本文關(guān)鍵詞：黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物資源的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

  更多相關(guān)文章： 氧化錳礦 黃鐵礦 化學(xué)浸出 微生物浸出 微生物高效培養(yǎng)

【摘要】：論文以氧化錳尾礦、中低品位軟錳礦和大洋錳結(jié)核三種氧化錳資源為研究對象,進(jìn)行了以黃鐵礦為還原劑浸出氧化錳資源的研究。文中研究了化學(xué)浸出過程及反應(yīng)過程中各種離子的影響和微生物強(qiáng)化浸出化學(xué)浸出渣及微生物浸出過程的基本原理,并研究了嗜酸氧化亞鐵硫桿菌高效培養(yǎng)和微生物對Mn2+的耐受能力等輔助問題,為以黃鐵礦為還原劑浸出氧化錳資源的化學(xué)浸出和微生物浸出聯(lián)合工藝提供了必要的應(yīng)用基礎(chǔ)。以黃鐵礦為還原劑浸出氧化錳資源的化學(xué)過程是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng)過程。溶液中Mn2+的浸出過程與黃鐵礦的浸出反應(yīng)方式及黃鐵礦反應(yīng)后的產(chǎn)物存在密切關(guān)系。Fe3+對MnO2-FeS2-H2SO4反應(yīng)浸出過程有一定的催化作用,尤其是反應(yīng)初期,溶液中Fe3+促進(jìn)了FeS2表面的化學(xué)反應(yīng),溶液中Fe3+越高,使得其反應(yīng)速率越高,并進(jìn)行了其催化反應(yīng)浸出過程的動(dòng)力學(xué)分析：浸出過程中FeS2表面存在S與SO42-兩種反應(yīng)方式,隨著FeS2表面反應(yīng)的進(jìn)行,顆粒表面產(chǎn)生S固化層,并受到固化層的擴(kuò)散控制；MnO2-FeS2-H2SO4系統(tǒng)中加入嗜酸氧化亞鐵硫桿菌,可以有效促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行,從而加速M(fèi)n2+的浸出；循環(huán)伏安電化學(xué)分析表明細(xì)菌和Fe3+的加入,降低了FeS2的氧化還原電位,同時(shí)縮短了氧化峰與還原峰之間的電位差,使得FeS2氧化還原反應(yīng)更容易進(jìn)行。利用陶粒載體培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌可以有效提高嗜酸氧化亞鐵硫桿菌氧化Fe2+的速率,實(shí)現(xiàn)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌的快速培養(yǎng)；而利用黃鐵礦培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌過程表明,在合適條件下,經(jīng)過144小時(shí)的培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌細(xì)菌濃度可以達(dá)到6.4×108個(gè)/mL,其培養(yǎng)效率是傳統(tǒng)利用硫酸亞鐵細(xì)菌生長利用效率的5倍左右；微生物對Mn2+的耐受能力的試驗(yàn)表明,嗜酸氧化亞鐵硫桿菌對Mn2+具有一定的耐受能力,當(dāng)培養(yǎng)基Mn2+濃度≤1g/L時(shí),對細(xì)菌的生長活性影響很小,Mn2+濃度為5-15g/L時(shí),細(xì)菌生長出現(xiàn)延遲,當(dāng)Mn2+濃度增大到20g/L時(shí),細(xì)菌代謝完全停止。本論文研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化MnO2-FeS2-H2SO4整個(gè)浸出工藝及微生物浸出復(fù)雜礦物提供了一定的理論依據(jù),同時(shí)對化學(xué)浸出和微生物浸出過程的工業(yè)應(yīng)用都有一定的促進(jìn)和指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：氧化錳礦 黃鐵礦 化學(xué)浸出 微生物浸出 微生物高效培養(yǎng)
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD951
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 引言12-15
• 2 文獻(xiàn)綜述15-28
• 2.1 錳礦資源概況及礦石特性15-17
• 2.1.1 氧化錳礦資源現(xiàn)狀及礦石性質(zhì)16-17
• 2.1.2 氧化錳礦資源利用的可能性與必要性17
• 2.2 氧化錳礦焙燒提取錳元素技術(shù)17-20
• 2.2.1 煤還原焙燒浸出法18
• 2.2.2 硫酸化焙燒浸出法18-19
• 2.2.3 兩礦焙燒浸出法19
• 2.2.4 生物質(zhì)還原焙燒浸出法19
• 2.2.5 流態(tài)化還原焙燒浸出法19-20
• 2.2.6 其他焙燒提取錳元素的技術(shù)方法20
