بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر روی تشکیل جاروسیت در بیولیچینگ کانسنگ سولفیدی معدن مس سرچشمه

محورهای موضوعی : میکروب شناسی صنعتی

بهمن نظری ¹ , هادی هانی ² , اسماعیل جرجان ³ , زهرا منافی ⁴

1 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه معدن
2 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه معدن
3 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه معدن
4 - امور تحقیق و توسعه، معدن مس سرچشمه

تاریخ دریافت : 1392/03/30 تاریخ پذیرش : 1392/03/30 تاریخ انتشار : 1390/05/10

کلید واژه: بیولیچینگ, جاروسیت, اسیدی‌تیوباسیلوس فرواکسیدانس, اکسیداسیون, ترسیب,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: جاروسیت یکی از عوامل محدود کننده بازیابی مس از کانی‌های سولفیدی مس می‌باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی تأثیر فاکتورهای غلظت سولفات فرو، pH و دما بر تشکیل جاروسیت در فرآیند بیولیچینگ کانی‌های سولفیدی معدن مس سرچشمه انجام شد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش نمونه‌ای از دپوی سنگ شکنی هیپ بیولیچینگ معدن مس سرچشمه تهیه گردید. آزمایش‌های بیولیچینگ در ارلن‌های 500 میلی‌لیتری، درصد جامد 10% (وزنی/حجمی) نمونه سولفیدی، حجم پالپ 200 میلی‌لیتر، محیط کشت 9K، درصد تلقیح 10% (حجمی/حجمی) باکتری اسیدی‌تیوباسیلوس فرواکسیدانس و دور همزن 130 دور در دقیقه در انکوباتور شیکردار انجام گرفت. یافته‌ها: نتایج به دست آمده در این مطالعه نشان داد که با افزایش pH و غلظت سولفات فرو میزان ترسیب آهن فریک افزایش می‌یابد. بیشترین ترسیب فریک در غلظت 50 گرم بر لیتر سولفات فرو، دمای 32 درجه سانتی‌گراد و pH 2/2 ایجاد گردید. با توجه به نتایج حاصل از آنالیز‌های XRD و FTIR پسماند بیولیچینگ، مشخص گردید که رسوبات فریک ایجاد شده غالباً از نوع جاروسیت پتاسیم و آمونیم می‌باشند. نتیجه گیری: با در نظر گرفتن شرایط بهینه پارامترهای مورد بررسی در این مطالعه امکان کنترل تشکیل جاروسیت در فرآیند بیولیچینگ و افزایش راندمان تولید مس از کانه‌های سولفیدی مس وجود دارد.

چکیده انگلیسی:

Abstract: Background and Objective: Jarosite is one of the limiting factors for recovery of copper from copper sulfide minerals. This study aimed to evaluate the influence of concentration of ferrous sulfate, pH and temperature on the jarosite formation during the sulfide ore bioleaching of Sarcheshmeh copper mine. Material and Methods: In this study, samples were collected from the depot crushing heap bioleaching site of Sarcheshmeh Copper Mine. The bioleaching experiments were performed in 500 ml flasks, containing 10% solids of sulfide ore  (w/v), pulp (200 ml), the 9K culture medium, bacteriainoculation (10% v/v of Acidithiobacillus ferrooxidans). The flask were shaked at 130 rpm throughout incubation. Results: Our results showed that increase in pH and concentration of ferrous sulfate facilitate rate of ferric iron precipitation. Maximum precipitation rate of ferric was achieved in 50 g/l of sulfate concentration, temperature 32 ° C and pH 2/2. According to XRD and FTIR analysis of Bioleaching residue, the produced ferric precipitations are often potassium and ammonium jarosite. Conclusion: With regard to the optimal conditions in this study in terms of pH, temperature and concentration of ferrous sulfate it is possible to regulate Jarosite formation through bioleaching process and to increase the production of copper efficiency from copper sulfide ores.

