王金慶 嚴(yán) 群 梁長(zhǎng)利 羅仙平

1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州341000;2.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西 贛州341000;3.江西理工大學(xué)工程研究院，江西 贛州341000;4.西部礦業(yè)股份有限公司，青海 西寧810006;5.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810006)

鎳具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、延展性和化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于鋼材、電鍍、電池、化工等領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代航天航空、國(guó)防等工業(yè)不可或缺的金屬。隨著高品位、易處理鎳礦資源的日益開采，低品位難處理鎳礦資源特別是復(fù)雜硫化鎳礦的開發(fā)越來越受到重視，然而，傳統(tǒng)的硫化鎳礦選礦技術(shù)已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)該類礦石資源的有效回收［1-3］。因此開發(fā)高效、低成本提鎳新技術(shù)，提高硫化鎳礦資源的綜合利用水平，對(duì)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展具有重要意義。

生物浸出是指利用微生物自身的特性，將有價(jià)金屬?gòu)牡V石(或礦床)中浸溶出來。該方法特別適于處理常規(guī)選礦方法難以處理或無經(jīng)濟(jì)效益的礦產(chǎn)資源，如貧細(xì)雜礦、廢礦、表外礦及難采礦，具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、投資少、成本低、綜合利用率高和環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)［4］。20 世紀(jì)50 年代，銅、鈾硫化礦生物浸出得到了工業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代，生物冶金技術(shù)的發(fā)展速度更加迅猛，在銅、鈾、金等的生物冶金方面取得了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用［5］，近年來，微生物浸出的金屬種類已拓展到銅、鈾、鎳、鈷、鋅、錳、金、銀等10 多種有色金屬、貴金屬和一些稀有金屬［6-7］。

硫化鎳礦生物浸出研究始于20 世紀(jì)70 年代，Razzell 等最早進(jìn)行了細(xì)菌浸出針鎳礦(NiS)的試驗(yàn)研究，14 d 的鎳浸出率為70%。相對(duì)針鎳礦而言，鎳黃鐵礦的浸出速度較快，5 d 的鎳浸出率可達(dá)87%［8］。后來國(guó)內(nèi)外的科研單位對(duì)硫化鎳礦的生物浸出技術(shù)開展了多方向的研究，如我國(guó)部分科研院所及高校對(duì)硫化鎳礦的生物浸出作用機(jī)制及工藝參數(shù)等進(jìn)行了大量研究，2002 年，我國(guó)金川公司成功進(jìn)行了低品位硫化鎳礦生物浸出半工業(yè)試驗(yàn)，以氧化亞鐵硫桿菌為主的混合浸礦菌株浸出金川尾礦，結(jié)果顯示，鎳、銅、鈷浸出率分別達(dá)87.84%、84.05% 和86.35%［9］。目前，澳大利亞、芬蘭、中國(guó)等國(guó)均擁有硫化鎳礦生物浸出工業(yè)試點(diǎn)工程［10-11］。

1 硫化鎳礦浸出微生物研究

硫化鎳礦主要包括鎳黃鐵礦((Fe，Ni)9S8)、含鎳磁黃鐵礦((Fe，Ni)7S8)、針鎳礦(NiS)、硫鎳鈷礦((Ni，Co)3S4)及紫硫鎳鐵礦((Fe，Ni)2S4)等。可用于處理硫化礦石(Cu、Zn、Ni、Co 等)的微生物種類較多，目前已對(duì)其進(jìn)行過研究的有20 余種。這些微生物按生長(zhǎng)最佳溫度可分為中溫菌(Mesophile)、中等嗜熱菌(Moderate thermophie)、高溫菌(Thermophile)，常見的硫化礦浸礦細(xì)菌見表1。

