硫化铜矿微生物浸出颗粒表面形貌变化规律
硫化铜矿细菌浸出理论基础2
8.2.2.4 黄铜矿细菌浸出的一些规律
M．Boon与J．J．Heijnen分析总结了1970～1992年间发 表的关于黄铜矿细菌浸出的24篇文献，提出了关于黄 铜矿浸出的以下结论： (1)在排除扩散控制的条件下，黄铜矿细菌浸出的速率常 数明显地大于化学浸出的速率常数，前者为后者的5～ 10倍。 (2)在生成铁矾的情况下，细菌浸出与化学浸出的速率相 同，明显地低于无铁矾生成时的细菌浸出速率。 (3)细菌浸出速率随矿石粒度下降而上升
3、斑铜矿 、
34．5 78．9 63．3 66．4 52．1 57．7 － 23．3 48．3 －
正方 斜方 正方 六方 等轴 等轴 等轴 斜方 斜方 等轴
辉铜矿（ 1、辉铜矿（Cu2s） 在硫化矿的氧化浸出中辉铜矿有其独 特之处。 (1)浸出分两步进行。
(2)从 Cu s到CuS之间生成一系列非计 量化学的Cu—S固溶体的中间产物。 Koch测绘了用Cu2s薄膜做成的电极的 开路电位与Cu2s—CuS之间铜含量的 — 关系线，示于图7—4。线上的平台 — 对应一两相区间，而电位急剧上升 则标志成分的变化。
（5） 表面固态产物膜 ）
在各种硫化矿中黄铜矿属于较难浸出 的，其原因归结于在黄铜矿的表面随反 应的进行生成了固态产物层覆盖于矿粒 表面从而阻碍了反应的进一步进行。但 这一固态产物层是何物则有三种不同的 观点。一是铁矾层观点 ，二是元素硫层 观点 ， 三是铜蓝层观点
2 、黄铜矿
（1）黄铜矿的晶体结构
(8)用氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿(在35℃下)，加 Ag＋作催化剂，12天铜浸出率为80％，而不加 Ag＋时仅为25％。用高温细菌在68℃下浸出 Ag+没有明显的催化作用。这两种温度下有两 种不同的作用机理，35℃下的浸出，在黄铜矿 表面生成了Ag2S，而在68℃下浸出时在黄铜矿 表面生成了金属银的薄膜。
硫化铜矿微生物浸出的影响因素和机制
硫化铜矿微生物浸出的影响因素和机制
硫化铜矿微生物浸出是一种采用微生物氧化还原反应来促进硫化铜矿中金属元素溶解的方法。
其影响因素与机制如下：
影响因素：
1.微生物：微生物是影响硫化铜矿微生物浸出的最重要因素，常见的微生物包括硫氧化菌、铁氧化菌、硫还原菌等。
2.温度：微生物浸出通常在20-40℃的范围内进行，温度过高或过低均会影响微生物代谢反应的进行。
3.氧气：氧气是微生物浸出过程中必需的，因为氧气可以作为微生物氧化还原反应中的氧化剂，用于氧化铜矿中的硫化物。
4.酸度：微生物浸出的酸度通常在pH 2.0左右，过高或过低的酸度均会影响微生物的活性。
5.氧化还原电位：氧化还原电位是微生物浸出过程中的重要参数，因为它直接影响微生物氧化还原反应的进行。
机制：
1.氧化反应：微生物可以利用氧气在硫化铜矿中的硫化物和铁硫化物进行氧化反应，将这些化合物转化成亚硫酸盐和硫酸盐等易于溶解的化合物。
2.还原反应：还原反应是微生物浸出过程中的重要机制之一，微生物在还原过程中利用碳源和电子供体，还原硫酸盐为硫化物或金属，促进了硫化铜矿中金属元素的溶解。
3.酸化反应：微生物通过代谢产生酸性物质，降低矿物样品的pH值，以分解硫化铜矿中的碱式物质，使其释放出金属元素。
总之，微生物浸出是一种有效的硫化铜矿选矿方法，具有成本低、环保等特点，经过多年的研究和应用已经成为硫化铜矿浸出的主要方法之一。
硫化铜矿微生物浸出颗粒表面形貌变化规律
作者 简介 ：吴爱祥 （９ ３ ） １６ ～ ，男，教授 ，博 导． — ａ ：ｃｕ ｓ ＠ ａ ｏ ． ｍ ｃ Ｅ ｍ ｉ ｓｙｈ ｙ ｈ ｏ ｏ ． ｌ ｃ ｎ