• 2.3 氧化錳礦濕法提取錳元素的技術(shù)20-24
• 2.3.1 以硫化礦為還原劑濕法浸出錳元素的技術(shù)20-21
• 2.3.2 二氧化硫還原濕法浸出錳元素的技術(shù)21-22
• 2.3.3 生物質(zhì)及碳水化合物還原浸出錳元素的技術(shù)22-23
• 2.3.4 硫酸亞鐵及鐵單質(zhì)還原浸出錳元素的技術(shù)23
• 2.3.5 其他濕法浸出錳元素的技術(shù)23-24
• 2.4 微生物浸出提取錳元素的技術(shù)24-25
• 2.5 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物研究存在問題25-28
• 3 研究內(nèi)容和試驗(yàn)方法28-36
• 3.1 研究目標(biāo)及技術(shù)路線28-29
• 3.1.1 研究目標(biāo)28
• 3.1.2 技術(shù)路線28-29
• 3.2 研究內(nèi)容29-33
• 3.2.1 化學(xué)浸出試驗(yàn)30
• 3.2.2 微生物浸出試驗(yàn)30
• 3.2.3 機(jī)理分析與研究30-33
• 3.3 研究用礦樣、藥劑與儀器設(shè)備33-36
• 3.3.1 礦樣制備33-34
• 3.3.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備34
• 3.3.3 試驗(yàn)藥劑34-36
• 4 氧化錳礦礦物分析36-45
• 4.1 礦石化學(xué)多元素分析36-38
• 4.2 礦石中錳的物相分析38-39
• 4.3 礦石粒度分析39-41
• 4.4 礦石的礦物成分及其主要特征41-44
• 4.4.1 錳尾礦的成分及特征41-42
• 4.4.2 中低品位氧化錳礦的成分及特征42-43
• 4.4.3 大洋錳結(jié)核成分及特征43-44
• 4.5 小結(jié)44-45
• 5 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦的化學(xué)浸出過程研究45-74
• 5.1 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦的化學(xué)浸出工藝過程研究45-54
• 5.1.1 礦漿濃度對化學(xué)浸出工藝過程的影響46-49
• 5.1.2 攪拌速率對化學(xué)浸出工藝過程的影響49-51
• 5.1.3 溫度對化學(xué)浸出工藝過程的影響51-54
• 5.1.4 反應(yīng)時(shí)間對化學(xué)浸出工藝過程的影響54
• 5.2 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物化學(xué)反應(yīng)理論分析54-62
• 5.2.1 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)分析55-58
• 5.2.2 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)分析58-59
• 5.2.3 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析59-62
• 5.3 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物化學(xué)反應(yīng)特性及過程分析62-66
• 5.3.1 浸出過程中鐵離子與Mn浸出率的關(guān)系63-64
• 5.3.2 浸出過程中礦漿氧化還原電位變化及對過程的影響64-65
• 5.3.3 浸出過程中礦渣X射線衍射分析65
• 5.3.4 MnO_2和FeS_2的浸出反應(yīng)過程分析65-66
• 5.4 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦物化學(xué)過程中H~+與Fe3+的作用66-72
• 5.4.1 H~+對MnO_2-FeS_2-H_2SO_4反應(yīng)過程的影響68-69
• 5.4.2 Fe~(3+)對MnO_2-FeS_2-H_2SO_4反應(yīng)過程的影響69-70
• 5.4.3 Fe~(3+)催化MnO_2-FeS_2-H_2SO_4反應(yīng)過程電化學(xué)研究70-71
• 5.4.4 Fe~(3+)催化MnO_2-FeS_2-H_2SO_4反應(yīng)浸出Mn~(2+)過程動(dòng)力學(xué)分析71-72
• 5.5 小結(jié)72-74
• 6 氧化錳礦微生物浸出研究74-103
• 6.1 氧化錳礦物化學(xué)浸出渣的微生物浸出工藝過程研究74-82
• 6.1.1 礦漿濃度對氧化錳礦物微生物浸出影響74-76
• 6.1.2 pH對氧化錳礦物微生物浸出影響76-78
• 6.1.3 溫度對氧化錳礦物微生物浸出影響78-80
• 6.1.4 接菌量對氧化錳礦物微生物浸出影響80-82
• 6.2 氧化錳礦物微生物浸出反應(yīng)機(jī)理分析82-89
• 6.2.1 微生物浸出的直接和間接作用82-85
• 6.2.2 微生物浸出氧化錳礦的電化學(xué)85-86
