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9．通气条件的影响 浸矿细菌为好氧菌，靠大气中的C02作为碳源。所以，在这类细菌的培养和浸出作业中，充分供气很重要。有人做过测定，细菌生长中实际消耗的氧比水中溶解的氧多两个数量级。所以，仅靠自然溶解在水中的氧远不能满足细菌需要，向溶液中充气或加快溶液的循环速度，都可以改善溶液中氧的供应状况。常温常压下水中氧的溶解量为7mg/L。据测定在细菌分解黄铜矿的试验中，充入溶液的空气中氧的利用率仅为4.7％。 图10—20通气条件对细菌氧化Fe2+的影响 在细菌堆浸中，矿石堆中供气充分与否是影响浸出效果好坏的决定因素。供气中氧的利用率与供气速度和溶液循环速度之间的比例是否恰当有关。在浸出作业中需提供什么样的供气条件一般要通过试验确定。可以用Fe2+被细菌氧化的速度来测定通气与不通气的影响效果(图10—20)。由图10—20可以看到，通气4d条件下，Fe2+的氧化量为660mg/L，而不通气时仅50mg／L，也可以用测定溶液中细菌浓度的办法比较通气效果的好坏。 在实际浸出作业中，溶液中通气速度通常为0.06～0.1m3／(m3·min)。一般情况下，空气中的CO2量可以满足细菌需要，但有时为加快细菌繁殖速度，在供气中补加1％～5％的CO2。 10．催化金属离子的影响 大多数金属硫化矿的氧化反应速度都很慢，加入一些适当的催化离子可使反应明显加快。已经证明，一些金属离子(如Cu2+、Hg2+、Bi2+、Co2+、Ag+等)对闪锌矿和复杂金属硫化物精矿的细菌浸出有影响。 由浸出情况看，不同催化离子的作用效果差别较明显，对于复杂硫化矿： Ag+ Hg2+ Co2+ Bi2+；对于闪锌矿：Cu2+ Bi2+ Co2+ Hg2+。然而，由金属浸出速率看，复杂硫化矿物的顺序为：Hg2+≈Co2+ Bi2+≈Ag+，闪锌矿为：Bi2+≈Ag+ Hg2+ Co2+。 细菌溶解CuFeS2的阳极反应为 CuFeS2——Cu2++Fe2++2S+2e (10—22) 细菌的作用是将S氧化为H2S04，将Fe2+氧化为Fe3+，从而促进总浸出反应。 10．4．2细菌浸出动力学 细菌浸出过程包括细菌生长繁殖及矿物之间的生化反应，也包括细菌浸出剂与矿物之间的化学反应，这些反应过程之间的影响因素，有的相互统一，有的则相互矛盾和抵触。增加浸出过程的通气量和适当提高搅拌速度，对各反应过程都有利，但反应的环境温度和酸度则不同，有利于矿物浸出化学反应的温度和酸度，却不一定对细菌生长有利。相对于矿物浸出化学反应来说，细菌生长繁殖过程是个缓慢的过程，因此细菌浸出反应的总反应速度受细菌生长速度控制。 由试验和生产实践得知，细菌浸出速度与浸出介质中细菌的浓度成正比。细菌生长繁殖速度受环境因素控制，由细菌生长曲线(图10—21)可知，细菌在对数生长期的曲线斜率为细菌生长率μ，μ为单位时间单位体积内的细菌增长量。当环境的通气量与其他条件固定时生长率与培养基中某一组分浓度的关系如图10—21所示。 图10—21细菌生长率与培养基浓度的关系 该曲线可表示为式(10—23) 式中：μm——最大生长率； S——培养基浓度； Km——米氏常数(最大生长率一半时的培养基浓度)。 在矿物浸出环境中，细菌从矿物取得营养，矿物相当于固体培养基，可取矿物的表面积为培养基浓度S，见图10—21。当连续培养达到稳定状态时，细菌生长繁殖和培养基消耗达到平衡，在此状态下，可得到 式中：N——细菌浓度，g／L； D——稀释率(新培养基添加率或旧培养基流出率)，L／(h·L)； Sr——流入液体培养基的浓度； S——培养容器内已有培养基的浓度； Y——每消耗1g培养基所产生的细菌数。 (10—24) (10—25) (10—23) 由以上关系式可知μ=D时，单位时间内细菌产量为 由于细菌浸出速率和细菌产量成正比，此时培养基的消耗率η为 由式(10—26)和式(10—27)可以看出，稀释率D越低，培养基在培养容器内的停留时间越长，则培养基的利用率越高。如果在此设备中进行连续细菌浸出，则浸出剂的消耗率越高，得到的浸出液金属浓度越高；相反，如果稀释率D越高，则菌液流出越大，细菌浓度较低。如果用于浸出，浸出液金属浓度也较低。为取得更理想的细菌培养或浸出效果，在实践中要采用适当的稀释率，以控制细菌的产率和浓度以及理想的浸出速率。 (10—27) (10—26) 当浸出矿石的品位较高、粒度较细时，相当于为细菌提供了充分的培养基，此时氧的供应量就成为细菌产量或矿石金属浸出时的限制因素。因此可引出如下关系式 式中：C——培养容器或浸出设备中