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细菌浸金的原理和实例

2020-04-25 13:209770
伦格维茨于1900年第一次发现金同腐烂的植物相搅混时金可被溶解。他认为金的溶解与植物氧化生成硝酸和硫酸有关。后来有关国家对细菌浸金进行了大量的研究工作,取得了一定的成绩。
金离子及其络离子相关电对的标准还原电位列于下表中。从表中数据可知,只有几种氧化剂可使金氧化而呈Au+或+存在于溶液中。氤化物、硫脈、氯化物是金的强络合剂,当存在这些络合剂时,常见的氧化剂即可使金氧化溶解。细菌浸金的机理与氤化物浸金的机理相同,均由于溶液中存在与金离子成络能力大的络合剂或与微生物生成络合物。目前认为是利用细菌作用产生的氨基酸与金络各使金转入溶液中。如用氢氧化铉处理营养酵母的水解产物,酵母水解产生5克/升氨基酸、0.5~0.8克/升核酸、1~2克/升类脂物和20-30克/升氢氧化钠,对含金30克/吨的碑黄铁矿精矿强化磨矿后进行细菌浸出,吸附浸出50小时,金的回收率达80%。

电对
Au+/Au
Au3+/Au
Au(CN)「/Au
AuCLf/Au
标准还原电位/伏
1.71
1.49
-0.61
+1.002
电对
Au(8263)2"/Au
Au(SCN)2-/Au
Au(SCN2H4V/Au
标准还原电位/伏
+0.153
+0.662
+0.38
表  金离子及其络离子相关电对的标准还原电位
马尔琴考察象牙海岸的含金露天矿场时,发现脉金可被矿井水迁移和再沉淀,认为活的细菌在通常条件下可起这种作用。
从土壤和天然水样中分离的能溶解金的所有微生物均无毒。从金矿矿井水中分离的细菌在自然条件下与金属进行长期接触,其对金的溶解作用最强。釆用专门的培养基对分离出来的细菌进行繁殖的试验表明,青胡桃汤、蛋白腺、干鱼粉和核树叶汤为助长繁殖能力最强的培养基。使用这些培养基对,还常加入不同比例的各种盐类使其具有不同的浓度。
对分离出的微生物系的详细研究表明,微生物本身不是溶金物质,溶金物质为因微生物作用被分离并进入周围介质中的微生物生机活动(新陈代谢)的产物。刚从细菌分离时,这些产物的溶金作用最强。釆用含有活细菌的培养基处理时,金的回收率比只有新陈代谢分离产物时高些。细菌浸金的主要影响因素之一是培养基的成分。对每种纯细菌而言,应选择好微生物的新陈代谢条件,以促进溶解金的物质的生长繁殖。新细菌的新陈代谢作用比老细菌或放置几天的细菌强些。此外,积聚在培养基中的伤亡物也会影响细菌的新陈代谢。因此,可将微生物保存在温度为4Y的油中(可放置4年)。
介质的起始pH值为6.8或8.0时,金的浸出率最高。金溶解过程中,细菌可碱化介质,介质pH值将分别上升至7.7或8.6。当消毒(无菌)空气流通过微生物群落,将像机械搅拌一样会降低金的浸出率。
工地试验表明,细菌从矿石中溶解金的过程可分为下列几个阶段:第一阶段为潜伏阶段,若使用最好的微生物群落,此阶段达三个星期。若培养基不太适于增强细菌的溶金能力,此阶段可长达五个星期。第二阶段为溶解阶段,此时金的溶解非均匀地增长,有时会反复析出金的沉淀物。在2.5-3个月期间,金的溶解量最大。第三阶段为溶解度阶段,此时金的溶解度实际上没有变化,但在0.5~1年期间,已溶金浓度相当高(约10毫克/升)。第四阶段为最终阶段,此阶段金的溶解度明显下降。因此,细菌浸出75-90天时,金的浸出率(溶解度)最高。
近年来,国外研制出一种称为生物-D的生物降解贵金属浸出剂,对多数矿石的浸出时间为2.5小时,金银的浸出率达90%。该试剂可用于酸、碱溶液中,无毒、自生能力85%~90%o目前虽成本较高,若将环保及排废等设备费用计算在内,将比氤化法便宜。
为了使细菌浸金工艺能用于工业生产,目前许多国家正在进行深入的试验研究。其发展趋势是对细菌进行驯化筛选、强化浸出,提高金的浸出率;其次是培植新的浸矿细菌,特别是嗜热细菌,使元素硫、神、铁、辉铝矿、黄铜矿等能在低pH值(2~3)、温度为60~70无的条件下氧化的菌种。 

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