中等嗜热菌浸出黄铜矿及其表面钝化的研究

针对近年来原生硫化铜矿的生物浸出存在浸出周期长、铜浸出率低、还未得到工业应用等问题,对菌种进行分离,应用分子生物学方法并结合扫描电镜,研究中等嗜热菌生物浸出黄铜矿纯矿物,对细菌的形态、生理生化特征进行描述,并分析细菌与黄铜矿的作用机理,讨论黄铜矿生物浸出过程中钝化膜形成的主要类型,分析表面钝化的有效解决途径,归纳黄铜矿生物浸出技术的几类研究热点,并提出生物浸出技术的重点研究问题。研究结果表明:中等嗜热菌是解决黄铜矿生物浸出难题的有效途径之一。     

中等嗜热菌浸出黄铜矿的温度影响规律及种群组成分析

在不同温度条件下进行浸出实验.研究结果表明:中等嗜热菌在12～55℃时可保持浸矿活性,其最适生长温度为45～50℃,温度达到60℃时初始阶段还保持一定活性,但几天后菌浓度逐渐降低,种群比例发生较大变化;克隆文库分析表明:45℃和60℃条件下浸矿细菌主要为Leptospirillum ferriphilum,Acidithiobacillus caldus,Sulfobacillus thermotolerans和Acidosphaera rubrifaciens,其中Leptospirillum ferriphilum菌所占比例较大,是浸矿过程中的优势菌种.60℃条件下浸出过程中还存在古生菌Ferroplasma cupricumulans,古生菌可以利用其他浸矿菌产生的有机物为能源生长.它们之间对浸出所起的作用是相辅相成的,可共同促进黄铜矿的溶解.     

锌离子对浸矿嗜热菌HQ0211生长控制的研究

研究了锌离子对HQ0211菌生长速度的影响,试验结果表明:在细菌的生长过程中,菌液中锌离子浓度低于1.0×10-3mol/L时,促进细菌的生长,即锌离子为营养离子;当菌液中锌离子浓度高于1.0×10-2mol/L时,则抑制细菌生长,即锌离子为毒性离子;当菌液中锌离子浓度为8×10-5mol/L时,细菌的生长速度最快.研究表明,适量锌离子能够提高细菌的生长速度,提高细菌的氧化活性和浸矿能力,从而提高工业生产的经济效益.     

铜萃取过程对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的影响

在生物浸出—溶剂萃取—电积提铜技术中,萃取对生物浸出过程必然产生影响.用最大或然数法(most probable number,MPN)研究了主要萃取参数不同时,萃取过程对嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的影响.结果表明,萃原液pH为1.5~3.0时,萃余液中细菌细胞浓度逐渐增加,其中pH2.0时活细菌所占比例最大,为24.8%;当Lix984N浓度为2.5%~15%时,萃余液中细菌细胞浓度呈现降低趋势,同时活细菌所占比例由23.6%显著降低到6.2%.萃取过程对浸矿细菌有截留作用,将导致返回堆浸环境中浸矿细菌细胞浓度降低,同时使细菌活性减弱,从而使生物浸矿效率下降.     

不同类型黄铜矿的生物浸出研究

研究了两种不同类型(黄铁矿型,斑岩型)黄铜矿生物浸出的差异.实验结果表明:两类黄铜矿生物浸出差别很大,48 d后黄铁矿型黄铜矿浸出率为46.96%,斑岩型黄铜矿浸出率为14.5%.对Fe2+、矿物表面Cu2p谱图和矿床特征的分析发现:适量的Fe2+能促进黄铜矿的浸出,但最佳用量不一样;浸渣表面产物不同,斑岩型黄铜矿表面出现富铜层,阻碍了浸出继续进行;与原矿相比,铜结合能都降低,符合Hiroyoshi等提出黄铜矿浸出的两步溶解模型;两类黄铜矿生物浸出的差异是由成矿岩体、围岩、伴生矿物和元素、成矿温度和压力等因素综合决定的.     

