细菌作用下斑铜矿表面物理化学性质变化

采用相同培养基培养的嗜热硫氧化硫杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans,S.t菌)和氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans,L.f菌)浸出斑铜矿,通过接触角和Zeta电位测定,分析其吸附之后斑铜矿表面物理化学性质的变化,主要包括表面润湿性和表面电性的变化,并对比分析2种细菌对斑铜矿表面物理化学性质改变的异同。研究结果表明:单独9K培养基对于斑铜矿表面润湿性无明显影响,在2种细菌作用下,由于在浸出过程中斑铜矿表面亲水铜硫化合物和硫酸盐的产生导致斑铜矿表面接触角持续减小;斑铜矿和细菌的Zeta电位随溶液p H的升高而逐渐下降,斑铜矿Zeta电位和等电点分别朝细菌的Zeta电位和等电点方向偏移,表面细菌在斑铜矿表面发生了特性吸附;混合菌作用下斑铜矿Zeta电位和等电点正好介于2种细菌的动电位和等电点之间,说明2种细菌均能同时有效吸附于斑铜矿表面。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对单质硫的生物氧化作用研究

为了进一步完善嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（简称A. f菌）的硫氧化途径,实验研究了A. f菌对单质硫的氧化行为,分析了L-半胱氨酸对单质硫生物氧化的影响,通过接触角测定、Zeta电位测定与硫的K边X-射线近边结构光谱分析(XANES)等方法研究了A. f菌作用前后单质硫表面性质的变化. 结果表明： A. f菌以单质硫为能源时,其生长延滞期约为100h,培养240h达到最大细菌浓度（约为6.0×10⁸个/mL）;A. f菌作用后,单质硫由疏水性变为亲水性,等电点由2.5增大到3.0,在硫样品表面发现了链状硫与含巯基的有机物质的存在;在培养基中添加0.5g·L^-1的L-半胱氨酸能够促进单质硫的生物氧化,XANES结果表明生物作用后的硫样品表面链状硫与巯基物相对含量均有所提高,分别从39.2%和15.4%增大到48.5%和27.7%.     

Triton X-100对氧化亚铁硫杆菌氧化活性及浸出黄铜矿的影响

为提高黄铜矿的微生物浸出效果,研究了非离子表面活性剂Triton X-100对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化Fe2+和S0的活性以及浸出黄铜矿的影响,并采用XRD对浸出后的产物进行了表征.结果表明,Triton X-100对氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+有一定的抑制作用,而对氧化S0则显现出促进作用;Triton X-100可显著改善黄铜矿的微生物浸出效果,当其质量浓度为30 mg·L-1时,黄铜矿中铜的浸出率提高了52.15%.Triton X-100的加入提高了氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿浸出过程中间产物硫的生物利用性和消解作用,从而提高了浸出体系中细菌浓度和Fe3+浓度,进而促进了黄铜矿的溶解.     

细菌-矿物接触/非接触模式下黄铜矿浸出溶解行为

研究细菌-矿物接触模式及利用透析袋将细菌和矿物隔离的非接触模式下嗜酸氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿浸出溶解的影响,并对黄铜矿浸出过程表面钝化的原因进行分析。研究结果表明:在细菌-矿物接触模式下,黄铜矿的浸出行为包括细菌对黄铜矿表面硫的催化氧化及细菌氧化Fe2+生成的Fe3+对黄铜矿在于氧化溶解;在细菌-矿物非接触模式下,黄铜矿主要通过细菌氧化Fe2+生成的Fe3+氧化浸出;浸出体系电位是影响黄铜矿浸出速率的主要因素,且较高的电位更有利于黄铜矿的浸出。比较细菌-矿物接触模式和细菌-矿物非接触模式,细菌-矿物接触模式比非接触模式更有利于提高浸出体系电位及氧化消除黄铜矿表面生成的硫膜,因而促进了黄铜矿的浸出;易于在较高电位下生成的黄钾铁矾沉淀是导致这2种模式下黄铜矿表面钝化的主要原因。     