表1 硫化礦生物浸出常用菌種Table 1 Common strains for sulfide ore bioleaching

近年來，研究者們針對(duì)硫化鎳礦的生物浸出，研發(fā)了一些新型高性能的浸礦細(xì)菌。溫建康等［12］發(fā)現(xiàn)了一株低溫浸礦菌(Thiobacillus ferrooxidans Retech －L－I)，并在硫化鎳礦的低溫堆浸工藝中得到應(yīng)用，該技術(shù)不僅有利于環(huán)境保護(hù)，還能用來開發(fā)傳統(tǒng)選冶技術(shù)難以回收利用的低品位鎳礦資源，特別適用于常溫和高溫生物堆浸技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的高寒低溫地區(qū)硫化鎳礦資源的開發(fā)，因而進(jìn)一步擴(kuò)大了鎳礦資源的利用范圍，并有效提高了鎳的綜合利用水平。晏磊等［13］開發(fā)了一株嗜鐵鉤端螺旋菌(Leptospirillum ferriphilum strainYQH1)，該菌對(duì)Ni2+具有極強(qiáng)的耐受性，能在Ni2+濃度為35 g/L 的環(huán)境中正常生長(zhǎng)、繁殖，受浸出液中金屬離子濃度升高的影響極小，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)以及含鎳礦物的生物浸出。

2 硫化鎳礦生物浸出作用機(jī)制

生物浸出技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的研究發(fā)展，研究者已基本了解了微生物浸出過程的反應(yīng)規(guī)律和作用原理。針對(duì)硫化鎳礦生物浸出過程的機(jī)理研究，與大部分硫化礦(如黃銅礦)的生物浸出相似，其浸出過程復(fù)雜，一般會(huì)同時(shí)發(fā)生化學(xué)氧化、生物氧化及原電池反應(yīng)，這一過程普遍認(rèn)為有直接作用、間接作用、兩者的復(fù)合作用以及電化學(xué)作用存在［14-17］。

2.1 微生物直接作用機(jī)制

生物浸出的直接作用是指微生物吸附于礦物表面(硫化礦直接作用示意圖如圖1)，以硫化礦為能源物質(zhì)，通過自身的酶系氧化硫化礦物，將金屬硫化物氧化為酸溶性的二價(jià)金屬離子以及可溶性的硫酸鹽類物質(zhì)，從而獲得生命所需的能量，達(dá)到直接氧化分解硫化礦物的目的［16］。在FeS2－H2O －O2體系下，細(xì)菌將促使黃鐵礦(FeS2)發(fā)生以下反應(yīng):

圖1 細(xì)菌與硫化礦物直接作用示意Fig.1 Sulfide minerals directly affected by bacteria

硫化鎳礦生物浸出的研究表明，細(xì)菌是直接作用于硫化鎳礦物表面的。文獻(xiàn)［18］報(bào)道了Torma 以無鐵的細(xì)菌培養(yǎng)基接種細(xì)菌，對(duì)合成的針鎳礦純礦物進(jìn)行浸出試驗(yàn)，結(jié)果顯示鎳的浸出速度達(dá)555 mg/(L·h)。細(xì)菌浸出針鎳礦(NiS)的反應(yīng)有:

在此類反應(yīng)過程中，細(xì)菌并不參與反應(yīng)，而是為硫化礦的氧化過程提供催化作用，并且這種催化作用可認(rèn)為是一種“生物電池反應(yīng)”所產(chǎn)生的效應(yīng)［19］。文獻(xiàn)［8］報(bào)道了關(guān)于某硫化礦生物浸出過程的機(jī)理研究，其靜電位測(cè)定顯示，細(xì)菌在陰極表面存在去極化作用，該作用下細(xì)菌可以直接氧化礦物晶格中的硫，因此浸出過程中并未產(chǎn)生單質(zhì)硫(S0)。細(xì)菌的代射產(chǎn)物——氧化型酶(Oxides type enzyme)能夠催化礦物表面的陰極反應(yīng)，從而加快總反應(yīng)進(jìn)程，這也證實(shí)了該硫化礦生物浸出過程是受細(xì)菌直接作用機(jī)制控制。

2.2 微生物間接作用機(jī)制

生物浸出的間接作用是指依靠細(xì)菌的代謝產(chǎn)物——硫酸鐵的氧化作用，細(xì)菌間接地從硫化礦物的氧化過程中攝取生長(zhǎng)所需的能量。此外Fe2(SO4)3可作為一種高效的氧化劑和浸出劑作用于金屬硫化礦物，硫化礦在Fe2(SO4)3和H2SO4的作用下發(fā)生化學(xué)溶解，而反應(yīng)產(chǎn)物Fe2+受到細(xì)菌的作用又會(huì)被氧化成Fe3+，得到新的氧化劑，并產(chǎn)生酸性環(huán)境，為間接作用的持續(xù)進(jìn)行提供了條件［20］。間接作用的特點(diǎn)是Fe3+和Fe2+在氧化過程中發(fā)揮了橋梁作用(硫化礦間接作用示意如圖2)。以鎳黃鐵礦((Fe，Ni)9S8)為例，發(fā)生的主要反應(yīng)有:

圖2 細(xì)菌與硫化礦物間接作用示意Fig.2 Sulfide mineral indirectly affected by bacteria

2.3 微生物復(fù)合作用機(jī)制

微生物浸出的復(fù)合作用是指細(xì)菌在浸礦的過程中，其既發(fā)揮了直接作用，還存在以Fe3+氧化而產(chǎn)生的間接作用。直接作用和間接作用均有可能成為硫化礦生物浸出的主導(dǎo)作用，且2 種作用都不可否定，這是迄今為止多數(shù)研究者均認(rèn)可的微生物浸出硫化礦的機(jī)理。事實(shí)上，對(duì)于硫化鎳礦而言，一般都含有一些含鐵的類質(zhì)同象礦物，因此浸出時(shí)Fe3+的作用不可忽略。

張廣積等［21］研究了鎳黃鐵礦的生物浸出過程后認(rèn)為:在鎳黃鐵礦生物浸出過程中，鎳黃鐵礦中的硫被礦物表面的吸附菌直接氧化成為單質(zhì)硫(S0)，此時(shí)鐵以Fe2+的形態(tài)存在于溶液中，這是導(dǎo)致鎳黃鐵礦被溶解的主要原因;浸出過程中吸附菌產(chǎn)生的S0可以被溶液中的游離菌所消耗，因而吸附菌的代謝過程得到進(jìn)一步加速，與此同時(shí)，S0、Fe2+分別被氧化成硫酸和Fe3+的過程中可產(chǎn)生部分酸，進(jìn)而間接地促進(jìn)礦物的溶解。因而鎳黃鐵生物浸出過程中同時(shí)存在直接作用與間接作用。

2.4 微生物浸出電化學(xué)機(jī)理

大多數(shù)硫化礦均含有雜質(zhì)且存在晶格分布不均勻現(xiàn)象，因此硫化礦物多具有導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)，在微生物浸出的過程中，由于“原電池效應(yīng)”的存在，礦物表面發(fā)生一系列的電化學(xué)反應(yīng);再者，礦物的溶解過程可認(rèn)為是腐蝕反應(yīng)的一種，故可以通過相關(guān)電化學(xué)原理以及電化學(xué)測(cè)量技術(shù)來研究并揭示微生物浸礦的機(jī)理［4，22］。

在生物浸出過程中，當(dāng)2 種硫化礦物互相接觸時(shí)能夠形成伽伐尼電池，在電化學(xué)原電池對(duì)中，金屬礦物越活潑，越易發(fā)生腐蝕;反之，金屬礦物惰性越強(qiáng)，則越易被陰極保護(hù)［23］。對(duì)含鎳黃鐵礦、黃銅礦和磁黃鐵礦的混合礦進(jìn)行生物浸出的研究結(jié)果顯示:當(dāng)鎳的浸出率為25%時(shí)，銅的浸出率僅為2%，即鎳黃鐵礦相比黃銅礦的靜電位低［24-25］。因此，當(dāng)鎳黃鐵礦與黃鐵礦接觸時(shí)，鎳黃鐵礦將優(yōu)先被選擇性溶解，此外，鎳－鐵硫化礦細(xì)菌浸出體系中有如下一系列反應(yīng)(鎳黃鐵礦－黃鐵礦原電池示意圖如圖3)。

圖3 鎳黃鐵礦－黃鐵礦原電池示意Fig.3 Nicopyrite-pyrite galvanic cell

磁黃鐵礦的陽(yáng)極氧化:

鎳黃鐵礦的陽(yáng)極氧化:

氧的陰極還原:

總的電化學(xué)反應(yīng)為

在式(8)、式(9)中，反應(yīng)器中的陽(yáng)極會(huì)形成單質(zhì)硫(S0)，在細(xì)菌(如T. f 和T. t)作用下，F(xiàn)e2+和單質(zhì)硫(S0)會(huì)被氧化成Fe3+與SO2－4，最后生成硫酸高鐵鹽。在反應(yīng)過程中，細(xì)菌的作用在于將被浸礦物表面所產(chǎn)生的硫膜移走，暴露出硫化礦的新鮮表面，保證了硫化礦的生物氧化，使得電化學(xué)氧化反應(yīng)能夠繼續(xù)進(jìn)行［17］。