选择性地 溶解废石 （ 矿石 ）中的有用成分 ，并借助
溶液的流动 ， 使反应生成物离开反应 区 ， 微生物浸 出主要包 括外扩散 、内扩散 、化 学反应 、溶液中元 素 的沉 淀和水解过程 、浸矿微生 物生长代谢 和催化 作用以及反应放热 、吸热过程 六个过程 。 浸 出体 系质量传递 、动量传 递 、热量传 递和微 生物迁移等均 由溶液渗 流来实 ，上述 浸出过程 与溶液渗 流规律密切相 关 ，因此 溶液渗流规律 是影 响微生物浸 出的重要 因素之一 。 优先液流是堆浸过
法不能 回收的低品位 矿石 、难采矿体 、难选矿石和 废石 中的有用成 ” 大幅度提高我 国矿产 资源的开 ，
和等 优点 ， 因此微生物浸出技 术在 有色资源的高效
开 发 中显 示 出 了广 阔 的应 用前 景 。 引
图 １ 多功 能 自动控 制微 生 物 浸 出实 验 装 置 图
中图分类号 ：Ｔ ５ Ｄ８ ３ 文献标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ７ —７ ８ （０ ７０ —０ ７ —６ ６ ３ １０２ ０ ）７ ４ ４
０ 前 言
发利 用率 ，拓宽 了矿 产资源的利用 范围 ，而且具有 成本 低 、投资少 、污染小 、流程 简单 、工作条件温
微 生 物 浸 出工 艺 不但 能 较 好 地 回 收 常 规 开 采 方
云南硫化铜矿生物浸出的应用基础研究
云南硫化铜矿生物浸出的应用基础研究云南省铜矿资源储量居全国第二,而且远景储量巨大,近几年云南省已探明了多个大型矿床。
生物冶金技术因低成本、工艺流程短、资源利用广、绿色环保等优势在国内外的应用越来越广泛。
云南省的气候温和、水资源充足等特点宜于生物冶金技术的应用。
因此研究云南铜矿的生物浸出,对于云南铜矿资源的开发利用乃至全国的铜产业发展都有着重要的意义。
本文关于硫化铜矿生物浸出过程的基础研究包括:对硫化铜矿物的生物冶金浸出过程进行热力学计算,得到细菌生长范围内Cu2+的优势区:pH值为1.0-2.5,氧化还原电位为400-900mV,为生物冶金过程提供热力学依据;对采集自云南大麦铜矿、青海五龙沟金矿和福建紫金山铜矿的酸性矿坑水(AMD)使用9K液体培养基进行筛选培养,经混合驯化后得到高活性的混合菌种。
并尝试筛选和培养中等嗜热菌(Moderately thermophilic)和隐性嗜酸杆菌(Acidiphiliumcryptum)G30-1菌株;分别对黄铜矿和黄铁矿这两种单矿物进行切割打磨并镶嵌,利用扫描电子显微镜(SEM)检测黄铜矿和黄铁矿表面的浸蚀和细菌的吸附情况。
对来自云南省大麦铜矿的两种硫化铜矿进行摇瓶和柱浸试验,结果表明矿石的可浸性良好,Cu浸出率达到90%以上;柱浸试验结果表明两种矿石的空白耗酸量较低,泥化程度较低,矿柱渗透性良好;DM-1矿石为部分被氧化的浅层硫化铜矿,矿石中Cu的浸溶速度较快,经过20天柱浸试验,DM-2矿石Cu浸出率约62.51%,Fe浸出率约为36.14%。
说明该大麦硫化铜矿为易浸矿,适合采用生物浸出工艺进行开发利用。
选用难浸的云南香格里拉硫化铜矿,经22天的细菌摇瓶浸出后Cu浸出率仅为30.81%,需采用强化浸出手段来提高浸出率:添加隐性嗜酸杆菌强化浸出过程,结果显示该菌对Fe3+的还原性较弱,Cu浸出率仅为28.14%,浸出率反而有所下降;采用50%硫酸水解处理得到的纤维素水解物强化浸出过程,结果显示其对于黄铜矿单矿物浸出具有促进作用,Cu浸出率提高了36.35%,对于黄铁矿单矿物浸出作用效果并不明显。
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究硫化铜矿是一种含有大量铜的矿石，其资源储量丰富，但由于其硫化性质的特殊性，传统的冶金方法很难有效提取其中的铜。
