硫化銅礦生物堆浸過程的動力學研究.pdf

1、生物堆浸過程包括微生物狀況，化學反應速率，熱傳遞與分布，氣體、流體傳遞等因素的變化及其相互作用動力學問題，本次研究將對該過程進行數(shù)學仿真，找出各因素影響的定量關系，掌握堆浸過程規(guī)律，以期指導生物堆浸的實踐。 首先總結了紫金山銅礦堆浸的生產實踐，從工藝角度分析了堆浸過程浸出率、堆中電位、鐵離子濃度、溫度、氧濃度與pH等參數(shù)隨時間變化變化的趨勢，給出了堆浸過程規(guī)律的經驗性總結，為堆浸過程動力學的研究提供了實際數(shù)據(jù)。 假定堆浸

2、過程堆中細菌的重要作用為不斷將Fe2+氧化為Fe3+以提供化學氧化劑，在不考慮流體、氣體擴散與溫度場變化前提下，建立了以輝銅礦、黃鐵礦為主的硫化礦物堆浸過程的動力學數(shù)學模型，研究了細菌濃度、細菌最大生長比速率、細菌產出率、細菌飽和常數(shù)及溶液中Fe+的濃度等參數(shù)變化與堆浸過程銅硫化礦物氧化速率的關系，研究表明，這些因素的均對硫化礦的氧化浸出速率有明顯影響，尤其在浸出早期影響較大。動力學模型能夠較真實地定量說明其影響趨勢。 在考慮物

3、質平衡與擴散作用，即考慮間顆?？障抖?、顆粒半徑與各化學反應組分的影響下建立堆浸過程硫化礦細菌氧化反應速率動力學數(shù)學模型，對浸出過程進行仿真研究，仿真結果揭示了顆粒尺寸、空隙度、噴淋速率、堆高、溶液Fe3+/Fe2+電對等因素影響下，細菌堆浸過程硫化銅礦氧化速率隨時間變化的規(guī)律。 對與氣體擴散與對流相關的堆浸過程進行了二維(2-D)動力學模型研究。研究表明堆中氧的傳遞與礦床中空氣的密度有關，堆中空氣的密度則由擴散溫度、濕度、氧的濃

4、度決定。動力學模型模擬了在不同黃鐵礦含量、細菌數(shù)量、堆寬度、高度、滲透性細菌浸出過程的空氣速率場和氧的擴散與分布。找到了堆幾何尺寸等參數(shù)的變化對堆中氣體分布的影響，以及不同的氧氣分布對細菌生長和浸礦影響的定量關系。 對次生硫化礦生物堆浸過程的熱平衡進行了較系統(tǒng)的分析，提出了堆浸熱平衡和溫度場分布仿真模型。研究考慮了堆浸過程熱流速、熱產生速率、溶液和氣流速率、堆表面蒸發(fā)等因素對堆中溫度變化與溫度場場分布的影響。分析結果顯示，由于空