3 硫化鎳礦生物浸出作用機(jī)理研究進(jìn)展

研究礦物的生物浸出機(jī)理對(duì)尋求有效的強(qiáng)化方法以提高生物浸礦的浸出效率具有重要意義。為此，研究者針對(duì)硫化鎳礦生物浸出機(jī)制及電化學(xué)機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究。

方兆珩等［26］為確定細(xì)菌在鎳黃鐵礦生物浸出過程中的作用，以濃度為10 g/L 的Fe2(SO4)3溶液對(duì)鎳黃鐵礦進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并與細(xì)菌浸出、稀硫酸浸出試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其中使用稀硫酸與Fe2(SO4)3浸出時(shí)，兩者浸出液的初始pH 值相同。結(jié)果表明，3 種方式的浸出率由大到小依次為:細(xì)菌＞Fe2(SO4)3＞稀硫酸，由此認(rèn)為，鎳黃鐵礦的生物浸出過程由細(xì)菌起主導(dǎo)作用。此外，表面吸附菌和浸出液中游離菌的浸出對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，鎳黃鐵礦表面吸附菌的直接作用強(qiáng)于溶液中游離菌的作用。

Santos 等［27］用中溫鐵氧化菌對(duì)硫化鎳礦進(jìn)行生物浸出研究，獲得了鎳浸出率為70%的指標(biāo)。研究結(jié)果還表明:在細(xì)菌生長(zhǎng)過程中，過高濃度的Fe2+會(huì)影響細(xì)菌對(duì)硫化鎳礦的生物浸出效率;礦石中的磁黃鐵礦表面會(huì)生成單質(zhì)硫(S0)，并優(yōu)先于鎳黃鐵礦發(fā)生溶解，由此認(rèn)為只有在更高的電位下，鎳黃鐵礦才可能發(fā)生溶解。

鄧敬石［28］采用透析技術(shù)研究細(xì)菌對(duì)礦物的直接或間接作用機(jī)理。研究結(jié)果表明，細(xì)菌浸出鎳黃鐵礦過程中，細(xì)菌直接作用占主導(dǎo)，同時(shí)還存在稀酸及Fe3+的化學(xué)氧化作用，但兩者的作用是次要的。細(xì)菌浸出體系中氧化還原電位較高，除無鐵細(xì)胞懸浮溶液浸出初期有少量Fe2+外，浸出過程溶液中均無Fe2+的積累。

魯敏等［29］采用已馴化的氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)進(jìn)行硫化鎳礦的生物浸出研究。結(jié)果表明，氧化亞鐵硫桿菌能迅速吸附于硫化鎳礦表面，并在此基礎(chǔ)上于某些特定的位點(diǎn)直接氧化礦物表面形成蝕孔，繼而通過孔隙向四周擴(kuò)展浸蝕，就此認(rèn)為硫化鎳礦生物浸出的關(guān)鍵在于細(xì)菌在礦物表面的吸附并對(duì)其產(chǎn)生浸蝕作用，因此Fe3+可以顯著提高礦物的浸出效率。

Li Hongxu 等［30］利用表面吸附和沒有吸附嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的鎳黃鐵礦粉末微電極進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試研究，表征了鎳黃鐵礦氧化過程分解機(jī)理。循環(huán)伏安CV 結(jié)果表明:在－0.2 V 的低電位區(qū)，當(dāng)鎳、鐵離子析出時(shí)鎳黃鐵礦轉(zhuǎn)化為中間相Fe4.5-yNi4.5-xS8-z;當(dāng)電位在－0.2 ～0.2 V 時(shí)，有不穩(wěn)定的紫硫鎳礦Fe3Ni3S4和FeNi2S4形成，并且礦物表面伴有單質(zhì)硫(S0)的產(chǎn)生;當(dāng)電位達(dá)到0.2 V 以上時(shí)，不穩(wěn)定相會(huì)全部分解;在高電位(0.7 V)時(shí)，析出的亞鐵離子被氧化成高價(jià)鐵離子。氧化亞鐵硫桿菌的存在促使峰電位變高，反應(yīng)起始電位負(fù)移，還對(duì)礦物表面產(chǎn)生的單質(zhì)硫(S0)有氧化去除作用。此外，生物浸出和電化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果都表明:在pH ＜2 時(shí)，降低pH 值會(huì)小幅減慢氧化過程的進(jìn)行。