منابع و مأخذ:

1. Gramp JP, Sandy Jones F, Bigham JM, Tuovinen OH. Monovalent cation concentration determine the types of Fe(III) hydroxysulfate precipitates formed in bioleach solutions. Hydrometallurgy. 2008; 94(1-4): 29-33.

2. Basciano L. Crystal chemistry of the jarosite group of minerals: solid-solution and atomic structures. A thesis submitted to the Department of Geological Sciences and Geological Engineering In conformity with the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. 2008; Section 1, 1-9.

3. Bigham JM, Sandy Jones F, Ozkaya B, Sahinkaya E, Puhakka JA, Tuovinen OH. Characterization of jarosite produced by chemical synthesis over a temperature gradient from 2 to 40 0C. Int J Miner Process. 2010; 94(3-4): 121-128.

4. Liu JS, Li BM, Zhong DY, Xia LX, Qui, GZ. Preparation of jarosite by Acidithiobacillus ferrooxidans oxidation. J Cent South Univ Technol. 2007; 14(5): 623-628.

5. Daoud J, Karamanev D. Formation of jarosite during Fe²⁺ oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidation. Miner Eng. 2006; 19(9): 960-967.

6. Wang H, Bigham JM, Tuovinen OH. Formation of schwertmannnite and its transformation to jarosite the presence of acidophilic iron-oxidizing microorganisms. Mater Sci Eng C. 2006; 26(4): 588-592.

7. Nemati M, Harrison STL, Hansford GS, Webb C. Biological oxidation of ferrous sulfate by Thiobacillus ferrooxidans: a review on the kinetic aspects. Biochem Eng J. 1998; 1(3): 171-190.

8. Lacey DT , Lawson F. Kinetics of the liquid-phase oxidation of acidferrous sulfate by the bacterium Thiobacillus ferrooxidans. Biotechnol Bioeng. 1970; 12(1): 29-50.

9. Karamanev DG. Model of the biofilm structure of Thiobacillus ferrooxidans. J Biotechnol. 1991; 20 (1): 51-64.

10. Barron JL, Luecking DR. Growth and maintenance of Thiobacillus ferrooxidans cell. Appl Environ Microbiol. 1990; 56 (9): 2801-2806.

11. Jensen AB, Webb C. Ferrous sulfate oxidation using Thiobacillus ferrooxidans: a Review. Process Biochem. 1995; 30 (3): 225-236.

12. Qui MQ, Xiong SY, Zhang WM, Wang GX. A comparison of bioleaching of chalcopyrite using pure culture or a mixed culture. Miner Eng. 2005; 18(9):  987-990.

13. Askari Zamani MA, Vaghar R, Oliazadeh M. Selective copper dissolution during bioleaching of molybdenite concentrate. Int J Miner Process. 2006; 81(2): 105-112.

14. Ozkaya B, Sahinkaya E, Nurmi P, Kaksonen AH, Puhakka JA. Iron oxidation and precipitation in simulated heap leaching solution in a Leptospirillum ferriphilum dominated biofilm reactor. Hydrometallurgy. 2007; 88(1-4): 67-74.

15. Jiang H, Lawson F. Reaction mechanism for the formation of ammonium jarosite. Hydrometallurgy. 2006; 82(3-4):  95-198.

16. Zhu L, Lin C, Wu Y, Lu W, Liu Y, Ma Y, Chen A. Jarosite-related chemical processes and water ecotoxicity in simplified anaerobic microcosm wetlands. Environ Geol. 2008; 53(7): 1491-1502.

17. Grishin S, Bigham JM, Tuovinen OH. Characterization of jarosite formed upon bacterial oxidation of ferrous sulfate in a packed-bed reactor. Appl Environ Microbiol. 1988; 54(12): 3101-3106.

18. Cordoba EM, Munoz JA, Blazquez ML, Gonzalez F, Ballester A. Leaching of chalcopyrite with ferric ion. Part II: Effect of redox potential. Hydrometallurgy. 2008; 93(3-4): 88-96.