生物浸出是利用特定的微生物对硫化矿石中的金属进行浸出的方法，其具有环保、低成本、高效率等优势。
研究硫化铜矿生物浸出菌种的发展情况对于提高硫化铜矿资源的综合利用水平具有重要意义。
目前，已经发现了多种能够在硫化铜矿生物浸出中发挥重要作用的菌种。
最常研究的是产氧细菌、硫化氢氧化细菌、铁杆菌等。
产氧细菌是一类能够通过光合作用或者化学合成氢气的细菌。
它们在硫化铜矿生物浸出中通过产生的氧气使得硫化铜矿中的铜离子溶解成铜阳离子，并进一步与溶解的铜阳离子形成可溶性络合物，加速了铜离子的浸出速度。
硫化氢氧化细菌则是一类能够通过氧化硫化氢产生能量的细菌。
它们在硫化铜矿生物浸出中通过氧化硫化氢生成硫酸，使得硫化铜矿中的铜离子溶解成硫酸型铜离子，并进一步与溶解的硫酸型铜离子形成可溶性络合物，促进了铜的浸出。
铁杆菌是一类能够在富含铁的环境中生存的细菌。
它们在硫化铜矿生物浸出中通过氧化产氧细菌或者硫化氢氧化细菌所产生的二价铁，将其氧化成三价铁，并将铁离子与溶解的铜阳离子或硫酸型铜离子形成沉淀，从而减少了铜离子的浸出速率。
研究表明，不同的菌种在不同的条件下对硫化铜矿的浸出效果有所不同。
产氧细菌更适宜在酸性条件下进行浸出，而硫化氢氧化细菌则对酸度的要求较为宽松，更适宜在中性或碱性条件下进行浸出。
铁杆菌不仅可以通过促进铜离子的沉淀降低铜的浸出速率，还可以通过还原形成的硫酸型铜离子使其还原成可溶性的铜离子，从而提高铜的浸出效率。
综合利用不同的菌种可以在不同的条件下实现对硫化铜矿的高效浸出。
未来的研究方向主要包括以下几个方面。
需要进一步探索新的菌种。
尽管已经发现了多种能够在硫化铜矿生物浸出中发挥重要作用的菌种，但还有很多未知的微生物可能具有更好的浸出效果。
需要深入研究菌种的生长机理。
了解菌种生长的最适宜条件以及对不同条件的适应性，可以更好地控制生物浸出过程，提高浸出效率。
低品位硫化铜矿微生物浸出研究
２０ ０ ７年第 ４期
张才学 等 ： 品 位硫化 铜矿 微生 物浸 出研究 低
・ １・ １
Ｎ １ ＨＣ 的形式加入。培养基 中应含有适量 的固体物 质 ， 则 细 菌密 度 低 ， 长 繁 殖缓 慢 ， 吸 附 性 能较 否 生 且
从 表 ２可 以看 出 ，该 矿 是 以硫化 铜 矿为 主 的氧
硫混合矿。 中黄铜矿一般呈它型粒状 、 其 单晶粒和集 合体嵌布于硅酸盐脉石 中， 一般嵌布粒度为 ０ ３ ～ ． ７ ０ ０８５ ｍ； ． ｍ 斑铜矿呈它型 、 ２ 不规则粒状 ， 共生于磁铁
矿 和 黄 铜 矿 中 ， 布 粒 度 为 ０ ５ ～ ．４ ｍ； 蓝 呈 嵌 ． ６ ０７ｍ 铜 ０
一
低ｐ Ｈ值环境不太有利 。
原 矿铜 物相 分析 结果见 表 ２ 。
表２
Ｔａ ２ ｂ
铜物 相分 析结 果／ ％
Ｒｅ ｕ ｔ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｉ／ ｓ ｌｓ ｆ ｃ ｐｐ ｒ ｐｈ ｓ ｎ ｌｓｓ％
名
含
称
量
原生铜
０２ ８ ．１ ４． １１ ３
次生铜
０２９ ．３ ４． ５９ ０
游离铜
００ ７ ． ４ ８８ ．７
结合铜
００ ６ ．２ ４９ ．１
全铜
Ｏ．３ ５ １ ｏＯ ｏ ．
定 的可浸 出性 ，在矿 浆 浓度 为 ２ ％（００ ｍ 的 ０ 一 ． ｍ） ９
条件 下 ， 置浸 出 四周 后铜 的浸 出率 达 ５．７ 。为 静 １ ％ ２
分布率
了论证其可浸性 ，进一步探索适合堆浸 的工艺条件 及各项试验参数 ， 又进行了柱浸试验 ， 其试验结果表 明 ，２ｍ 一 ０ ｍ粒 级 的铜 矿石 ， ￣ｌＯ ｍｘ ３０ ｍ 的 在 Ｏ ｍ ｌ０ ｍ Ｐ Ｃ柱中细菌淋浸半年，铜的浸出率达 ３ ． ％， Ｖ ５ ８ 显 ９