Mariekie Gericke 等［31］研究了不同工藝條件下鎳銅硫化礦精礦的生物浸出過程。結(jié)果表明:在礦石的給料濃度較高和磨礦粒度較粗的情況下，通過控制一期反應(yīng)堆高溫厭氧系統(tǒng)的氧化還原電位可提高銅的浸出速率，銅的浸出率高達(dá)95%;二期反應(yīng)堆中高氧化還原電位氛圍可實(shí)現(xiàn)鎳的浸出率大于98%。這些措施和方法可在一定程度上提高鎳和銅的浸出率，縮短浸出時(shí)間。

李宏煦等［32］應(yīng)用硫化礦細(xì)菌修飾粉末微電極研究了細(xì)菌對(duì)混合硫化礦的電化學(xué)作用影響。結(jié)果表明:添加黃鐵礦后的混合硫化礦，在陽(yáng)極方向未能出現(xiàn)明顯的FeS2氧化峰，這證明了FeS2和(Ni，F(xiàn)e)9S8混合時(shí)，(Fe，Ni)9S8的氧化溶解加快，而FeS2的氧化過程受到抑制。

4 微生物浸礦過程的影響因素研究進(jìn)展

生物浸出過程伴隨著許多復(fù)雜反應(yīng)的發(fā)生，包括細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖、生物化學(xué)反應(yīng)以及浸出劑與礦物的化學(xué)反應(yīng)等。因此，影響微生物浸礦過程的因素較多，主要有培養(yǎng)基組成、礦漿溫度、礦漿pH 值、礦漿濃度、表面活性劑等;其次還包括金屬離子、紫外線、通氣量和催化離子等。近年來，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)硫化鎳礦的生物浸出過程影響因素進(jìn)行了大量研究。G. Nkulu 等［33］研究了溫度、pH 值、浸出時(shí)間、攪拌速度和礦漿濃度對(duì)含銅、鈷和鎳多金屬硫化礦浮選精礦生物浸出的影響。并應(yīng)用方差分析來驗(yàn)證每個(gè)參數(shù)條件對(duì)該精礦生物浸出的影響程度，結(jié)果顯示，對(duì)浸出過程影響由大到小的順序?yàn)?礦漿濃度＞pH 值＞溫度。

4.1 培養(yǎng)基

研究表明，在微生物浸出過程中，浸出介質(zhì)中微生物的濃度越高，金屬礦物的浸出速度越快。所以，欲使礦物快速浸出，則需維持微生物繁殖的高速度。這就要求在生產(chǎn)過程中，為細(xì)菌生長(zhǎng)補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Mikhail Vainshtein 等［34］研究發(fā)現(xiàn)一種自養(yǎng)型生物——嗜鹽鹽芽孢桿菌(Halothiobacillus halophilus，簡(jiǎn)稱H.halophilus)中存在甲酸脫氫酶時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出另一種硫桿菌屬的特性。這一發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了甲酸強(qiáng)化生物浸出的研究，以加拿大某硫化鎳礦為浸出底物，中溫嗜酸H.halophilus DSM 6132 為浸出劑，進(jìn)行生物浸出試驗(yàn)。結(jié)果表明，添加0.3% 甲酸的H.halophilus 相比無甲酸的H.halophilus 接種礦石時(shí)，前者鎳的回收率增加了70 倍。

4.2 礦漿溫度

在微生物浸礦過程中，礦漿溫度不僅制約微生物的生長(zhǎng)繁殖過程，同時(shí)也影響著微生物的氧化能力。Flávio L.S.Cruz［35］研究了溫度對(duì)嗜溫菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)和中度嗜熱菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)浸出硫化鎳礦的影響。在34 ℃時(shí)，外加Fe2+對(duì)金屬的溶解無影響，當(dāng)50 ℃時(shí)，添加FeSO4(2.5 g/L)所取得的浸出效果最佳。同時(shí)循環(huán)伏安法測(cè)試表明，與34 ℃時(shí)相比，在50 ℃條件下能產(chǎn)生一個(gè)更高的電流密度值，從而加快鎳的浸出速度。

