Salinan Terjemahan Penelitian Ttg Leaching Cu.docx

Pencucian bakteri kalkopirit dan bornit dengan mikroorganisme bioleaching asli WANG Jun (⥟‫)ݯ‬, QIN Wen-qing (㽗 ᭛ ᑚ), ZHANG Yan-sheng (ᓴ 䲕 ⫳ ), YANG Cong-ren (O 㘾 ҕ), ZHANG Jian- wen (ᓴ ᓎ ᭛), NAI Shao-shi (䌪 㒡 Ꮬ), SHANG He (가 吸), QIU Guan-zhou (䚅 ‫)਼ ݴ‬ Laboratorium Kunci Biometalurgi Kementerian Pendidikan, Sekolah Pengolahan Mineral dan Rekayasa Bioteknologi, Central South University , Changsha 410083, China Menerima 20 September 2008; diterima 5 November 2008

Abstrak: Bakteri pengoksidasi-besi mesofilik asli, Acidithiobacillus ferrooxidans, telah diisolasi (30 μ) dari konsentrat timahseng khas Tambang Dachang di wilayah Liuzhou yang terletak di barat daya Cina. Dua mineral tembaga sulfida yang khas, chalcopyrite dan bornite, berasal dari Tambang Tembaga Meizhou di wilayah Provinsi Guangdong, Cina. Variasi pH dan pertumbuhan sel pada waktu dan efek dari beberapa faktor seperti suhu, jumlah sel inokulasi, dan kepadatan pulp pada bioleaching kalkopirit dan bornit diselidiki. Hasil yang diperoleh dari percobaan bioleaching menunjukkan bahwa efisiensi ekstraksi tembaga tergantung pada semua variabel yang disebutkan, terutama kepadatan pulp memiliki efek lebih dari faktorfaktor lain pada mikroorganisme. Selain itu, hasilnya menunjukkan bahwa pemulihan tembaga maksimum dicapai dengan menggunakan kultur mesofilik. Pelarutan tembaga mencapai 51,34% untuk kalkopirit sedangkan 72,35% untuk orang yang dilahirkan pada pH 2.0,Fe (Ċkonsentrasi) awal 9 g / L dan kepadatan pulp 5%, setelah 30 d. Kata kunci: bornite; Acidithiobacillus ferrooxidans; bioleaching; chalcopyrite

berhasil diterapkan pada ekstraksi tembaga dari mineral sulfida sekunder seperti chalcocite di sejumlah operasi di dalam dan luar negeri [4−6]. Namun, heapbioleaching dari sulfida tembaga primer tahan api, 1 Pendahuluan kalkopirit, hanya dalam percobaan laboratorium atau di bawah uji coba. Ini jauh untuk diimplementasikan pada Sementara konsumsi tembaga dunia telah skala komersial [7−11]. berkembang pesat sejak tahun 2000, industri Pencucian bakteri sulfida tembaga tingkat rendah pertambangan semakin dihadapkan pada kebutuhan adalah proses yang kompleks. Jutaan nada bijih kadar untuk memproses tujuan yang kompleks, bijih kadar rendah dan limbah sisa, dari operasi penambangan rendah dan tailing kaya tembaga menunggu saat ini. Ekstraksi ekonomi tembaga dari bijih kadar pengembangan proses bioleaching yang efisien dan rendah membutuhkan metode pemrosesan berbiaya ekonomis untuk kalkopirit (CuFeS2). Bioleaching rendah seperti biohidrometalurgi [1−3]. Pencucian tumpukan berbantuan bakteri sulfida tembaga tingkat chalcopyrite in-situ dan in dumps adalah opsi praktis rendah adalah teknologi berkembang yang telah hanya karena pemulihan rendah dan lambat diatasi

