鉄酸化細菌ヒ素耐性株によるバイオミネラルプロセッシングのイノベーション

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銅鉱床の深部化、低品位化に伴い硫化銅鉱床にenargite(Cu_3AsS_4)やtennantite(Cu_12As_4S_13)のヒ素含有硫化鉱石の含有量が増し、その物理化学的特性がchalcopyrite(CuFeS_2)、chalcocite(Cu_2S)、covellite(CuS)等の硫化銅鉱石と類似しているため、従来の物理選別技術による相互分離が困難である。また、enargiteはchalcopyriteに比べ、酸化溶解速度が非常に遅いため(Sasaki et al., 2010)、enargiteを含む鉱石を銅鉱石として処理する場合、バイオリーチングは効果的な手法であると考えられる。筆者らはヒ素耐性Acidithiobacillus ferrooxidansによるenargiteのリーチング特性と固相残渣分析結果から、enargite表面には非晶質のferric arsenateが生成し、浸出したAsのスカベンジャーとして作用することで浸出液中のAs濃度が抑制されることを報告した。しかし、バイオリーチングによってもenargiteからのCu浸出速度は同一条件でのchalcopyriteのそれに遥かに及ばなかった。今年度は、好酸性好熱菌Acidianus brierleyiを用いたenargiteのバイオリーチングを行い、Cu浸出率の向上を図ると同時に、enargiteの高温下でのリーチング特性、鉱物表面化学状態の変遷の解明を目的とした。 A. brierlyiによるバイオリーチングによってenargiteからのCu浸出率は、無菌実験結果の約3倍、A. ferrooxidansの30倍以上の値を示した。しかし好熱菌を用いた場合にも35日目以降の浸出率は停滞した。これは溶液中のFe^<3+>が溶出したAs^<5+>と共に結晶性の良いscoroditeを形成し、析出することによって、enargiteの酸化剤が消費され尽くされたためであると考えられる。またAs濃度は35日目以降に急激に減少しているが、既に大部分のFe^<3+>が沈澱として消費されているため、scoroditeの析出ではなく二次鉱物への収着、もしくは他のヒ酸塩の形成によるAsの不動化機構が働いたと推測できる。ヒ素含有銅鉱石のバイオリーチングでは、Cuに優先的な非化学両論的溶出が起こること、ヒ素を含む特有の二次鉱物が生成すること、その結晶性や安定性は、リーチング温度によって異なることが明らかとなった。