微生物在矿物浮选中的应用及作用机理研究进展

生物浮选是利用微生物及其代谢产物，选择性调控矿物表面物理化学性质，使有用矿物与脉石矿物浮选分离的一种选矿方法。从浮选微生物的种类、微生物与矿物相互作用的机理以及微生物在有色金属、 铁矿和煤炭浮选中的应用等方面总结了近年来微生物在浮选中应用方面的研究工作，重点从微生物与矿物的吸附、矿物表面化学反应和微生物细胞表面化学等方面来阐述微生物对改变矿物表面性质的影响机制。指出 所报道的生物浮选多是根据经验发展起来的，或侧重于特定的生物方面，或侧重于浮选指标。尽管在润湿性、动电位、红外光谱、基于DLVO理论的计算等一些矿物表面性质表征上已有一定的积累，但关于生物、浮选 药剂及矿物三者之间交互作用的理解仍然是不清楚的。针对微生物和矿石种类的多样性，基于知识的设计、调控微生物-矿物界面行为来解决浮选过程中的问题，或将是未来的努力方向。     

矿物资源加工中的微生物技术

微生物技术可广泛应用于矿物加工领域,微生物的存在可使硫化矿物、碳酸盐类矿物分解,从而浸出金属离子;微生物可改变矿物表面性能,从而影响矿物的可浮性,在适宜环境下的微生物预处理,有望实现从混合矿的分选及煤的脱硫;微生物代谢会产生多糖、多肽等有机物,对细粒矿物均具有絮凝作用;微生物还可以通过细胞黏合及细胞外多聚物的沉淀、螯合、积聚等作用富集水溶液中的金属、非金属离子.本文从矿物的生物冶金、生物浮选、生物絮凝、矿物加工废水中有机物的生物降解及有害重金属离子的生物吸附等几个方面,论述了微生物技术在矿物加工领域的应用,并简要论述了上述过程的作用机理.     

矿物的微生物诱导浮选和絮凝:前景和挑战

最近已经了解到不同微生物在不同矿物表面化学性质变化中起着重要作用.例如,矿质化学营养细菌(如嗜酸的氧化亚铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌)可急剧地改变一些硫化矿物(如黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿和毒砂)的表面化学组成.异养细菌(如Paenibacillus polymaxy(多粘芽胞杆菌))也可改变氧化矿物(赤铁矿、氧化铝、二氧化硅、高岭石和方解石)的动电性质.在选矿(即选择性浮选和选择性絮凝)中应用矿物与细菌的相互作用是有好处的.与生物浸出不同,细菌诱导选矿借助矿物-溶液-细菌界面上快速发生的界面反应,这种作用是由在分离的水介质中的表面化学变化引起的.本文叙述了嗜酸的矿质化学细菌(如氧化亚铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌)和嗜中性的异养细菌(如Paenibacillus polymaxy在硫化矿物和氧化矿物分选所起的作用.根据可能的机理讨论了细菌细胞和代谢产物(如生物蛋白质和外多糖)在改变矿物表面化学组成中所起的作用.还说明了在矿物分选中所用的生物药剂.概括了细菌诱导选矿的工业应用前景和未来的挑战.     

矿物微生物诱导浮选和絮凝

矿物与微生物作用会使矿物的表面化学性质发生很大变化。例如，矿质化学营养细菌(氧化亚铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌)可使黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等硫化矿物表面化学性质发生很大变化。杆菌类异养细菌可以改变赤铁矿、氧化铝、二氧化硅、高岭石和方解石等氧化矿物的动电性质。微生物与矿物之间的作用通过选择性生物浸出已用于选矿中。与生物浸出法不同。细菌诱导选矿法涉及到矿物一溶液一细菌界面之问的表面现象，并且在该过程中，表面化学变化在几分钟之内在水介质中发生。在本文中说明了嗜酸的矿质化学营养细菌(硫氧化硫杆菌)和嗜中性的异养细菌(多黏芽胞杆菌)在氧化矿物和硫化矿物选矿中的作用。从细菌作用对矿物表面疏水性和亲水性影响出发，概述了细菌在氧化矿物和硫化矿物上的附着机理。讨论了细菌细胞及其代谢物(生物蛋白质和外多糖)对硫化矿物(闪锌矿和方铅矿)及氧化矿物(赤铁矿、氧化铝和方解石)表面性质改变中的作用。在细菌对矿物基质驯服以后，可以得到对矿物具有特效性的生物药剂。     