Fe/S质量比对铁硫氧化细菌菌群浸铀行为的影响及其作用机制

为了探明能源基质中Fe/S质量比对铁硫氧化细菌菌群浸铀行为的影响及其作用机制,研究了不同Fe/S质量比作用下铁硫氧化细菌菌群浸铀过程中的浸出液变化、钝化层表面特性及微生物群落动态三方面的差异。结果表明:当Fe/S质量比为5∶0.5、5∶1和5∶5时,铀浸出率均达到90%以上,而在Fe/S质量比为5∶0和5∶10,铀浸出率降低,分别为45.92%和36.96%;添加一定硫粉后(Fe/S质量比为5∶0.5、5∶1和5∶5),可降低体系酸度,降低矿物表面钝化物的产生,增加钝化物的孔隙度,但是添加量过高致使矿石表面形成多硫聚合物而降低A.ferrooxidans的活性,不利于铀的浸出。当Fe/S质量比为5∶0.5、5∶1和5∶5时,浸矿前期A.thiooxidans A01浓度较高,有利于降低体系的pH,创造良好的浸铀条件;在浸矿后期,A.ferrooxidans ATCC 23270浓度逐渐升高,在浸铀过程中发挥着主导作用。     

高温浸矿菌sulfolobus的生长及浸矿性能

系统地研究了耐高温菌sulfolobus的生长特性.sulfolobus在65℃以上能良好地生长,并对亚铁和元素硫均具有较好的氧化作用;在75℃时,sulfolobus氧化Fe2 和元素硫的活性最强,细菌的生长曲线和细菌氧化Fe2 和元素硫的趋势一致.给出了细菌生长过程溶液SO2-4和pH的变化趋势;以黄铜矿精矿为培养基对sulfolobus进行了适应性培养,并在75℃下进行了黄铜矿摇瓶浸出研究.结果显示:适应性驯化后的sulfolobus在黄铜矿精矿上生长与浸矿性能良好;当矿浆质量分数在10%以下,浸出150h,Cu浸出率可达90%以上;而矿浆质量分数在15%以上时,浸出350h,浸出率仅80%.同时还研究了浸出体系溶液氧化还原电位Eh和pH随时间的变化规律.     

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.     

表面活性剂吐温20对胶硫钼矿生物浸出的促进机理

为提高胶硫钼矿中钼的生物浸出效率,研究了非离子表面活性剂吐温20对氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)的代谢活性以及胶硫钼矿生物浸出的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜对浸出产物进行表征.研究结果表明,吐温20对A.ferrooxidans氧化Fe2+有明显的抑制作用,但对S0的氧化则表现出一定的促进作用.吐温20对胶硫钼矿生物浸出的作用表现为:低质量浓度促进,高质量浓度抑制,当其质量浓度为30mg·L-1时,浸出40d,Mo的浸出率由未添加时的42.21％提高至54.10％.吐温20的加入强化了浸出过程中间产物S0的生物氧化作用,提高了体系中细菌浓度,同时削弱了矿物表面生成的黄钾铁矾和单质硫的钝化作用,从而促进了胶硫钼矿的氧化与溶解.     

Acidithiobacillus ferrooxidans对黄铜矿和镍黄铁矿的浸出

以黄铜矿和镍黄铁矿为研究对象,初步探讨了Acidithiobacillus ferrooxidans对黄铜矿和镍黄铁矿的浸出.结果表明:有细菌参与下,黄铜矿的浸出率是无菌体系浸出率的2.41倍;镍黄铁矿的浸出率是无菌体系浸出率的1.91倍,细菌在矿物的浸出过程中起到了很好的促进作用.浸出过程中会有黄色的黄钾铁矾(K[Fe3(SO4)2(OH)6])沉淀产生,黄钾铁矾附着在矿体表面,产生"钝化现象",严重阻碍矿物的氧化.     

微生物浸出金川露天剥离低品位镍矿

进行了金川露天剥离镍矿的生物浸出实验.证明金川露天剥离镍矿有价金属的浸出是氧化亚铁硫杆菌直接浸出作用和自由菌产生的Fe3 间接浸出作用的联合;生长于液体培养基中和矿物表面硫杆菌化学行为的差异源于细菌表面存在蛋白质膜;浸出速率和菌种氧化活性受吸附在固相上和液相中细菌生长繁殖速率、矿浆质量浓度、pH值和Fe3 的影响;Fe3 的添加可影响菌种活性,抑制浸出的进行,且易在矿物表面产生沉淀,使浸出率降低.     

