细菌氧化现场测定Fe2+可行性探索

2014-02-17杨广霞

新疆有色金属 2014年5期

关键词：重铬酸钾黄铁矿精矿

杨广霞

(西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司克拉玛依834025)

细菌氧化现场测定Fe2+可行性探索

杨广霞

(西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司克拉玛依834025)

近年来，细菌氧化工艺应用日趋普遍，影响其工艺稳定的参数包括浓度、PH值、温度、电位、Fe2+、Fe3+，其中Fe2+作为细菌的能源之一，对生产现场的指导意义重大，但Fe2+、Fe3+的测定需要进一步化验才能拿到结果，通过测定和讨论得出，Fe2+离子含量测定在生产现场测定具有可行性。

细菌氧化电位Fe2+

1 引言

细菌氧化法的主要应用之一是使被包裹在黄铁矿中的难浸金解离，细菌与黄铁矿的结晶体作用后，逐渐使该结晶体破裂，从而使金解离出来。近几年来，随着人们环保意识的不断增强，用细菌氧化工艺处理黄铁矿包裹型难浸金精矿的应用，在难处理含硫砷化物金矿石的预处理中起着越来越重要的作用。工业化细菌氧化操作方法中，搅拌槽浸出（即将含有目的矿物的矿浆置于耐酸槽中进行搅拌）最常用于细粒含金矿石的提取。同时，由于细菌氧化工艺还未完全发展成熟，在实际操作中，细菌氧化工艺需要通过测定氧化槽中的温度、PH值、电位、铁离子（Fe2+、Fe3+）含量来确定工艺稳定性，其中温度、PH值、电位均可在生产现场直接测定，而铁离子（Fe2+、Fe3+）含量则需通过化验才能得到准确数据，一般到第二天才会拿结果，这样一来铁离子（Fe2+、Fe3+）含量对生产现场的指导作用就失去了意义。对此，我针对Fe2+离子含量测定在生产现场的操作可行性进行了研究。

2 试验部分

2.1试验水样

试验水样为新疆省某选矿厂细菌氧化槽矿浆过滤溶液，在生产现场提取，每次5瓶水样，100 mL/瓶。

2.2试验仪器与试剂

PHS-3C型酸度计（测定电位），上海雷磁仪器厂生产；

电加热板：功率2kW；浓度壶：细菌氧化槽专用，已标定；

精密pH试纸(0.5～4.5)；硫磷混酸：（硫酸∶磷酸∶水）=15∶15∶70；

二苯胺磺酸钠指示剂：1%；浓盐酸：12 mol/L；

氯化亚锡（10%）：10 g氯化亚锡溶于50 mL浓盐酸，用水稀释至100 mL；

钨酸钠（250 g/L）：每100 mL溶液中加入5 mL磷酸；

三氯化钛：1份三氯化钛用（1+9）盐酸稀释20倍。

重铬酸钾标准溶液：称取1.7559 g重铬酸钾（基准试剂，预先在105℃烘干1 h）于250ml烧杯中，以少量水溶解后移入1 000 mL容量瓶中，以水定容。TK2Cr2O7/Fe=0.002000 g/mL。

2.3试验方法

2.3.1 取样点示意图

图1

2.3.2 温度、浓度、pH值、电位测定

温度根据氧化槽温控仪显示读数；浓度通过浓度壶测定；pH值通过精密pH试纸测定；电位通过仪器测定。

2.3.3 水样中铁离子（Fe2+、Fe3+）测定

采用重铬酸钾容量法测定。

Fe2+的测定方法：取20 mL水样于锥形瓶中，加入20 mL硫磷混酸，再滴加4～5滴二苯胺磺酸钠指示剂，最后以重铬酸钾标准液滴定至溶液由绿色突变为紫色终止，读数，计算。

全铁的测定方法：取1.00 mL水样于锥形瓶中，加入10 mL盐酸，置于电热板上低温煮20 min，以氯化亚锡还原至淡黄色，加水稀释至无色，滴加指示剂钨酸钠3～5滴，加入三氯化钛还原至溶液变蓝，用重铬酸钾标液滴定过量的三氯化钛，加入15 mL硫磷混酸，二苯胺磺酸钠4～5滴，以重铬酸钾标准液滴定至溶液由绿色变为紫色终止，读数，计算。

[Fe]=V·C/M×100%

式中：V为重铬酸钾标准液滴定所消耗的体积，mL；C为重铬酸钾标准液的浓度，g/mL；M为所取样品的体积，mL。

注意事项：

⑴盐酸溶样时，应置于低温下不能煮沸，避免三氧化铁部分挥发；

⑵氯化亚锡还原不能过量，否则结果偏高。

3 试验结果与讨论

3.1细菌氧化机理[1]

