本书系统介绍了钴矿石微生物湿法浸出和钴产品制备的理论和新工艺技术研究成果。本书以钴矿石工艺矿物学特征研究为基础，提出了钴矿物微生物腐蚀动态过程、矿物生物反应途径、硫铜钴的转化规律、生物浸出作用机理、生物浸钴液界面污物形成机理、生物浸出液除铁中心复合设计、含细菌蛋白体系中钴电积过程结晶晶体优势取向等新理论和新观点。有关工艺技术，重点介绍了浸钴微生物驯化和浸钴菌种技术、钴矿石微生物浸出新方法和活性炭强化微生物浸出新工艺技术。有关生物浸出液处理流程，系统介绍了含钴溶液净化、针铁矿法除铁、铜萃取、含细菌蛋白溶液钴萃取和电积技术以及碳酸钴、四氧化三钴、草酸钴、硫化钴和乙酸钴等钴产品的制备方法。
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《现代冶金与材料过程工程丛书》序
前言
第1章 概述 1
1.1 钴的性质及应用 1
1.2 钴矿资源概况 1
1.2.1 世界钴矿资源概况 2
1.2.2 中国钴矿资源概况 3
1.3 传统钴冶炼工艺 4
1.3.1 火法冶炼工艺 5
1.3.2 湿法浸出工艺 6
1.4 生物浸钴新工艺 8
1.4.1 生物冶金技术 8
1.4.2 生物浸钴研究现状 10
1.5 生物浸出强化研究 12
1.5.1 原电池效应强化 13
1.5.2 金属离子强化 14
1.5.3 表面活性剂强化 14
1.5.4 微波预处理强化 15
1.6 生物浸出液特点 16
1.6.1 浸矿细菌 16
1.6.2 生物溶胶的形成 16
1.6.3 铁离子及硫酸根富集 17
1.6.4 固体微粒及杂质产生 18
1.7 铜钴溶剂萃取及电积 18
1.7.1 铜钴萃取分离 18
1.7.2 铁离子对萃取的影响 19
1.7.3 界面污物对萃取的影响 20
1.7.4 溶液中杂质对电积的影响 21
1.8 湿法冶金中除铁技术 23
1.8.1 溶液中铁沉淀析出 23
1.8.2 除铁技术的工业应用 24
1.8.3 除铁方法比较 26
1.9 固体颗粒絮凝分离技术 26
1.9.1 高分子絮凝剂作用过程 26
1.9.2 高分子絮凝剂絮凝机理 27
1.10 钴矿石微生物浸出新技术 27
参考文献 29
第2章 钴矿石工艺矿物学研究 42
2.1 引言 42
2.2 铜钴矿工艺矿物学研究 42
2.2.1 矿石矿物成分 42
2.2.2 矿石结构构造 65
2.3 铜钴混合精矿工艺矿物学研究 70
2.3.1 化学成分 70
2.3.2 粒度分布 71
2.3.3 矿物成分 73
2.4 钴精矿工艺矿物学研究 79
2.4.1 化学成分 79
2.4.2 粒度分布及主要金属分布 80
2.4.3 矿物成分 80
2.5 小结 85
参考文献 86
第3章 浸钴微生物驯化研究 87
3.1 引言 87
3.2 钴离子驯化研究 87
3.2.1 试验方法 87
3.2.2 低浓度钴离子 88
3.2.3 中浓度钴离子 92
3.2.4 高浓度钴离子 101
3.3 钴矿石驯化研究 107
3.3.1 矿浆浓度3% 107
3.3.2 矿浆浓度5% 110
3.3.3 矿浆浓度10% 112
3.4 浸钴微生物ZY101 115
3.5 浸矿体系中微生物宏基因组研究 115
3.6 小结 116
参考文献 116
第4章 钴矿物微生物氧化机理研究 117
4.1 引言 117
4.2 钴矿物微生物腐蚀动态过程研究 117
4.2.1 显微镜研究 117
4.2.2 扫描电镜研究 124
4.3 钴矿物微生物浸出机理研究 128
4.3.1 作用机理 128
4.3.2 反应途径 131
4.4 元素转化 134
4.4.1 硫转化 134
4.4.2 铜和钴转化 135
4.5 小结 138
参考文献 139
第5章 钴矿石微生物浸出新工艺研究 141
5.1 引言 141
5.2 铜钴混合精矿微生物浸出新工艺试验研究 142
5.2.1 浸矿细菌对浸出的影响 142
5.2.2 矿浆浓度对浸出的影响 144
5.2.3 浸出介质pH对浸出的影响 145
5.2.4 浸出温度对浸出的影响 148
5.2.5 加矿方式对浸出的影响 150
5.3 钴精矿生物浸出新工艺试验研究 153
5.3.1 浸矿细菌对浸出的影响 153
5.3.2 矿浆浓度对浸出的影响 156
5.3.3 浸出介质pH对浸出的影响 157
5.3.4 浸出温度对浸出的影响 160
5.3.5 矿石粒度对浸出的影响 163
5.4 钴矿石生物浸出新工艺 166
5.5 小结 166
参考文献 166
第6章 钴矿石微生物强化浸出研究 168
6.1 引言 168
6.2 表面活性剂对微生物浸出作用研究 168
6.2.1 促进微生物吸附作用 169