bioleaching asli, Acidithiobacillus ferrooxidansmengoksidasi, untukkalkopirit dan Bornite dijelaskan. Dibandingkan dengan mineral tembaga sulfida lainnya, mineral tembaga Meizhou yang digunakan dalam pekerjaan ini (chalcopyrite dan bornite) mengandung unsur logam lainnya, seperti timah dan seng. Pekerjaan tersebut bertujuan untuk Dalam studi ini, kemampuan mikroorganisme mengevaluasi rute pemrosesan bioleaching untuk

oleh biaya pemrosesan yang rendah. Tidak mengherankan, bioleaching chalcopyrite, baik tembaga sulfida yang paling banyak dan paling tahan api, adalah target industri utama. Namun, sebagian besar perkembangan teknologi telah terjadi dengan bioleaching kalkosit dan mineral sulfida yang kurang tahan api lainnya [12−13].

item Foundation: Project (50621063) yang didukung oleh National Science Science Foundation of China; Project (2004CB619205) didukung olehNasional

Program Riset DasarTiongkok; Project (2007AA060902) didukung oleh Program Penelitian dan Pengembangan Teknologi Tinggi dariChina penu Guan-zhou; Tel: + 86-731-8877051; E-mail: [email protected]

WANG Jun, et al / Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008) 1469

pengobatan mineral tembaga tahan api. Tes labu dilakukan, diikuti oleh tes analitik berkelanjutan. 2.2 Karakteristik mineral Pengujian dilakukan pada dua mineral tembaga Serangkaian tes dilakukan untuk menilai efek waktu tinggal, kepadatan pulp dan jumlah sel inokulasi pada sulfida, digiling halus dalam ball mill yang diaduk. Bijih itu akhirnya ditumbuk menjadi partikel dengan ukuran kinerja bioleaching. kurang dari 0,5 mm. Lebih dari 85% mineral memiliki ukuran partikel 0,074 mm untuk studi labu shake. 2 Eksperimental Komposisi kimiawi mineral tercantum dalam Tabel 1 dan 2. 2.1 Kultur dan nutrisi Analisis difraksi sinar-X mineral. bakteri Bakteri mesofilik, bakteri pengoksidasi besi, diisolasi dari tempat pembuangan logam yang Tabel 1 Komposisi kimia kalkopirit (fraksi massa,%) kaya belerang dekat Liuzhou, Provinsi Guangxi, China Cu Fe S Pb Zn digunakan dalam penelitian ini. Bakteri ditanam dalam larutan garam mineral dengan komposisi sebagai 31.45 26.74 31.87 0.27 0.14 berikut: 3,0 g / L (NH4)2· SO4, 0,5 g / LK2HPO4, 0,5 g /

L MgSO4· 7H2O dan 0,1 g / L Ca (TIDAK3)2[14]. Kultur A.

ferrooxidans

diinkubasi

dalam

250

mL

Al2O3 SiO2 CaO MgO As 0,35 2,38 0,32 0,092 0,003

labu

Erlenmeyer masing-masing berisi 100 mL inokulum Tabel 2 Komposisi kimia dari bornit (fraksi massa,%) medium dan 3% (fraksi volume), pada pengocok rotari Cu Fe S Pb Zn pada 170 r / min pada 30 μ. PH awal dari budaya 57,41 10,36 25,27 0,52 0,12 disesuaikan dengan 2,0 menggunakan 0,5 mol / LH2SO4.stok dan pra-inokulum Biakandipertahankan

Al2O3 SiO2 CaO MgO As

dalam medium yang sama dalam kondisi yang sama. 0,51 3,11 0,08 0,01 0,011 Kultur yang digunakan telah disubkultur melalui sampel chalcopyrite sampel menunjukkan adanya beberapa transfer dalam media konsentrat untuk menyesuaikan bakteri dengan kondisi eksperimental. kalkopirit (CuFeS2) sebagai fase utama, dan galena Budaya stok disubkultur pada interval dua minggu. (ZnS) dan silika (SiO

(PbS), sphalerite

2)

sebagai fase

Populasi sel dalam inokulum ini, ditentukan dengan penghitungan langsung menggunakan ruang minor.sinar-X Analisis difraksidari sampel mineral Petroff-Hausser, biasanya dalam kisaran (8-10)jam108 / Bornite menunjukkan keberadaan Bornite (Cu5FeS4) mL. sebagai fase utama, dan arsenopyrite (FeAsS),

galena (PbS), sphalerite (ZnS) dan silika (SiO2)

3 Hasil dan diskusi

sebagai minor. fase.