氧化亚铁硫杆菌是一种化能自氧菌，它能利用元素硫、硫代硫酸盐以及一些还原性硫化物作为能源而生长、繁殖，并且氧化这些硫化物生成硫酸；同时它还能以亚铁或砷黄铁矿、黄铁矿中的铁作为能源，并将亚铁氧化成高铁。

在一定条件下，硫化物中的亚铁与硫被细菌氧化生成硫酸高铁和硫酸。硫酸高铁和硫酸又成为分解硫化矿物的强氧化剂和溶剂。所以细菌氧化硫化矿物具有双重作用，即细菌对硫化矿物直接氧化和硫酸高铁与硫酸对矿物的间接氧化作用，其反应式如下：

3.1.1 直接氧化作用

3.1.2 间接氧化作用

反应生成的FeSO4和S又被细菌氧化成Fe2(SO4)3和H2SO4

以上反应，细菌氧化脱去硫化矿物中的砷、铁、硫等，主要是两方面的作用：一是细菌附着在砷黄铁矿、黄铁矿物表面直接氧化分解；二是细菌氧化这些硫化物产生的代谢产物—Fe2(SO4)3和H2SO4，进一步氧化硫化矿物的间接分解作用。砷黄铁矿、黄铁矿等硫化矿物经过细菌氧化分解后，矿物晶格受到破坏，使包裹在砷黄铁矿、黄铁矿等硫化矿物内的金单体解离或裸露出来，能够与浸金溶剂充分接触，利于氰化浸出金。

3.2试验数据及图表

通过对细菌氧化工艺的流程考查得出，氧化槽浓度(20.0±2.0)%，pH值=1.5～2.0；温度35～40℃。

图2

⑴由图2得出，细菌氧化一级氧化电位500～550 mV，二级氧化电位分别在580～590 mV、600 mV以上；除长时间停电或者温度骤降等特殊因素外，细菌氧化槽的各项指标(包括浓度、pH值、温度、电位)均较稳定。

图3

⑵由图3得出，Fe2+含量在（0.00～0.50）g/L,作为细菌的能源之一，它的含量随着氧化电位的升高而降低。

⑶Fe3+含量是由全铁含量除去Fe2+含量得出，由图4得出，Fe3+无明显变化规律。

图4

3.3其他

⑴Fe2+在空气中性质不稳定，易被空气中氧气氧化为Fe3+，所以不宜长时间放置。但在实际生产中，夜班的样品不能及时测定其结果，导致结果偏低，不能准确的指导生产。

⑵滴定Fe2+时，所需试剂：

①二苯胺磺酸钠氧化还原指示剂，白色结晶性粉末，溶于水和热乙醇，露置空气中变色，配置后应保存在棕色瓶中。

②重铬酸钾标准溶液：重铬酸钾为常用基准试剂，可采用直接配置法配置。重铬酸钾作为“基准物[2]”，具有以下条件：纯度高，性质稳定，组成与化学式相符，使用时易溶解，最好是摩尔质量大。

细菌氧化现场中Fe2+含量较低，滴定时所消耗的重铬酸钾标准溶液体积很小，且操作简单。

4 结论

经过上述讨论得出，在细菌氧化现场操作过程中，在一定环境下，氧化槽的温度、浓度、pH值、电位相对比较稳定，Fe2+离子浓度的高低对氧化槽中矿浆氧化效果起到指导性作用，但Fe2+在空气中性质不稳定，易被空气中氧气氧化为Fe3+，不宜长时间放置，把样品送到化验室检测就不能及时的指导生产，而改为现场测定后，具有以下优点:

⑴简单快速测定结果，更好的指导生产。

⑵人员方面：现场操作后，化验室只需按时配置滴定所用各种药剂，减少每天化验铁离子的人员配置，减轻取样和化验工作量。

⑶经济方面（包括药剂消耗、水电费、设备折旧、人员工资等）：

现在，化验室每测定一个全铁水样的成本为39.94元；现场测定后，Fe3+含量测定改为每周测定一次，每月可节省149535.36元。

由此可以看出，在现场滴定Fe2+是可行的。

⑴细菌氧化提金工艺的研究、设计与生产实践：王海瑞、张学仁；黄金科学技术，第12卷第五期，2004.9；

⑵化验员读本.上册：刘珍主编；北京：化学工业出版社，2003.12.

收稿：2014-02-11