随着需求的快速增长,我国镍资源的自给率已不足50%。到本世纪中期,现有镍资源有可能枯竭,供给形势十分严峻。本论文针对高镁型低品位硫化镍矿的矿物学特性,提出采用硫酸铵焙烧-水浸出-细菌浸出工艺综合回收镍、铜、镁、铁等有价金属,并进行了相关的机理研究。 在综合比较细菌直接浸出、硫酸预浸出-细菌浸出和硫酸铵焙烧-水浸出-细菌浸出等3种方案的基础上,提出硫酸铵焙烧-水浸出-细菌浸出处理高镁型低品位硫化镍矿。最优工艺参数为:硫酸铵与矿样质量比4:5,焙烧时间2h、焙烧温度400℃,水浸时间1h、细菌浸出时间96h、温度30℃、矿浆浓度15%、接种量15%;最优浸出指标为:Ni浸出率93.24%、Cu浸出率92.07%、Mg浸出率62.67%和Fe浸出率63.29%;浸出液中有价元素回收试验获得的高纯度混合沉淀NiS、CuS含量之和>90%,氧化铁红纯度>98%,氧化镁纯度达到99.0%。 论文考察了离子对A. ferrooxidans菌活性的影响。结果表明:Mg2+对A. ferrooxidans菌生长繁殖的负面影响最大,ρ(Mg2+)≤10g/l时,Mg2+对细菌生长活性影响很小;ρ(Mg2+)为15g/l时,细菌生长开始受抑制;ρ(Mg2+)为20 g/l时,生长被完全抑制。论文还建立了A. ferrooxidans菌生长的动力学模型。 论文研究了硫酸铵焙烧-水浸出-细菌浸出方案中矿物的转化机理。焙烧和细菌浸出对矿物都有选择性:焙烧过程中含铁量较高的蛇纹石容易同硫酸铵相作用,铁元素生成无水铁铵矾,镁元素生成 (NH4)2Mg2(SO4)3和镁橄榄石,和原矿中的橄榄石一起在水浸、细菌浸出过程中溶解并进入溶液。含铁量较低的蛇纹石在焙烧、水浸过程中则基本不发生变化,只有少量铁元素在细菌浸出过程中被浸出,而镁不容易被浸出,最终随蛇纹石损失于细菌浸出渣;原矿中的含铜、镍矿物同硫酸铵相作用生成硫酸盐,在水浸、细菌浸出过程中进入溶液;磁黄铁矿焙烧后生成赤铁矿,在水浸、细菌浸出过程中被少量浸出,剩余部分残留于细菌浸出渣,造成氧化铁的损失。 论文研究了A. ferrooxidans菌对Fe3+浸出硫化矿的影响和在不同氧化还原条件下对电子传递速率的影响,还提出了A. ferrooxidans菌在厌氧情况下进行呼吸作用的一条可能的路线图。