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究硫化铜矿是一种重要的铜矿石，其开采和加工过程中常常会产生大量的废水和废弃物。
传统的处理方式往往采用化学方法，但是这种方法存在高成本、污染环境等问题。
生物浸出技术是一种绿色环保的处理方式，通过微生物的作用将硫化铜矿中的金属元素转化为可溶性盐，从而实现硫化铜矿的资源化利用。
因此，对硫化铜矿生物浸出菌种的研究具有重要的科研和应用价值。
早期的硫化铜矿生物浸出菌种研究主要集中在单一菌株的筛选和优化上。
1960年，美国的Porath等人首次报道了采用微生物浸出技术处理铜矿石的实验，采用了一种新的枯草芽孢杆菌，获得了比化学浸出法更好的效果。
1975年，日本学者Takeuchi在菌株筛选方面首次采用了“乳酸生产法”，并筛选出了能在低pH环境下生长的Thiobacillus thiooxidans和Acidithiobacillus ferrooxidans等菌株。
此后，又陆续发现了Acidithiobacillus thiooxydans、Leptospirillum ferrooxidans、Sulfolobus acidocaldarius等新的菌株。
近年来，随着微生物学、分子生物学、基因工程等领域的不断发展，硫化铜矿生物浸出菌种的研究逐渐向着深入和智能化的方向发展。
例如，利用微生物组学的方法对硫化铜矿生物浸出菌群的多样性、生态功能、菌群结构和代谢途径等进行深入研究；利用分子生物学手段对菌种在环境适应性、代谢途径、能量转换、氧化还原反应等方面进行多维度、全面性研究，从而探究菌株适应环境变化、优化生物浸出工艺等方面提供理论基础和针对性指导；开发生物传感器、代谢工程和菌群工程等手段进行硫化铜矿生物浸出过程过程的智能化控制和优化，提高硫化铜矿生物浸出工艺的效率、稳定性和经济性。
总结随着生物技术的迅速发展，硫化铜矿生物浸出菌种的研究将会更加多样化和深入化，将为硫化铜矿的有效开采和资源化利用提供更加坚实的科学理论和技术保障。
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究硫化铜矿生物浸出是一种利用微生物对硫化矿中的金属进行浸出的环保、高效的技术。
随着对资源的需求不断增加和环境保护意识的提高，硫化铜矿生物浸出技术得到了越来越广泛的应用和发展。
而菌种作为硫化铜矿生物浸出的关键因素之一，其研究与发展一直备受关注。
菌种在硫化铜矿生物浸出过程中起着至关重要的作用，它的种类和数量直接影响着生物浸出的效率和效果。
菌种的研究和发展一直是硫化铜矿生物浸出技术研究的热点之一。
本文将探讨硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究，并展望未来的发展方向。
一、硫化铜矿生物浸出菌种发展现状目前，硫化铜矿生物浸出中常用的菌种主要包括嗜石硫氧化细菌和嗜铁硫氧化细菌。
嗜石硫氧化细菌主要包括嗜热嗜酸的硫酸氧化细菌，如硫杆菌属和嗜石硫芽孢杆菌属等，它们能在高温、酸性条件下快速氧化金属硫化物并释放金属离子。
嗜铁硫氧化细菌则包括嗜盐嗜酸的硫酸氧化细菌，如酸性硫化亚铁硫杆菌和嗜铁酸杆菌等，它们在低温、酸性条件下也能有效地氧化金属硫化物。
近年来还涌现出一些新的菌种，如嗜氧嗜铁细菌和厌氧铁还原菌等。
这些新的菌种在硫化铜矿生物浸出中展现出了很好的应用前景，为该技术的发展带来了新的动力。
目前，硫化铜矿生物浸出菌种的研究已经取得了一定的进展，但在菌种筛选、优化培养条件、提高浸出效率等方面仍存在许多挑战。
菌种的发展仍然需要进一步的研究和探索。
随着科学技术的不断进步和对资源利用的需求不断增加，硫化铜矿生物浸出菌种的发展也呈现出一些明显的趋势。