嗜酸性混合菌的高盐度抗性研究

本文利用辽宁某铀矿采冶厂尾液中富集的嗜酸性混合菌(命名为:D3LJL1X-C)和江西某铀矿山尾矿堆浸出液中富集的嗜酸性混合菌(命名为:A3LLK1Q-C)进行3个不同摇瓶试验,比较两种菌群在不同矿化度的HBS培养基(pH=1.8)中生长的状况,得到其最大盐度耐受极限。试验表明,D3LJL1X-C矿化度耐受极限在43.4g/L-86.8g/L之间;A3LLK1Q-C矿化度耐受极限在17.36g/L-43.4g/L之间。     

一株黄铜矿专属浸出细菌的分离与鉴定

从甘肃白银硫化矿区矿坑水中分离得到一株能够浸矿的细菌（命名为BY）,该菌株为革兰氏阴性细菌,短杆状,菌体的直径×长度为（0.45±0.05）μm×（1.5±0.4）μm,最适生长温度为25-30℃,最适pH值为2.0,化能自养型,能利用亚铁、单质硫和低浓度的葡萄糖生长,不能利用硫代硫酸钠、蛋白胨生长。研究结果表明：BY菌株与嗜酸氧化亚铁硫杆菌（简称A.f菌）WJ13位于系统发育树同一个分支中,相似度为99.66%,与标准A.f菌株ATCC23270的相似度为99.93%;编码区的核酸序列与报道序列（登记序列号DQ166839-DQ166841）仅差1个碱基,氨基酸序列完全一致;于30℃浸出27 d后,含菌株的摇瓶的Cu^2＋的质量浓度即达到60 mg/L,而无菌浸出时Cu^2＋的质量浓度仅为10 mg/L,表明该菌株具有应用于黄铜矿浸出的潜力。     

混合嗜酸硫杆菌浸出低品位磷矿的正交实验研究

以某矿酸性矿土中分离的嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌形成的混合菌为浸磷菌种、黄铁矿为能源物质、无磷无铁9K培养基为浸矿培养基,对混合菌浸出低品位磷矿石(w(P2O5)为22.8%)的浸磷条件进行了单因素优化和正交实验研究.结果表明,最优浸磷的适宜条件是,矿浆浓度为15 g/L,菌种体积浓度为15%,初始pH值为1.5,磷的浸出率为51.07%.     

黄铜矿表面生物吸附量的测定条件

采用茚三酮比色法测定了在细菌浸矿的过程中,黄铜矿矿物表面吸附细菌细胞裂解液的吸光度,通过对测量波长、裂解时间、溶液pH值、加热时间、冷却时间等影响吸光度因素的实验研究,得出了黄铜矿表面细菌细胞裂解液吸光度的最佳测定条件为:波长560nm,裂解时间25min,溶液pH值7.0,加热时间15min,冷却时间6min.在最佳条件下绘制出了吸光度与矿物表面细菌吸附量之间关系的标准曲线.研究表明细菌裂解液的吸光值与细菌的浓度成正比.     

表面活性剂对嗜酸氧化硫硫杆菌浸磷的影响

在用硫杆菌氧化还原态硫产生硫酸来浸出磷矿的过程中,采用加入不同吐温类表面活性剂的方法,促进细菌与矿物的作用,提高浸磷率。通过测量浸矿溶液的pH值及菌浓度以及磷的浸出率来评价表面活性剂对嗜酸氧化硫硫杆菌浸磷效果的影响。研究结果表明:吐温20、吐温60和吐温80都可以使浸矿效果得到改善,其最佳用量分别为10,10和100g/m3;吐温60的效果最佳,当其用量为10g/m3时磷的浸出率比原来提高约15％。     

石英对微生物浸出黄铜矿的作用

为探明石英在微生物浸出铜过程中的作用与影响,选择粒度<43μm的石英,与黄铜矿和黄铁矿形成矿浆浸出体系,考察了石英质量浓度对黄铜矿浸出效果的影响.结果表明:适量的石英,其粒度越细越能促进黄铜矿的浸出.当石英质量浓度为50g·L-1、粒度<43μm时,黄铜矿的浸出率最高可达54·09%,比不添加石英的浸出率提高了近20%;通过对微生物浸出过程的氧化还原电位、pH值、Fe2+、Fe3+变化分析,以及浸渣的扫描电镜和能谱分析发现,石英促进黄铜矿浸出主要表现在能缩短微生物浸出的延迟时间,它对浸出过程新生成的沉淀具有吸附作用,能在一定程度上减轻沉淀对黄铜矿浸出的阻碍.     

Effect of pH values on the extracellular polysaccharide secreted by Acidithiobacillus ferrooxidans during chalcopyrite bioleaching

The pH value plays an important role in the bioleaching of sulphide minerals. The effect of pH values on the extracellular poly-saccharide secreted by Acidithiobacillus ferrooxidans was investigated in different phases of bacterial growth during chalcopyrite bioleach-ing. It is found that extracellular polysaccharide secretion from the cells attached to chalcopyrite is more efficiently than that of the free cells in the bioleaching solution. Three factors, pH values, the concentration of soluble metal ions, and the bacterial growth and metabolism, affect extracellular polysaccharide secretion in the free cells, and are related to the bacterial growth phase. Extracellular polysaccharide secretion from the attached cells is mainly dependent on the pH value of the bacterial culture.     

