基于Lotka-Volterra的生物浸铀微生物生长动力学模型研究

前人研究表明,生物浸铀过程中浸矿和辅助浸矿微生物两者间存在协同作用,两者相互促进提高生物浸铀效率。浸矿和辅助浸矿微生物是如何相互促进,使彼此更好地得到生长,两者相互促进生长动力学模型是什么?Lotka-Volterra模型被广泛应用在两种间相互作用下生物数量增长模型研究中,对于生物浸铀中浸矿和辅助浸矿微生物生长动力学模型研究具有借鉴意义。由Lotka-Volterra模型得出了浸矿和辅助浸矿微生物独立共生和竞争共生方程,根据浸矿和辅助浸矿微生物协同特性建立了其生长动力学模型,由模型再推导出浸矿和辅助浸矿微生物协同作用稳定态点,该稳定态点与试验结果相差较小,说明生物浸铀浸矿和辅助浸矿微生物生长动力学模型拟合效果较好。将Lotka-Volterra模型应用到生物浸铀中,具有新颖性,提供了新的研究视角,对完善生物浸铀中微生物协同问题、提高生物浸铀效率具有重要的理论与实际意义。     

不同类型黄铁矿对微生物浸铀行为的影响

针对低硫铀矿生物浸出,采用外源添加黄铁矿强化微生物浸铀,开展三种不同类型黄铁矿对微生物浸铀的影响研究。结果表明:添加黄铁矿可有效降低浸出体系pH,为微生物提供相对良好的浸出环境;添加黄铁矿促进体系内Fe2+快速氧化和氧化还原电位值迅速升高;黄铁矿体系与未添加黄铁矿空白体系相比,铀浸出率提高1.73%～5.53%;添加黄铁矿可降低微区黄钾铁矾等沉淀形成。     

微波氯化焙烧对低品位铀矿浸出的影响

针对低品位铀矿采用传统酸浸工艺浸出率低的问题,开展了微波氯化焙烧浸出研究,考察了氯化剂种类与添加量、微波焙烧温度、微波焙烧时间等对铀浸出率的影响。结果表明,矿石铀含量为0.0842%,在氯化铁添加量25%、焙烧温度310℃、焙烧时间60 min优化条件下,铀浸出率达到85.15%,与酸浸工艺相比,铀浸出率提高了17.64个百分点。微波氯化焙烧破坏了矿石结构,产生了微裂纹和孔隙,有利于溶浸剂与铀矿物接触反应,从而提高了铀浸出率。     

铀矿石微生物柱浸串联工艺试验

以某铀矿山堆浸生产混合铀矿石为原料,考察了微生物柱浸串联工艺对铀浸出率的影响。结果表明,经130d试验,Z1、Z2、Z3三柱串联渣计铀浸出率分别为81.83%、78.89%、81.43%,耗酸率分别为10.73%、10.73%、11.08%。采用串联工艺可以有效均衡浸出液铀浓度,提高铀吸附效率,促进铀的浸出。     

基于PHREEQC模拟嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸铀研究

为模拟微生物浸铀过程中各组分的动态变化,通过将微生物浸铀动力学过程的3个反应和4个方程嵌入PHREEQC地球化学数据库拟合试验结果。结果表明:建立的基于PHREEQC软件的微生物浸铀动力学数据库能够模拟微生物浸铀的化学反应动力学过程,模拟结果分析发现,铀的浸出既受溶液中铁离子浓度的直接影响,又受微生物数量和亚铁离子浓度及氧化的间接影响。     

黄铁矿筑堆方式对微生物浸铀的影响

在黄铁矿混合筑堆、顶置筑堆和分层筑堆三种情况下,通过柱浸方式对铀矿石进行微生物浸铀试验,探索微生物浸铀中黄铁矿的最佳筑堆方式。结果表明,混合筑堆、顶置筑堆、分层筑堆的渣计浸出率分别为89.12%、84.37%、85.47%,与顶置筑堆和分层筑堆的柱浸相比,混合筑堆对微生物浸铀具有强化作用。     

基于PHREEQC模拟嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸铀研究

为模拟微生物浸铀过程中各组分的动态变化,通过将微生物浸铀动力学过程的3个反应和4个方程嵌入PHREEQC地球化学数据库拟合试验结果。结果表明:建立的基于PHREEQC软件的微生物浸铀动力学数据库能够模拟微生物浸铀的化学反应动力学过程,模拟结果分析发现,铀的浸出既受溶液中铁离子浓度的直接影响,又受微生物数量和亚铁离子浓度及氧化的间接影响。     

温度和液固比对某铀矿生物浸出的影响

铀矿生物浸出过程中,浸矿微生物（氧化亚铁硫杆菌）对温度和液固比等环境因素较为敏感。基于铀矿生物浸出溶浸液中酸碱度、氧化还原电位(Eh)、铁离子浓度的变化和铀浸出率的差异,研究温度和液固比对南方某铀矿生物浸出的影响。结果表明,在温度为30 ℃和液固比为20的条件下,铀矿微生物浸出效果最佳,铀浸出率分别高达为96.15%和97.02%。因此,在生物浸出过程中,可以控制浸出体系温度和液固比,为浸矿细菌提供最适宜生长环境,以强化铀矿的生物浸出。研究结果为南方某铀矿工业生产提供重要参数和理论依据。     

微生物浸矿机理和影响因素探讨

总结了微生物浸矿机理，探讨了微生物浸铀与铀矿石矿物学之间的关系，探讨了微生物性质、矿石性质、温度、pH、离子浓度、通气量、培养基、光线、介质的电位、催化剂等对细菌浸矿的影响。     