3.1 Oksidasi bakteri besi besi danunsur. sulfur

2.3 Tes labu Air suling ditambahkan setiap hari untuk mengkompensasi penguapan. PH awal ditetapkan pada 2,0 dengan asam sulfat. Kemajuan pencucian diikuti oleh pengukuran harian tingkat pH. Jumlah Fe dan Cu yang dilepaskan selama pencucian ditentukan dengan analisis minuman keras harian. Residu pelindian dikumpulkan pada akhir proses dan dianalisis untuk mengetahui keberadaan tembaga, besi, silikat, unsur sulfur, sulfur sulfida dan sulfat.

Pengaruh suhu terhadap pertumbuhan Acidithiobacillus ferrooxidans dalam labu shake pada pH = 2,0 ditunjukkan pada Gambar.1 dan Gambar.2. Dua tahap dapat diidentifikasi: peningkatan jumlah bakteri yang terdeteksi selama 50 jam pertama (tahap pertama), dan fase kematian selama pertumbuhan A. ferrooxidans menurun. Fase pertama berhubungan dengan biooksidasi ion ferro yang awalnya ada dalam medium. Keterbatasan pertumbuhan terjadi karena pasokan nutrisi penting (besi besi) dalam medium berkurang.

Mekanisme utama katalisis bakteri dalam pelarutan mineral sulfida didasarkan pada oksidasi Kuantitas bakteri bebas dalam larutan dihitung bakteri besi besi, dengan oksigen sebagai akseptor dengan penghitungan langsung, menggunakan ruang elektron, menurut reaksi (1): Thoma dengan kedalaman 0,1 mm dan 0,002 5 mm 2 di Fe2++ (1/4) O2+ H+ėFe3++ (1/2) H2O (1) Diketahui area dengan lingkup mikro optik. Konsentrasi tembaga bahwa besi besi yang dioksidasi oleh Acidithiobacillus dan besi total dalam larutan diukur dengan ferrooxidans dengan cepat berkurang pada pH lebih spektrofotometer serapan atom (Z − 8000 PE). besar dari 2,5 [8]. Dalam sebagian besar laporan besi Konsentrasi ion besi dipastikan dengan metode oksida volumetrik dengan titrasi dengan kalium dikromat. PH supernatan pada suhu kamar juga diukur dengan pH meter (PHSJ − 4A). 2.4 Metode analitik

WANG Jun, et al / Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008) 1470

Gbr.1 Pengaruh suhu terhadapFe2+ laju oksidasi(pH 2.0,Fe awal (Ċkonsentrasi) 9 g / L)

Gbr.2 Variasi jumlah sel vs waktu pada suhu yang berbeda (pH 2.0, awalFe (ĊKonsentrasi) 9 g / L

oleh acidophiles, katalisis bakteri hanya signifikan hingga pH = 3,5 [8, 15]. Menurut teori chemiosmotic, penurunan aktivitas oksidasi besi ferro dari A. ferrooxidans diharapkan ketika pH meningkat [16]. Beberapa penulis telah menyarankan bahwa pembentukan endapan besi besi juga dapat memiliki pengaruh penghambat dalam kisaran pH ini [15], meskipun tidak ada bukti yang jelas untuk mendukung saran ini. Hasil tingkat dihitung dari oksidasi besi besi untuk percobaan dengan konsentrasi besi besi awal 1 g / L ditunjukkan pada Gambar 1 (oksidasi abiotik: 30 kontrol dan oksidasi biologis ditingkatkan pada 20, C 30 dan 40). ć Data yang disajikan sesuai dengan nilai laju oksidasi sesaat sebagai fungsi dari pH yang terus menurun seiring waktu dari nilai awal 2.0. Hasil pada Gambar 1 untuk kondisi abiotik menunjukkan bahwa, pada pH rendah ini, tidak ada tingkat signifikan oksidasi besi besi. Hanya 14,51% besi besi dioksidasi setelah 75 hari.