黄铁矿促进黄铜矿微生物浸出影响因素

采用摇瓶实验,以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f)浸出黄铁矿--黄铜矿,重点研究了基础培养基、矿物配比和粒度组成等因素的影响.黄铁矿能促进黄铜矿的微生物浸出,以采用无Fe 9K培养基效果较好,它对应铜浸出率是9K培养基的1.68倍;采用宽粒级矿物时铜浸出效果较好,且铜浸出率与黄铁矿和黄铜矿的质量比有关,当质量比为2∶2时铜浸出率最高可达45.58%;黄铁矿含量大小是影响铜浸出率高低的实质,当质量比小于等于5∶2时以At.f菌的氧化作用为主,当质量比为10∶2时以硫化矿间的原电池效应为主.浸渣的X射线衍射分析表明,采用无Fe 9K培养基时浸渣中生成的钝化物黄钾铁矾较少,故黄铁矿可以很好地替代9K培养基中的FeSO4,并能与黄铜矿形成原电池效应,从而促进铜的浸出.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿表面性质及其浸出的影响

通过测定吸附量、Zeta电位和接触角,并通过对原子力显微镜表面进行表征及摇瓶浸出试验考察不同能源(Fe2+、单质硫和黄铜矿)培养的氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans对黄铜矿表面性质的影响及其与黄铜矿浸出的关系。研究结果表明:不同能源培养的A.ferrooxidans菌对黄铜矿表面性质的影响规律相似;A.ferrooxidans菌均能快速吸附在黄铜矿表面,而矿驯化的A.ferrooxidans菌在矿表面的附着能力更强;细菌的吸附使黄铜矿的等电点朝细菌的等电点方向偏移,且由于在黄铜矿表面生成了硫膜和不稳定铜硫化物使得黄铜矿表面接触角增大,疏水性增强;在浸矿初期,细菌与黄铜矿作用以直接作用机理为主。     

柠檬酸强化黄铜尾矿的生物浸矿

通过摇瓶试验研究混合硫杆菌浸出黄铜矿尾矿砂,并初步探讨不同矿浆质量浓度和柠檬酸质量浓度对浸提实验的影响。研究结果表明,添加柠檬酸在一定质量浓度范围内对黄铜矿尾矿砂的硫杆菌浸提有促进作用。在整个浸提实验中,浸矿效率最高达到44.8%,溶液中柠檬酸质量浓度和矿浆质量浓度都会直接影响细菌的氧化活性和浸矿效果。     

Adsorption and leaching of chalcopyrite by Sulfolobus metallicus YN24 cultured in the distinct energy sources

The chalcopyrite-adsorption characteristics and leaching properties of Sulfolobus metallicus (S. metallicus) YN24 were investigated in this study. The effects of zeta potentials of S. metallicus samples on chalcopyrite cultivated with distinct sources of energy were similar. Regardless of the energy source cultivated, all of the investigated S. metallicus samples adhered rapidly to the chalcopyrite surface, with an adhesion plateau being reached within 60 min. However, the mineral-cultured S. metallicus adsorbed more strongly onto chalcopyrite than the sulfur-cultured S. metallicus did. Furthermore, chalcopyrite-leaching tests suggested that the copper-leaching ability of the mineral-cultured S. metallicus was also greater than that of unadapted S. metallicus. Therefore, the results provide insights into the mechanism of mineral-surface adsorption of microorganisms that helps enhance the copper-leaching rate.     

不同成因类型黄铜矿细菌浸出钝化

利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌为浸矿菌种,采用SEM,XRD和XPS等手段研究2种不同成因类型黄铜矿(黄铁矿型和斑岩型)表面钝化机理.研究结果表明:2种类型黄铜矿表面形成的钝化层性质不同.黄铁矿型黄铜矿浸渣中产生S8和硫砷铜矿,其表面结构疏松;而斑岩型黄铜矿浸渣中出现Cu18.32Fe15.9S32和Cu2S,表面结构致密.黄铁矿型黄铜矿浸渣表面阻碍层为硫及其多聚物,斑岩型黄铜矿浸渣表面为富铜贫铁层.它们阻碍黄铜矿的继续浸出,且富铜贫铁层对黄铜矿的钝化能力强于硫层对黄铜矿的钝化能力.