某高氟铀矿石浸矿菌活性匹配试验研究

选择两个不同的菌群(B3mYP1Q和05B)分别对同一高氟铀矿石进行了微生物浸铀试验。通过对各个浸出阶段数据的分析、对比,选出了对高氟铀矿石具有较强适应能力和较好浸出效果的最佳耐氟菌群和最佳工艺参数。结果表明,B3mYP1Q菌群的浸铀效果较好,铀浸出率达到97.99%。     

低品位铀矿石微生物柱浸试验

对某低品位铀矿石进行了不同喷淋条件的微生物柱浸试验。结果表明,试验用混合菌群对目标铀矿石具有较强适应性,浸出周期172d,菌浸期间5%和10%喷淋量条件下渣计平均浸出率分别为87.70%和88.53%,耗酸率分别为5.36%和5.37%。菌浸阶段采用较大喷淋量可提高浸出率,但液固比会显著增加,综合成本相应提高。因此,喷淋量的选择应综合考虑铀资源回收率与浸出成本。     

某铀矿石微生物柱浸翻柱对比试验

以某铀矿堆浸生产线的矿石为原料,考察微生物柱浸翻柱方式对铀浸出率的影响。结果表明,经过113天试验,两柱液计累计铀浸出率分别为80.62%和76.49%,渣计铀浸出率分别为88.67%和85.24%,耗酸率分别为9.17%和9.04%。在酸化阶段提前翻柱可有效减轻泥化、板结现象,促进铀的浸出。     

外源Fe2+浓度及矿物粒径对生物浸铀的影响

为改善以往生物浸铀效率不高的缺陷,通过添加外源Fe2+及改变矿物粒径来提高生物对铀的浸出率。研究结果表明：外源Fe2+浓度分别为0、0.5、1.0和2.0 g/L时,铀浸出率分别为87.34%、88.27%、91.23%、89.13%,当浸出体系中Fe2+浓度为1.0 g/L时,铀矿石会产生部分溶解且表面粗糙孔隙明显,有利于铀的浸出,溶浸液中存在适量的Fe2+对生物浸铀的能力具有提升效果。另外,外源Fe2+对铀矿生物浸出符合固体产物层缩核模型,浸出过程主要受扩散控制。当粒径＜- mm和-5 mm时铀浸出率分别为91.23%和83.70%,矿物粒径适当减小可增大颗粒比表面积,同样利于铀的浸出。     

Microbially Assisted Leaching of Uranium—A Review

Due to depletion of high-grade deposits of uranium and generation of large quantities of tailings produced by mining and metallurgical activities, there is a need to find an economical way to recover uranium from low-grade deposits and secondary resources. Bioleaching of uranium from the ores, minerals, and wastes in heap and dumps, besides in-situ biodissolution processes, is rapidly expanding globally, and its economic values may exceed that of the underground mining. The biodissolution of uranium is a consequence of hydrometallurgical treatment of ore with microbial intervention. Uranium bioleaching is mainly driven by the combined action of Fe(III) and the protons that are produced by the activity of chemolithotrophic micro-organisms which use either iron or sulfur as their energy source for their growth. In this review, an attempt has been made to understand the process of bioleaching of uranium while deliberating on mechanism as to whether the reactions are direct or indirect and the role of micro-organisms, besides the types and effectiveness of processes by which uranium is extracted from its ores on bench/industrial/large scale. The processes developed or in vogue for bioleaching of uranium are described in some detail, along with recent initiatives.     

生物堆浸后期清水洗堆对浸铀的影响

对即将出堆的六个铀矿生物浸出柱,采用不同时间间隔的清水喷淋洗堆,并获取最佳的洗堆工艺参数。结果表明,矿堆尾期连续喷淋10天清水,对pH的提高效果明显,并且可以浸出0.6%左右的铀金属,使浸出液中的铀浓度降低到10mg/L。     

细菌接种量对铀生物浸出的影响

以某难处理铀矿石为原料,开展了不同细菌接种量对铀生物浸出的影响研究。在相同浸出条件下,经84h浸出,5%、10%、20%和30%细菌接种量的铀浸出率分别为50.46%、56.42%、62.38%和67.05%,细菌接种量越大,铀浸出率也越高。在铀矿生物浸出工艺中,可以通过控制细菌接种量来获得适宜的浸铀效率。     

浸矿微生物与矿物相互作用的研究方法与技术

深入研究和理解浸矿微生物与矿物之间的相互作用机制对于提高金属浸出效率及控制酸性矿坑水的形成是必须的.研究浸矿微生物与矿物之间的相互作用过程中,各种理论方法和检测探测技术起到了决定性的作用.为了使各种方法技术更加深入地应用于研究中,文中概述了研究浸矿微生物-矿物相互作用的物理化学方法,表面成分检测方法以及微观形貌探测技术,并指出各种研究方法技术的结合是更好地探测浸矿微生物-矿物相互作用的发展方向.     

某砂岩型铀矿床矿石微生物浸出试验

对某砂岩型铀矿床的矿石进行了不同酸度和Fe~(3+)浓度的微生物浸出试验,以及与酸法浸出(H_2SO_4浓度5 g/L)的对比试验。结果表明,微生物浸铀在4 g/L酸度、2 g/L Fe~(3+)条件下铀浸出率最高(96.43%),比酸法浸出率高27%;微生物溶浸时Fe~(3+)浓度超过2 g/L对浸铀没有明显的提升作用。