Gbr.4 Variasi jumlah sel vs waktu (30 C)

3,2 bioleaching di hadapan dan tidak adanya acidithiobacillus ferrooxidans kurva bioleaching dari kalkopirit dan bornit di hadapan dan tidak adanya acidithiobacillus ferrooxidans (30, 5% kepadatan bubur) C ditunjukkan pada Gambar .5 dan Gbr.6. Dari Gbr.5 dapat dilihat bahwa untuk ekstraksi

tembaga kalkopirit mencapai 6,32% setelah 30 hari bahwa untuk ekstraksi tembaga Bornite mencapai dalam kontrol steril. Sedangkan pada leaching bakteri 8,51% setelah 30 hari selama kontrol steril. Sementara ekstraksi tembaga mencapai 51,34% setelah 30 hari. di dalam bakteri Hasil yang ditunjukkan pada Gambar.6 menunjukkan Dalam setiap percobaan, peningkatan dan penurunan pH terus-menerus diamati, yang dipicu oleh oksidasi unsur sulf yang dimediasi secara mikrobiologis. Kecenderungan khas ditunjukk yang sesuai dengan kasus larutan medium basal diinokulasi konsentrasi sulfur unsur awal 5 g / L. Hasil percobaan dari Gamb bahwa suhu optimal untuk pertumbuhan Acidithiobacillus ferrooxida sesuai dengan laporan lain [17].

Gbr.3 Variasi pH tepat waktu dalam larutan (30 μ) WANG Jun, et al / Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008) 1471 pencucian ekstraksi tembaga mencapai 72,35% setelah 30

Gbr.6 juga menggambarkan bahwa bornite dapat lebih mudah dioksidasi daripada kalkopirit oleh Acidithiobacillus ferrooxida chalcopyrite dapat dengan mudah dioksidasi dalam kondisi yang sangat termofilik [18]. Gambar 5 bioleaching dari kalkopirit di hadapan dan tidak adanya acidithiobacillus ferrooxidans (30, 5% kepadatan bubur c) Gbr.6 bioleaching dari bornit di hadapan dan tidak adanya acidithiobacillus ferrooxidans (30, 5% kepadatan bubur C)

3.3 Pengaruh kerapatan bubur Gambar .7 dan Gbr.8 menunjukkan bahwa selain kontrol steril, pembubaran kalkopirit dan bornit sangat dipengaruhi oleh ketika menginokulasi 3% Acidithiobacillus ferrooxidans. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemulihan tembaga maksimum kepadatan pulp adalah 5%. Pelarutan tembaga mencapai 51,34% untuk kalkopirit sedangkan 72,35% untuk birthite p (Ċkonsentrasi) awal 9 g / L dan kepadatan pulp 5%, setelah 30 d. 3.4 Pengaruh jumlah sel inokulasi Gambar.9 dan Gambar.10 menunjukkan bahwa pembubaran kalkopirit dan bornit sedikit dipengaruhi oleh jumlah sel y dengan kepadatan pulp 5%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemulihan tembaga maksimum dicapai ketika jumlah inokulasi adalah 3%. Pelarutan tembaga mencapai 51,34% untuk kalkopirit sedangkan 72,35% unt pH 2.0,Fe (Ċkonsentrasi) awal 9 g / L dan kepadatan pulp 5%, setelah 30 d. Parameter lain memiliki efek pada ekstraksi redoks. Gambar.7 Pengaruh kepadatan pulp pada bioleaching chalcopyrite (30,ć 3% inokulasi) Gambar.8 Pengaruh kepadatan pulp pada bioleaching dari birthite (30,ć 3% inokulasi) Gambar .9 Pengaruh nomor sel pada bioleaching kalkopirit (30, kepadatan pulp 5% ć ) WANG Jun, et al / Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008) 1472