菌种的筛选将更加精准化和高效化。
随着对菌种自然环境和生理特性的深入研究，将有更多的优良菌种被发现和应用于硫化铜矿生物浸出中。
基于分子生物学技术的菌种筛选方法也将得到更广泛的应用，从而提高菌种筛选的效率和准确性。
菌种的遗传改良将成为研究的热点。
通过遗传工程手段改良菌株，使其在特定条件下具有更高的金属氧化能力和耐受性，从而提高硫化铜矿生物浸出的效率。
菌种的多样性和协同作用将受到重视。
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第2卷第7期2007年7月474硫化铜矿微生物浸出颗粒表面形貌变化规律吴爱祥，尹升华(北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083)摘 要：本文对优先液流条件下硫化铜矿的生物浸出过程进行实验研究。
针对微生物堆浸过程中普遍存在的优先液流现象，设计研制一套多功能自动控制生物浸出实验装置，进行优先液流条件下微生物浸出实验，得到优先液流条件下，粗、细颗粒区矿石粒级变化特征，并研究浸出过程矿堆高度变化规律；对浸出前后矿石粒级进行对比发现，粗、细颗粒区细粒含量增大，并导致优先液流从细颗粒区转向粗颗粒区；浸出后矿石表面形貌分析结果表明矿堆上部矿石表面侵蚀最为严重，中部矿石侵蚀程度次之，而矿堆底部矿石覆盖沉淀物，干燥后出现大量微裂纹。
关键词：优先液流；硫化铜矿；生物浸出；表面形貌中图分类号：TD853文献标识码：A 文章编号：1673－7180(2007)07－0474－60 前言微生物浸出工艺不但能较好地回收常规开采方法不能回收的低品位矿石、难采矿体、难选矿石和废石中的有用成分[1]，大幅度提高我国矿产资源的开发利用率，拓宽了矿产资源的利用范围，而且具有成本低、投资少、污染小、流程简单、工作条件温和等优点[2]，因此微生物浸出技术在有色资源的高效开发中显示出了广阔的应用前景[3,4]。
图1 多功能自动控制微生物浸出实验装置图基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（2004CB619205），国家自然科学基金项目（50325415，50574099），国家创新群体研究项目（50621063）作者简介：吴爱祥（1963－），男，教授，博导. E-mail：csuysh@中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE第2卷第7期2007年7月475中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE微生物浸出就是利用浸矿微生物、化学溶剂有选择性地溶解废石（矿石）中的有用成分，并借助溶液的流动，使反应生成物离开反应区[5]，微生物浸出主要包括外扩散、内扩散、化学反应、溶液中元素的沉淀和水解过程、浸矿微生物生长代谢和催化作用以及反应放热、吸热过程六个过程。
浸出体系质量传递、动量传递、热量传递和微生物迁移等均由溶液渗流来实现[6,7]，上述浸出过程与溶液渗流规律密切相关，因此溶液渗流规律是影响微生物浸出的重要因素之一[8]。
优先液流是堆浸过程中一种常见的现象[9]，严重影响矿堆的浸出速率和浸出率，制约该项技术的推广应用。
文献[10]已对优先液流的形成机理及其对浸出过程溶质迁移的影响规律进行了探讨，本文通过室内模拟实验首次进行了优先液流条件下的微生物浸出实验，对浸出过程溶液金属离子浓度、浸出率、粒级变化、优先液流变化和颗粒表面形貌进行了系统研究，为优化微生物浸出工艺过程提供理论指导，对提高我国低品位矿石的综合利用率具有重要意义。
