萃取过程对细菌浸铜的阻滞效应及机制研究

生物浸出-溶剂萃取-电积提铜是近十几年来发展强劲的冶金新技术，而细菌的浸矿效率较低一直制约着该技术的工程化应用。本项目提出在生物浸出-溶剂萃取-电积提铜过程中，由于料液在萃取和生物浸出两个体系间的传递和循环,萃取操作会因界面现象严重削弱生物浸矿的效率，造成对细菌浸矿过程的阻滞效应，萃取剂降解会加重该阻滞效应。.针对制约生物浸出-溶剂萃取-电积提铜生产的浸矿效率问题，本课题拟研究溶剂萃取过程中有机相溶解、萃余液夹带和界面乳化等现象对浸矿细菌生命活动的危害，以及对细菌浸铜过程的阻滞效应及作用机制；研究Lix984N的降解过程和反应机理，及降解产物对浸矿细菌生命活动的影响规律；深入探究生物浸出、溶剂萃取两个重要过程的交互作用，从新的角度考察细菌浸矿效率降低的系统内在原因，为细菌浸矿过程的强化提供新的视角和思路。

生物浸出效率低一直是制约生物浸出-溶剂萃取-电积提铜新技术发展的关键问题。本项目提出，在该工艺过程中由于料液在萃取和生物浸出两个体系间的传递和循环, 会因萃取过程中产生的界面现象严重削弱生物浸矿的效率，造成对生物浸出过程的阻滞效应。针对此问题，本项目深入研究了萃余液循环对细菌生长代谢和浸铜过程的影响、Lix984N酸降解及其对萃取界面现象和细菌浸铜过程的影响，以及萃取界面乳化和细菌浸矿的相关性。研究表明，萃取工艺条件显著影响萃余液中有机相流失行为，对A.ferrooxidans菌生长代谢和浸矿过程有明显抑制作用，夹带是萃余液中有机相流失的主要途径，表面张力的作用是夹带相的重要稳定机理；即使有机相仅含2.5%（v/v）Lix984N，存放长达28天后对细菌的抑制作用仍不能消除；有机物改变细胞形貌，影响细菌正常生长和能量代谢；Lix984N与浓硫酸长期接触降解生成2-羟基-5-壬基苯甲醛、2-羟基-5-壬基苯甲酮、对叔戊基苯酚、2-羟基苯丙烯酰胺等分子量较低、极性大甚至具有细胞毒性的产物，还可能降解生成羧酸或腈类物质，它们会促进萃余液中夹带相的形成和稳定。Lix984N的酸降解明显削弱A.ferrooxidans菌浸铜效率。萃取界面乳化液中微生物种群结构复杂多样，萃取过程对浸矿细菌有截留和致死作用。本研究证实了生物浸出、溶剂萃取两个重要工艺之间的交互作用客观存在，溶剂萃取界面现象是引起细菌浸矿效率降低的系统内在原因。在生产实践中应重视优化和控制萃取工艺，降低界面现象对生物浸出的负面作用。