看出，在現場滴定Fe2+是可行的。

⑴細菌氧化提金工藝的研究、設計與生產實踐：王海瑞、張學仁；黃金科學技術，第12卷第五期，2004.9；

⑵化驗員讀本.上冊：劉珍主編；北京：化學工業(yè)出版社，2003.12.

收稿：2014-02-11

續(xù)表2

4 經濟效益評價

重新調整補加鋼球后，調整原礦礦漿粒級分布，利用一段精選浮選工藝，大大降低混合精礦水份，達到冶煉皮帶運輸≤13%的水分要求，減少汽車再次拉運混合精礦產生的費用。

按平均每月混合精礦產量8 000 t左右，汽車拉運費為每噸4.6元來計算：8000*4.6=36 800元,每月可以節(jié)約運費36 800元,全年可以節(jié)約運費441 600元。

5 結語

⑴使用陶瓷過濾機，可以降低銅鎳混合精礦水份，節(jié)約二次倒運費用，提高混合精礦產品的質量，經濟效益是明顯的。

⑵使用陶瓷過濾機，使礦產資源得到最大程度地回收，降低員工的勞動強度，改善工作環(huán)境。

參考文獻

［1］杜玉艷.陶瓷過濾機在高海拔地區(qū)的首次應用及成功實踐.有色金屬：選礦部分，2010，（5）：30-32.

［2］石繼軍，鄧合漢.使用陶瓷過濾機降低精礦水份提高精礦質量的作用.有色金屬：選礦部分，2005，（1）：33-37.

收稿：2014-01-27