1实验装置实验所使用的主要装置为多功能自动控制微生物浸出实验系统（见图1），浸出柱直径为159mm，高度为1300mm，高位罐和接液罐的容积均为30L，该浸出装置主要由水循环系统、加气系统、液循环系统、数据采集系统、控制系统、高位罐、反应柱和接液罐组成。
另外，实验还需冷藏箱、细菌计数器、HZQ-C气浴恒温振荡器、灭菌器、蒸馏水器等仪器进行细菌培养，振筛机用于矿样粒级组成分析。
2试验矿样2.1 实验矿样粒级组成800kg实验矿样均取自德兴铜矿废石堆浸厂，矿样经粗略破碎之后分成两种粒级的矿样——粗粒级和细粒级，本实验取粗、细粒级矿样各18kg，其累积百分含量如表1所示。
表1 矿石颗粒累积百分含量表% 粒径/mm < 0.2 < 0.7 < 1.0 < 2.0 < 4.0 < 8.0 < 10 < 16< 20< 30 百分含量（细） 5 18 26 36 76 92 100 100 100 100 百分含量（粗）0 0 0 4 12 25 63 86 95 1002.2 矿样表面形貌分析浸出前，利用电子显微镜对粗、细粒级矿样进行表面形貌（见图8～图12 ）和能谱分析，粗粒级矿石表面较为致密，孔裂隙不发育，细粒级矿石表面较粗糙，存在大量填充物，较为松散。
粗、细颗粒表面元素以Si、Al为主，同时存在少量Fe、Ca、S、Mg、Cu等。
2.3 实验矿样元素分析浸出前将粗、细粒级矿样分别拌匀，取部分矿样经粗磨机、细磨机、水磨机将矿样破碎至200目左右，通过等离子光谱法进行元素成分分析（见表2），该分析结果代表了试验矿样中Cu、Fe和S元素的平均含量。
浸出结束后，以同样的方法对浸渣进行元素分析，代表了浸渣中Cu、Fe和S元素的平均含量，然后进行对比分析，以减小相对误差。
表2 矿样主要元素分析%元素 Cu Fe S 粗粒级0.45 3.83 1.98 细粒级0.49 6.69 2.243实验过程参照文献[10]中的实验方法，将粗、细粒级矿样分别装在浸出柱的左右两侧，但本实验采用的浸出柱底部只有一个出液口，因此在浸出前后，将矿样以文献[10]中的方法，进行优先液流对比实验。
在图1所示系统中的高位罐内装入一定量的去离子水，然后加入培养好的Tf和Tt混合菌，再用去离子水将溶液定容为15L，并加入硫酸，将溶液pH值调为2.0。
实验采用的喷淋强度调为2L/h。
在接液罐加入硫酸，将溶液pH值调至2.0后，经溶液循环泵进入高位罐，再进行喷淋，下一轮溶液浸出开始。
整个第2卷 第7期 2007年7月476浸出分两个阶段进行，第一阶段共完成了63个循环。
第一阶段完成后，用去离子水、混合菌和硫酸重新配制浸出液，进行第二阶段浸出，第二阶段浸出共完成了36个循环。
试验结果分析如下。
4 试验结果分析 4.1 矿石粒级变化特征浸出后浸渣颗粒累积百分含量如表3所示，与浸出前矿石颗粒累积百分含量相比，粗、细颗粒区的颗粒级配变化主要表现在细颗粒含量的增大。
在浸出过程中，矿石颗粒不断被侵蚀、溶解，并产生沉淀，导致矿石粒径减小，且生成粒径更小的颗粒沉淀，因此浸出后细颗粒含量均有所增加。
表3 浸渣颗粒累积百分含量表 %粒径 / mm < 0.1 < 0.2< 0.4< 0.7< 1.0< 2.0< 3.0< 4.0百分含量（细） 3.7 7 9 20 29 4057.5 79.6 百分含量（粗） 0 0 0 0 2.4 9.4 1319 粒径 / mm < 5.0 < 7.0< 8.0< 9.0< 10< 15< 20< 30百分含量（细） 82.5 90.6 96.3 98 100 100 100 100 百分含量（粗）22.130.8 42.8 52.3 64.2 89.3 97.61004.2 矿堆高度变化规律在浸出过程中，矿堆出现下沉和塌陷主要有以下三方面的原因：（1）部分泥质颗粒在酸的作用下逐渐被溶解，或在溶液的冲洗作用下被带出矿堆；（2）细小颗粒在被溶液浸润后，表面形成结合水层，在双电层、离子层和溶液表面张力的作用下，颗粒之间的吸引力加大，其间距也就逐渐缩小；（3）一些大块矿石长期在酸性溶液、雨水、空气和热的交替作用下发生分解、风化、粉化，使大块间孔隙率减小。