微生物技术与21世纪矿产资源开发

矿物微生物技术是利用微生物的生理机能或代谢产物的作用来改善矿物加工过程的一项技术,具有效率高、成本低、能耗少、污染小等优点。本文根据微生物矿物技术的特点,从金属矿物的浸出、非金属矿物的提纯以及工业废水中的金属回收三个方法,阐述了微生物矿物技术在２１世纪矿产资源开发中的应用前景。     

煤泥浮选体系微生物影响研究进展

原煤中有大量土著微生物,进入浮选体系中与生产用水中的微生物随着水循环富集或死亡,其群落结构变化会对浮选效果产生影响.本文综述了微生物浮选、矿山生物治理以及矿物加工过程中微生物群落演变等方面的研究现状,阐明微生物在煤浮选中的重要影响,寻找现有研究中的共性与差异、空白与瓶颈,对未来做出展望.得出以下结论:①近几十年来对微生物浮选的长足研究可以很好地证实微生物会调控矿物及矸石的表面性质;②矿物也会影响着微生物的生长状况,随着微生物的富集或死亡,抑或是分泌物质的改变,都会影响煤浮选效果;③矿山废水的生物治理结果表明,微生物与浮选药剂之间的作用也不能忽视,一方面部分药剂可以为微生物提供碳源,另一方面微生物在药剂胁迫条件下,其生长和分泌特性都会发生改变;④对矿物加工过程中微生物群落演变的研究有助于筛选有利菌种,同时明晰不同条件下的优势种及其生长情况,对指导浮选过程具有重要意义.     

微生物选矿剂研究进展

随着人们环保意识的提高,对于选矿绿色环保发展的呼声日益强烈,传统选矿药剂无论是从来源的有限性、对环境的污染性还是从浮选效率方面,都难以满足要求。而微生物选矿剂因来源广泛、无毒、选择性好等优点,近年来得到越来越多的重视,并期望将其工业化以替代或部分替代化学药剂。本文结合国内外相关研究结果,概述了微生物在矿物絮凝剂、矿物浮选剂及微生物的代谢产物作为选矿剂等方面的应用研究进展,并对微生物选矿剂的作用机理及其发展趋势进行了总结与展望。     

微生物技术在矿物选冶过程中的研究进展

由于矿物逐渐被开采,优质矿物资源日益短缺,“贫、细、杂” 矿物的选别回收亟待解决,人们对选矿技术的要求越来越高。一些特殊的微生物本身或者其代谢物可以将矿物中的离子溶解出来,或者改变矿物的表面性质,并且,与传统选矿药剂和浸出剂相比,微生物具有成本较低,对后续环境污染小的优势,因此,微生物浮选和微生物冶金技术得到了快速的发展。本文介绍了国内外对微生物浸出、氧化、分解和微生物在矿物表面的吸附、化学反应及微生物细胞表面化学等方面的研究进展。      

微生物富集铀

微生物技术用于铀的富集和转化在水体的放射性污染控制上具有较好的实际应用前景。简单探讨了微生物富集铀的2种作用方式及影响因素,并在此基础上对微生物-核素相互作用的研究前景进行了展望。     

矿物分离用微生物及其培养条件实验设计

目前见诸报道的用于矿物分离的微生物有很多,本文总结了当前国内外矿物分离用微生物种类、作用于矿物的方式、应用等.鉴于矿物分离用微生物的培养成本较高及微生物的分离活性还有待提高,并且培养条件优化实验对实验设计要求很高,本文介绍了几种较好的实验设计方法并对其优缺点进行了比较.最后,本文介绍了微生物鉴定的方法及基本步骤.     

多相滤波的正交处理器与多相滤波器组信道化接收机的分析

对基于多相滤波的正交处理器和多相滤波器组信道化接收机进行了详细的研究。给出了该接收机的数学模型,并以四信道为例用MATLAB对其进行仿真分析。     

经典分子动力学模拟在矿物浮选研究中的应用

随着矿物浮选研究的深入发展以及计算机性能的不断提升,分子动力学模拟已逐渐成为研究矿物浮选的重要手段。经典分子动力学模拟可以从分子或原子层面展示矿物界面的相互作用,从微观角度研究浮选现象,深入分析矿物表面及界面相互作用,并为浮选药剂筛选和药剂分子设计提供理论依据。其在矿物浮选研究中的应用,主要包括在矿物表面结构、矿物与药剂相互作用,以及药剂筛选和药剂分子设计研究中的应用。      

