嗜酸铁氧化富集物用于浸提废覆铜板残渣中铜的效果(2).docx

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1、2结果与讨论　　2.1生物浸提废覆铜板浮选残渣中铜机理　　生物浸提废覆铜板浮选残渣中金属铜或氧化铜主要机理如式〔1〕~〔5〕所示。本研究中铁氧化嗜酸微生物富集物主要是依靠细菌浸出的间接作用[23?25]浸提废覆铜板浮选渣中的铜，即该富集物能快速将Fe2+氧化成Fe3+〔见式〔1〕〕，加速铜浸出剂Fe3+生成，而生物转化的高铁Fe3+将单质铜氧化〔见式〔2〕〕，生成的Cu2+溶于酸性浸出液中。此外，Fe3+大量存在易形成沉淀且伴随H+产生〔见式〔3〕~〔4〕〕，H+促进了氧化铜的溶解〔见式〔5〕〕。因而，废覆铜板浮选残渣中残留铜的浸出速率主要由生物铁生成〔Fe3+与Fe2+摩尔比〕和化学

2、反响速率决定。而亚铁能源、浸出pH、固形物含量及时间对生物铁生成和化学反响速率影响显着。　　2.2Fe2+再添加对废覆铜板浮选残渣中铜浸出的影响　　图1和2所示为浸出过程中Fe2+能源再添加对不同来源的废覆铜板残渣生物浸出的影响。其中，图1〔a〕和2〔a〕分别显示了Fe2+能源再添加对来源于企业内堆放的和野外长期堆放的废覆铜板残渣中铜浸出的影响。结果说明：浸出2h左右，两种生物浸出实验组中〔添加Fe2+标记为“Bacteria+Fe2+〞;和不添加Fe2+标记为“Bacteria〞〕，铜浸出率相近且均到达95%以上，浸出持续至5h后，废渣中的铜被浸出完全。由此可知，亚铁能源再添加对铜浸

3、出率没有影响，主要归因于嗜酸铁氧化菌培养过程中富集大量铁氧化菌，同时氧化亚铁生成大量生物高铁Fe3+;浸出过程中生物高铁Fe3+会氧化铜而被复原成Fe2+,而Fe2+被体系中大量存在的铁氧化菌快速转化成Fe3+,因而该生物浸出过程能够持续循环进行。　　由图1〔a〕可知，微生物浸出废覆铜板残渣中铜的效果明显优于化学酸浸的。同等初始pH〔pH=1.36〕的化学酸浸实验中〔未加菌液和Fe2+能源，同时未施加酸调控pH,标记为“Acid〞〕，浸出2h和5h后，铜浸出率分别为30.2%和26.6%〔企业内堆渣〕和61.8%和54.1%〔野外堆渣〕；其中，浸出5h的浸出率较低，主要归因于废覆铜板残

4、渣溶解不断耗酸，导致浸出液的pH偏高，pH>4〔见图1〔b〕和2〔b〕〕，因而浸出的Cu2+水解再次被沉淀析出〔Cu2++2H2O→Cu〔OH〕2↓+2H+〕。　　而酸调控化学浸出〔pH≤2.5,标记为“Acidcontrol〞〕实验组中，铜浸出率显着提高，企业内废覆铜板渣中铜浸出率分别为72.2%〔2h〕和76.9%〔5h〕，野外堆渣中铜浸出率为90%~92%,但仍然低于两组生物浸出实验组的〔见图1〔a〕和2〔a〕〕。尤其值得注意的是，生物浸出实验组〔初始pH=1.36〕浸出过程中无额外添加酸调控体系pH,浸出5h后，生物浸出组pH不超过2.5〔见图1〔b〕和2〔b〕〕。因而，与酸浸

5、相比，生物浸出废覆铜板渣中金属铜速率快，效率高，且无需外加酸和Fe2+能源，大大降低了酸耗和工艺本钱。　　2.3浸出时间对废覆铜板浮选渣中铜浸出的影响　　浸出时间反响了废覆铜板残渣湿法浸出过程的速率。废覆铜板残渣中铜无害化资源化处理所需时间越短，说明湿法工艺速率越快，那么实际工业应用越有可行性。图3和4所示分别为在酸浸或生物浸出过程中企业内堆放和野外堆放的废覆铜板渣的铜浸出率、pH和氧化复原电位ORP随时间的变化。　　从图3〔a〕和4〔a〕铜浸出变化结果可以看出：无论是企业堆渣，还是野外堆渣，生物浸出过程均能快速高效浸提废覆铜板残渣中的铜。当生物浸出1h,堆渣中的95%以上的铜被浸出，

6、且此后浸出液中的铜一直稳定存在。与生物浸出过程相反，酸浸过程的铜浸出率不断降低，归因于堆渣中存在其他碱性物质不断耗酸导致体系pH上升〔见图3〔b〕和4〔b〕〕，进而使得浸出的铜再次沉淀析出。从图3〔c〕和4〔c〕可以看出，生物浸出能够有效维持体系的高ORP环境，促进了金属铜的浸出，并维持浸出Cu2+在溶液中的稳定存在。　　2.4初始pH对废覆铜板浮选残渣中铜浸出的影响　　浸出体系pH影响废覆铜板渣中铜浸出效率及溶出的金属离子在溶液中的存在。因此，研究不同初始pH对废渣中铜浸出、体系pH和ORP的影响，结果如图5和6所示。　　由图5〔a〕可知，化学酸浸或生物浸出体系中，不同初始pH对企业

7、堆渣中铜浸出产生显着的影响。在化学酸浸实验中，初始pH设为1.36或2.0时，浸出5h后，体系pH均升高且超过5.0,且此时体系氧化复原电位〔ORP小于300mV〕低于金属铜氧化标准电极电位〔φθ〔Cu2+/Cu〕=337mV〕，如图5〔b〕所示。pH影响金属离子在溶液中的存在；而依据Nernst方程，体系氧化复原电位〔ORP〕与Fe3+与Fe2+摩尔比呈现正比关系[26].因而根据2.1节的浸出机理，高pH值和低ORP不利于废渣中铜溶出，与本