• 6.2.3 微生物浸出中于礦物界面的物質(zhì)傳遞86-89
• 6.3 氧化錳礦物微生物浸出反應(yīng)過程中細(xì)菌與Fe~(3+)的催化89-94
• 6.3.1 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌對浸出過程的催化90-91
• 6.3.2 浸出反應(yīng)過程中Fe~(3+)催化91-92
• 6.3.3 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌與Fe~(3+)的聯(lián)合催化92
• 6.3.4 細(xì)菌與Fe~(3+)催化的理論分析92-94
• 6.3.5 細(xì)菌浸出氧化錳礦過程的反應(yīng)模型94
• 6.4 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌浸出黃鐵礦過程研究94-101
• 6.4.1 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌直接浸出過程研究95-97
• 6.4.2 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌間接浸出過程研究97-98
• 6.4.3 浸出過程中黃鐵礦表面成分變化及反應(yīng)過程分析98-100
• 6.4.4 Fe~(3+)與嗜酸氧化亞鐵硫桿菌聯(lián)合浸出黃鐵礦過程分析100-101
• 6.5 小結(jié)101-103
• 7 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌的生長特性研究及微生物浸出過程103-125
• 7.1 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長特性及代謝特征103-105
• 7.2 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌對Mn~(2+)耐受能力的研究105-109
• 7.2.1 不同Mn~(2+)濃度下嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程中代謝變化106-107
• 7.2.2 不同Mn~(2+)濃度下溶液氧化還原電位的變化情況107
• 7.2.3 不同Mn~(2+)濃度對溶液pH的影響107-108
• 7.2.4 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算108-109
• 7.3 陶粒載體培養(yǎng)對嗜酸氧化亞鐵硫桿菌活性的影響109-114
• 7.3.1 不同陶粒用量下嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程中代謝變化110-111
• 7.3.2 不同粒度陶粒對嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程中代謝變化111-112
• 7.3.3 陶粒對嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程中氧化還原電位影響112-113
• 7.3.4 陶粒對嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程中pH影響113-114
• 7.4 利用黃鐵礦培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌過程研究114-120
• 7.4.1 黃鐵礦用量對培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長的影響115-116
• 7.4.2 接菌濃度對培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長的影響116-118
• 7.4.3 pH對培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程的影響118-119
• 7.4.4 黃鐵礦培養(yǎng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌生長過程中的利用率分析119-120
• 7.5 陶粒載體培養(yǎng)與黃鐵礦培養(yǎng)在微生物浸出氧化錳礦中應(yīng)用120-121
• 7.6 黃鐵礦還原浸出氧化錳礦工藝及參數(shù)121-122
• 7.7 小結(jié)122-125
• 8 結(jié)論125-128
• 8.1 主要結(jié)論125-127
• 8.2 創(chuàng)新性工作127-128
• 參考文獻(xiàn)128-140
• 作者簡歷及在學(xué)研究成果140-144
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集144

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：1110431