4.3 礦漿pH 值

礦漿pH 值對(duì)微生物的繁殖速率、氧化活性、固體產(chǎn)物的生成均有影響，因此，尋求微生物生長(zhǎng)繁殖的最佳pH 值范圍至關(guān)重要。Cameron Rory A 等［36］將含銅、鈷、鎳硫化礦碎磨至一定細(xì)度，在30 ℃條件下進(jìn)行了攪拌釜浸出試驗(yàn)，評(píng)估了pH 值(2 ～5)對(duì)生物浸出的影響。結(jié)果表明，當(dāng)pH 值為2 ～3 時(shí)，從鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦中浸出鎳的效果較好(浸出3 周后，浸出率為49% ～86%)。

4.4 礦漿濃度

在微生物攪拌浸出工藝中，礦漿濃度是影響金屬浸出率的一個(gè)重要因素。Ali Ahmadi 等［37］通過生物浸出技術(shù)回收伊朗科爾曼省Golgohar Iron 硫化礦尾礦中的有價(jià)金屬，在培養(yǎng)基相同時(shí)(Norris、9K)，研究了在礦漿濃度分別為5%、10%時(shí)，尾礦中銅、鎳、鈷的浸出率。結(jié)果表明:在礦漿濃度為5%的條件下，浸出30 d 后，銅、鎳、鈷的浸出率分別為55.0%、98.2%、59.5%;當(dāng)?shù)V漿濃度為10%時(shí)，浸出30 d 后，鎳、鈷的浸出率均不足40%。由此認(rèn)為:在礦漿濃度為5%時(shí)，存在更高的氧化還原誘導(dǎo)電位，該電位下適于鎳鈷硫化礦的生物浸出。

4.5 表面活性劑

由于表面活性劑能改變礦石的表面疏水性和滲透性，當(dāng)表面活性劑處于最佳濃度值時(shí)，能顯著提高微生物的浸礦效率。Sunil Kumar Behera 等［38］加入表面活性劑吐溫20，用Aspergillus niger 對(duì)預(yù)處理過的印度Sukinda 鉻鐵礦表土在搖瓶中生物浸取鎳?？疾焯砑颖砻婊钚詣┩聹?0 對(duì)Aspergillus niger 生長(zhǎng)及浸鎳效果的影響。結(jié)果表明，添加低濃度的吐溫20對(duì)Aspergillus niger 從預(yù)處理過的鉻鐵礦表土中提取鎳是有利的，加速了Aspergillus niger 對(duì)碳源的消耗，從而改善了鎳浸出效果。在預(yù)處理礦漿濃度為2%、溫度為30 ℃的條件下，添加吐溫20 的鎳浸取率能達(dá)到39%，未添加表面活性劑吐溫20 的鎳浸取率僅為24%。

5 結(jié)論與展望

近年來，硫化鎳礦生物浸出技術(shù)獲得了較快發(fā)展，但其浸出周期長(zhǎng)、大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用等問題還有待解決。今后應(yīng)在以下幾方面加強(qiáng)硫化鎳礦的生物浸出技術(shù)研發(fā)工作:

(1)掌握微生物的化能自養(yǎng)生存方式和能量產(chǎn)生機(jī)理，為提高細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度等提供理論支持。另外，高性能浸礦菌種的培養(yǎng)、篩選、馴化和細(xì)菌快速氧化的研究工作也應(yīng)受到重視。

(2)硫化鎳礦生物浸出的作用機(jī)理已較為清楚，但硫化鎳礦生物浸出過程中礦物晶體結(jié)構(gòu)變化、微生物代謝過程、浸出動(dòng)力學(xué)等相關(guān)研究還需進(jìn)一步加強(qiáng)。

(3)針對(duì)硫化鎳礦生物浸出強(qiáng)化技術(shù)的研究報(bào)道較少，因此，應(yīng)積極開展該方向的研究，其中生物浸出與超聲波強(qiáng)化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合有望成為今后研究的重點(diǎn)。

(4)影響硫化鎳礦生物浸出效率的因素較多，通用的浸出參數(shù)很難獲得滿意的浸出指標(biāo)，因此根據(jù)礦石特征及具體的浸出環(huán)境，研究開發(fā)與礦石性質(zhì)相適應(yīng)的工藝流程與參數(shù)極為重要。

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