bioteknologi untuk bahan-bahan yang mengandung logam di Eropa [J]. Hydrometallurgy, 2006, 83: 69−76. [2] BRIERLEY C L. Suksesi bakteri dalam pencucian bioheap [J].

Gambar.10 Pengaruh jumlah sel inokulasi pada bioleaching dari birthite (30, 5% kepadatan pulp ć )

potensial [19]. Selain itu, pengamatan SEM menunjukkan bahwa fitur permukaan residu pelindian berbeda di bawah kondisi pelindian yang berbeda. XRD dan analisis EDX menunjukkan bahwa massa dari unsur sulfur yang terbentuk selama proses bioleaching dari mineral tembaga meskipun bakteri mampu mengoksidasi sulfur elemental ke SO42-. Chalcopyrite dan bornite dilarutkan secara istimewa dalam proses bioleaching. Hasilnya sesuai dengan laporan lain tentang kalkopirit dan bioleaching Bornite [20−21].

4 Kesimpulan 1) Hasil percobaan bioleaching menunjukkan bahwa efisiensi pembubaran tembaga tergantung pada pH, kepadatan pulp dan jumlah sel inokulasi, terutama densitas bubur kertas memiliki efek lebih besar daripada faktor-faktor lain untuk mikroorganisme.

Hydrometallurgy, 2001, 59: 249−255. [3] BRIERLEY JA, BRIERLEY C L. Aplikasi komersial biohidrometalurgi saat ini dan masa depan [J]. Hydrometallurgy, 2001, 59: 233−239. [4] SCHNELL H. Bioleaching tembaga [C] //D E. RAWLINGBiomining: Teori, Mikroba, dan Proses Industri. Berlin: Springer, Verlag, 1997: 21−43. [5] ACARA S, BRIERLEY JA, WAN R Y. Kondisi untuk bioleaching bijih yang mengandung covellite [J]. Hydrometallurgy, 2005, 77: 239−246. [6] OLUBAMBI PA, NDLOVU S, POTGIETER JH, BORODE J O. Efek mineralogi bijih pada pencucian mikroba bijih sulfida kompleks tingkat rendah [J]. Hydrometallurgy, 2007, 86: 96−104. [7] ESPEJO R, ESCOBAR B, JEDLICKI E, URIBE P, BADILLA-OHLBAUM R. Oksidasi besi besi dan sulfur unsur oleh Thiobacillus ferrooxidans [J]. Mikrobiologi Terapan dan Lingkungan, 1988, 54: 1694−1695. [8] KUPKA D, KUPSÁKOVÁ I. Kinetika oksidasi besi (II) di Thiobacillus ferrooxidans di hadapan logam berat [C] // AMILS R, BALLESTER A. Biohydrometalurgi dan Lingkungan menuju Penambangan abad ke-21, Bagian A. Amsterdam: Elsevier, 1999: 387−396. [9] MACDONALD DG, CLARK R H. Oksidasi ferrous sulphate oleh Thiobacillus ferrooxidans [J]. Jurnal Teknik Kimia Kanada, 1970, 48: 669−676. [10] NEMATI M, HARRISON STL, HANSFORD GS, WEBB C. Oksidasi biologis dari sulfat besi oleh Thiobacillus ferrooxidans: Tinjauan pada aspek kinetik [J]. Jurnal Teknik Biokimia, 1998, 1: 171-190. [11] ROMERO R, MAZUELOS A, PALENCIA I, CARRANZA F. Pemulihan tembaga dari konsentrat kalkopirit oleh