Bio-oxidation of pyrite, chalcopyrite and pyrrhotite by Acidithiobacillus ferrooxidans

This paper deals with the bio-oxidation processes by Acidithiobacillus ferrooxidans of pyrite, chalcopyrite and pyrrhotite. Our experimental results show distinctive bio-oxidation characteristics for the three sulfide minerals. In the presence of A. ferrooxidans, the sulfide oxidation rates generally decrease in the order of pyrrhotite, chalcopyrite and pyrite. The pH during bio-oxidation of pyrite tends to decrease as a whole, whereas a rise-fall pattern was recorded for both chalcopyrite and pyrrhotite in their pH variations. No deposition was observed during the bio-oxidation of pyrite, suggesting a possible link to lower pH value in the process. However, large amounts of jarosite and element sulfur were determined in the bio-oxidation processes of chalcopyrite and pyrrhotite. A. ferrooxidans individuals were found directly as attachments to erosion pits on the smooth surface of pyrite. The erosion pits are similar to the bacterium in shape and length, and thus are probably products of dissolution of organic acid secreted by the cells on the mineral surface. More complicatedly, biofilm exists on the surfaces of chalcopyrite and pyrrhotite. This type of structured community of A. ferrooxidans is enclosed in the extracellular polymeric substances (EPS), and covered with the deposition generated in the bio-oxidation processes of chalcopyrite and pyrrhotite. Different bio-oxidation processes of pyrite, chalcopyrite and pyrrhotite may be linked mainly to characteristics of individual minerals and the pH in the reaction solution of the bio-oxidation system.     

氧化亚铁硫杆菌氧化黄铜矿的实验研究

黄铜矿是自然界中最为常见的含铜硫化物,矿石或尾矿中黄铜矿的风化往往会导致严重的矿区重金属污染,细菌的参与可以改变黄铜矿的氧化分解行为.本文通过对比实验系统研究了氧化亚铁硫杆菌（Acidothiobacillus ferrooxidans）对黄铜矿氧化分解的影响.利用等离子光谱仪（ICP-AES）、pH计、X射线衍射仪（XRD）和激光拉曼光谱分别测定了实验溶液的成分变化以及黄铜矿表面沉淀的物质组成.结果表明,细菌对实验溶液的pH值、Eh值和黄铜矿的氧化进程起着重要的控制作用.随着反应的进行及细菌的生长,溶液的pH值呈下降趋势,Eh值呈上升趋势,H＋和Cu2＋离子浓度升高.实验表明,细菌是整个氧化过程的主导因素,反应初期,Acidothiobacillus ferrooxidans氧化溶液和黄铜矿中的Fe2＋成Fe3＋ 随着反应的进行和Fe3＋的增多,在Acidothiobacillus ferrooxidans和Fe3＋的共同作用下,黄铜矿被氧化,并可生成自然硫,自然硫进而被Acidothiobacillus ferrooxidans氧化为SO42- Fe3＋对黄铜矿的化学氧化作用和细菌的生物氧化作用持续进行,构成了黄铜矿的氧化过程.反应后期,Fe3＋以次生沉淀形式覆盖在矿物表面,沉淀物对黄铜矿的溶出有抑制作用.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌的分离鉴定及对废胎面胶的脱硫再生

从河北兴隆某硫铁矿筛选到一株硫杆菌YT-1,经理化性能和16S rDNA序列分析鉴定为嗜酸氧化亚铁硫杆菌（At. ferrooxidans YT-1）,研究了该菌对废胎面胶（GTR）的脱硫再生作用。研究结果表明,三元共混物丁苯橡胶（SBR）/炭黑（CB）/再生GTR比SBR/CB/未再生GTR拉伸强度和断裂伸长率分别提高了5.3%和11.1%;X射线光电能谱检测表明SBR/CB/再生GTR表面硫元素质量分数降低13.92%,且峰位往高氧化态偏移0.2eV,说明再生GTR表面硫元素被氧化;共混胶断裂面扫描电子显微镜显示再生GTR与SBR/CB基体粘合性能显著提高,说明再生GTR表面硫交联键被打断。     

氧化亚铁硫杆菌抑制黄铁矿可浮性作用机理

通过对氧化亚铁硫杆菌吸附前后黄铁矿Zeta电位和表面接触角的测定,研究了其表面电性和润湿性变化,探讨了氧化亚铁硫杆菌抑制黄铁矿可浮性的作用机理.结果表明,氧化亚铁硫杆菌作用后,黄铁矿的表面电性发生明显变化,等电点pH值降低,表面润湿性变化不明显;氧化亚铁硫杆菌吸附对黄铁矿可浮性的抑制作用不是来源于增强黄铁矿表面的亲水性,而是由于减少了浮选捕收剂在黄铁矿表面的吸附,静电作用和空间位阻效应是导致黄铁矿可浮性受到抑制的重要原因.     

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.     

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.