在本实验过程中，矿堆高度随时间的变化关系如图2所示。
图2 矿堆高度随浸出时间变化4.3 浸出后优先液流特征将浸出前矿样和浸出后的矿渣按照文献[10]分别进行优先液流实验，实验选取了12组喷淋强度，分别测出了粗、细颗粒区的出液率（见图3和图4）。
图3 浸出前、后粗颗粒区出液率对比图4 浸出前、后细颗粒区出液率对比浸出前，细颗粒内出液率大于粗颗粒，特别是在喷淋强度比较小的时候，细颗粒区出液率远大于粗颗粒区，优先液流主要发生在细颗粒区，与文献[10]研究结果相吻合。
硫化铜矿微生物浸出颗粒表面形貌变化规律第2卷第7期2007年7月477中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE浸出后，粗粒区出液率大于细粒区，优先液流主要存在粗颗粒区。
这是因为矿样在浸出前，采用大喷淋强度进行优先液流实验，导致细颗粒区中的微细颗粒流失，或进入粗颗粒区；另外在生物浸出过程中，粗颗粒区有部分粗颗粒被溶解，并伴随沉淀的产生，使粗颗粒区细粒含量大幅度增加，从而导致优先液流发生转移。
4.4 粗细颗粒表面形貌变化特征浸出前矿石颗粒中存在较多的Cu、Fe、Al、Mg、Ca等元素的氧化物及硫化物，在含菌酸性溶液的反复作用下，导致矿石颗粒表面元素不断发生侵蚀和沉积，造成矿石颗粒表面形貌发生很大的变化，改变矿石比表面积、颗粒孔裂隙大小和比率，并最终影响矿石浸出效果。
由图5和6可知，在浸出前，矿石颗粒表面由致密的块状结构组成，在浸出过程中矿石内部孔隙和微裂隙得到进一步发育和扩展，浸出后矿石表面疏松多孔，矿石比表面积增大，微孔裂隙数量和体积扩大，并进一步深入矿石内部，加快了溶浸液对矿石表面和内部的浸出作用。
图5 浸出前粗粒表面形貌图6 浸出后粗粒上部表面形貌为研究粗颗粒区不同深度矿石表面的侵蚀程度，在粗颗粒区上、中、下部位选取代表性矿石进行电境扫描实验，结果如图6～图8所示，矿堆上部矿石表面侵蚀较严重，中部矿石侵蚀程度次之，而矿堆底部矿石表面出现大量微裂纹，这是由于溶浸液流经矿堆到达底部时，其pH值降低，导致S、Fe(OH)3和Al(OH)3等物质在矿石表面发生沉淀，并在表面形成“薄膜”，这层“薄膜”经干燥后开始出现如图8所示的微裂纹。
图7 浸出后矿堆中部粗粒表面形貌图8 浸出后矿堆下部粗粒表面形貌图9 浸出前细粒表面形貌第2卷 第7期 2007年7月478图10 浸出后矿堆上部细粒表面形貌图11 浸出后矿堆中部细粒表面形貌图12 浸出后矿堆下部细粒表面形貌图9～图12分别为细颗粒浸出前和浸出后的表面形貌。
浸出前颗粒表面比较平整，浸出后矿堆上部细颗粒发生严重损伤，矿石孔裂隙得到充分发育，孔隙口径极度扩大，并且逐步向矿石内部延伸；浸出后矿堆中部矿石表面侵蚀程度较上部又有所减轻；矿堆底部矿石表面损伤最轻，仅颗粒表面部分矿物被溶解。
5 结论本文设计研制了多功能自动控制生物浸出实验装置，进行了优先液流条件下微生物浸出实验，系统研究了其浸出过程矿石粒级变化、矿堆高度变化、优先液流变化、颗粒表面形貌变化规律。
浸出后粗、细颗粒区细粒含量的增大，这是因为在浸出过程中，矿石颗粒不断被侵蚀、溶解，并产生沉淀，导致矿石粒径减小，且生成粒径更小的颗粒沉淀；浸出过程矿堆出现下沉和塌陷现象；电境扫描分析显示，矿堆上部矿石表面侵蚀最为严重，中部矿石侵蚀程度次之，而矿堆底部矿石表面出现大量微裂纹，这是由于S 、Fe(OH)3和Al(OH)3等沉淀物在表面形成“薄膜”，干燥后开始出现就产生微裂纹。