proses BRISA [J]. Hydrometallurgy, 2003, 70: 205−215. [12] INOUE C, SUTO K, TERASHIMA M, TAKESHIMA T, CHIDA T. Bioleaching dari konsentrat tembaga bantalan arsenik [C] // CIMINELLI VST, GARCIA O. Biohydrometalurgi: Dasar-dasar, Teknologi, dan Pembangunan Berkelanjutan, Bagian A. Amsterdam: Elsevier, 2001: 573−579. [13] KLAUBER C, PARKER A, VAN BRONSWIJK W, WATLING H. Spesiasi sulfur dari permukaan kalkopirit leached sebagaimana ditentukan oleh spektroskopi fotoelektron X-ray [J]. International Journal of Mineral Processing, 2001, 62: 65−94. [14] KETIGA KETIGA, CORDRUWISCH R, WATLING H R. Kontrol potensi redoks dengan pembatasan oksigen meningkatkan pencucian bakteri kalkopirit [J]. Bioteknologi dan Bioteknologi, 2002, 78: 433−441. [15] MERUANE G, VARGAS T. Oksidasi bakteri besi besi oleh Acidithiobacillus ferrooxidans dalam kisaran pH 2,5−7,0 [J]. Hydrometallurgy, 2003, 711: 49−158. [16] PLUMB JJ, MUDDLE R, FRANZMANN P D. Pengaruh pH pada laju oksidasi besi dan sulfur oleh organisme bioleaching [J]. Teknik Mineral, 2008, 21: 76−82. [17] EM CÓRDOBA, MUÑOZ JA, BLÁZQUEZ ML, GONZÁLEZ F, BALLESTER A. Pencucian kalkopirit dengan ion besi (Bagian I): Aspek umum [J]. Hydrometallurgy, 2008, 93: 81−87. [18] GERICKE M, PINCHES A, VAN ROOYEN J V. Bioleaching konsentrat kalkopirit menggunakan kultur yang sangat termofilik [J]. Int J Miner Process, 2001, 62: 243−255. [19] CÓRDOBA EM, MUÑOZ JA, BLÁZQUEZ ML, GONZÁLEZ F, BALLESTER A. Pencucian kalkopirit dengan ion besi (Bagian IV): Peran potensial redoks di hadapan bakteri mesofilik dan termofilik [J]. Hydrometallurgy, 2008, 93: 106−115. [20] MIKHLINA Y, TOMASHEVICH Y, TAUSON V, VYALIKH D, MOLODTSOV S, SZARGAN R. Suatu studi

2) Hasil bioleaching menunjukkan bahwa pemulihan tembaga maksimum dicapai dengan perbandingan serapan sinar-X dekat-tepi dari birthite, Cu5FeS4, dan menggunakan kultur mesofilik. Pelarutan tembaga mencapai 51,34% untuk kalkopirit sedangkan 72,35% kalkopirit, CuFeS2 [J]. Jurnal Spektroskopi Elektron danTerkait untuk birthite pada pH 2.0,Fe (Ċkonsentrasi) awal 9 g / Fenomena, 2005, 142: 83−88. [21] BEVILAQUA D, ACCIARI HA, BENEDETTI AV, FUGIVARA CS, FILHO GT, GARCIA O Jr. Analisis L dan kepadatan pulp 5%, setelah 30 d. kebisingan elektrokimia dari bioleaching dari birthite (Cu5FeS4) oleh

Referensi

Acidithiobacillus ferrooxidans [J]. Hydrometallurgy, 2006, 83: 50−54. (Diedit oleh PENG Chao-qun)

[1] MORIN D, LIPS A, PINCHES T, HUISMAN J, FRIAS C, NORBERG E, FORSSBERG A. BioMinEüProyek terintegrasi untuk pengembangan