6.2.2 强化微生物浸出作用 169
6.3 活性炭对微生物浸出的作用研究 174
6.3.1 强化浸出 174
6.3.2 原电池效应 178
6.4 钴矿石微生物强化浸出新技术 180
6.4.1 试验方法 180
6.4.2 试验结果与讨论 180
6.5 小结 182
参考文献 183
第7章 生物浸出液的絮凝剂净化 185
7.1 引言 185
7.2 界面污物的分离与鉴定 186
7.2.1 试验方法 186
7.2.2 界面污物类型 186
7.2.3 化学结构分析 187
7.2.4 固体成分分析 189
7.3 界面污物稳定-脱稳机理 190
7.3.1 EDLVO理论 190
7.3.2 固体颗粒稳定悬浮机理 192
7.3.3 絮凝剂脱除固体颗粒机理 201
7.4 固体颗粒的絮凝净化 208
7.4.1 固体颗粒的动电位 208
7.4.2 聚丙烯酰胺类型 209
7.4.3 絮凝剂浓度 211
7.4.4 溶液酸度 212
7.4.5 溶液温度 213
7.4.6 絮凝后萃取界面表征 214
7.5 小结 216
参考文献 216
第8章 铜的萃取电积技术 219
8.1 引言 219
8.2 LIX984N的萃取机理 219
8.3 铜萃取过程研究 220
8.3.1 铜的饱和萃取容量 220
8.3.2 平衡pH 221
8.3.3 萃取时间及温度 222
8.4 铜负载有机相的反萃 223
8.4.1 负载有机相的洗涤 223
8.4.2 负载有机相的反萃试验 224
8.5 铜电积研究 226
8.5.1 温度对电积的影响 226
8.5.2 铁锰离子浓度对电积的影响 227
8.5.3 添加剂对电积的影响 230
8.5.4 铜电积模拟试验研究 234
8.6 小结 235
参考文献 236
第9章 生物浸出液针铁矿法除铁 237
9.1 引言 237
9.1.1 硫酸系统中Fe(Ⅲ)水解过程 237
9.1.2 E.Z针铁矿法及V.M针铁矿法 238
9.2 针铁矿晶种的制备 238
9.2.1 试验方法 238
9.2.2 结果与分析 239
9.3 针铁矿法除铁试验 239
9.3.1 操作pH 239
9.3.2 操作温度 241
9.3.3 晶种加入量 242
9.4 中心复合设计试验 243
9.4.1 中心复合试验设计 243
9.4.2 模型拟合 245
9.4.3 模型分析 250
9.4.4 E.Z法除铁工艺的优化 255
9.5 滤饼过滤性能研究 256
9.5.1 试验方法 256
9.5.2 操作pH 256
9.5.3 操作温度 259
9.5.4 晶种加入量 262
9.6 V.M法除铁工艺探索 264
9.6.1 pH的影响 264
9.6.2 沉淀温度的影响 265
9.6.3 保温时间的影响 266
9.6.4 氧化剂浓度的影响 267
9.6.5 V.M法除铁工艺优化 268
9.7 针铁矿除铁新技术 272
9.8 小结 273
参考文献 273
第10章 钴电积研究 276
10.1 引言 276
10.2 含钴溶液的铜铁净化 276
10.2.1 试验方法 276
10.2.2 结果与分析 277
10.3 含钴溶液的富集 278
10.3.1 平衡pH 278
10.3.2 皂化率与平衡pH 280
10.3.3 温度及混合时间 281
10.3.4 P507负载有机相反萃 282
10.4 细菌蛋白对钴萃取-电积的影响 283
10.4.1 细菌蛋白的行为 283
10.4.2 沉积电位测试 285
10.4.3 循环伏安分析 287
10.4.4 电积钴形貌 288
10.4.5 钴结晶取向分析 290
10.5 硫酸溶液中钴的电积 291
10.5.1 中和用氢氧化亚钴制备 291
10.5.2 电积钴浓度 292
10.5.3 硫酸钠浓度 293
10.5.4 操作温度 295
10.5.5 操作pH 296
10.5.6 阴极电流密度 297
10.6 细菌蛋白问题的解决方法 299
10.7 生物浸钴液提取新工艺环境意义的分析 299
10.8 小结 300
参考文献 301
第11章 钴产品制备 302
11.1 引言 302
11.2 碳酸钴及四氧化三钴制备 302
11.2.1 碳酸钴的制备 303
11.2.2 四氧化三钴的制备 308
11.3 草酸钴制备 308
11.3.1 草酸钠制备草酸钴 309
11.3.2 草酸铵制备草酸钴 315
11.4 硫化钴制备 321
11.5 乙酸钴制备 323
11.6 小结 324
参考文献 325
展望 326
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