原子力显微镜在矿物加工领域中的应用现状

介绍了原子力显微镜的工作原理,综述了原子力显微镜在矿物加工领域中的应用现状。基于原子力显微镜的原理和特点,认为原子力显微镜将成为未来矿物加工研究的有力工具,为研究矿物表面的结构,理解矿物与溶液之间以及矿物之间的作用过程,探讨矿物作用机理提供了新的途径。     

分散和凝聚理论在矿泥重选中的应用

本文从矿浆悬浮液聚散性和床面上的矿粒运动状态两个方面,对矿泥重选中由于表面电性增强而引起的界面力的影响进行了分析。计算表明,在不同条件下,矿粒与矿粒、矿拉与床面之间的相互作用势能对微细矿粒重选的影响十分明显。为了改善分选效果,必须使锡石与石英间的相互作用能垒增大,锡石与床面间的相互能垒尽可能小,石英与床面间的相互作用能垒尽可能大。矿浆pH适中以及矿浆中加入适量KF,对分选有利。     

纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用研究进展

阐述了微细粒矿物的分选现状,结合微细粒矿物浮选过程的理论研究进展,指出了提高微细粒矿物分选效率的关键因素是强化矿物颗粒与气泡之间的相互作用过程。以纳米气泡所产生的"纳米气泡桥毛细作用力"为切入点,讨论了纳米气泡强化微细粒矿物浮选的机制,同时介绍了纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用,并展望了纳米气泡在微细粒矿物浮选过程中的应用价值与发展前景。      

六偏磷酸钠在磷矿浮选中的应用及作用机理

磷矿石是磷化工生产的重要原料，在国民经济的发展中占有重要地位。磷矿石入选品位的降低、有用矿物与脉石矿物性质相似、矿物嵌布粒度过细等不利因素影响着磷矿选矿技术的发展。通过研究药剂与矿物之间的相互作用机理有助于改善矿物的选别效果，综述了磷矿石的重要性和浮选现状，着重研究了六偏磷酸钠在中低品位磷矿石浮选中的应用及作用机理。研究发现六偏磷酸钠在磷矿石浮选中有两个主要作用:一是六偏磷酸钠的加入会与捕收剂在磷灰石矿物表面形成竞争吸附，抑制捕收剂在磷灰石矿物表面的吸附，从而改变矿物的亲疏水性；二是六偏磷酸钠的加入会引起矿物表面电荷发生改变，使得矿物颗粒间相互作用力随之发生改变，增加矿物颗粒的分散性，从而优化矿物浮选条件。      

浮选药剂与矿物作用机理研究方法探讨

浮选过程中药剂与矿物的作用机理十分复杂,明确浮选药剂与矿物的作用机理可以为浮选药剂的分子设计提供理论指导。近年来通过试验研究及分析测试技术对浮选药剂与矿物表面作用的研究,取得了很多成果。总结了浮选药剂与矿物作用机理的研究方法,并介绍了几种主要研究方法的应用实例。单矿物试验、动电位、接触角、吸附量等方法可明确药剂与矿物的作用强度及矿物可浮性;通过IR、UV、XPS、SIMS、AES等手段可分析浮选药剂与矿物的作用方式;利用分子模拟技术可以从微观层面模拟药剂与矿物的作用过程,得出作用规律。借助各种研究测试方法为研究矿物表面的结构,理解矿物与浮选药剂之间作用过程,探讨作用机理提供了有力的工具。指出分子模拟技术必将广泛地应用于浮选药剂作用机理的研究中,在提高研究效率及新型浮选药剂的开发中起到重要作用。     

Determination of activity/selectivity ratio in physical and chemical adsorption of a reagent

Under discussion is the particle and bubble interaction in froth flotation. Water flow from an interlayer between a particle and a gas bubble under effect of hydrophobic component of wedging pressure is studied. It is assumed for a mineral to be extracted, that electrostatic interaction slightly influences the particle and bubble contingence and the liquid interlayer thinning. For this reason, particular attention is given to the effect exerted by mineral particle surface hydrophobicity on water flow rate from the interlayer. It is found that water flow rate under influence of hydrophobic component of wedging pressure is less than water flow rate under physical adsorption of a reagent. The authors hypothesize that hydrophobization creates areas on the mineral particle surface, where the reagent species active relative to gas–water interface attach in accordance with the polarity equalizing rule. Physically adsorbed reagent species pull out water from the interlayer after the interlayer rupture and, thus, remove the kinetic constraint of the particle–bubble attachment.     

方解石与共伴生矿物浮选交互影响研究进展北大核心

方解石与共伴生矿物常通过浮选方法分离,其分选效果取决于浮选药剂性能和矿物表面性质差异。然而,混合矿体系中矿物颗粒间存在交互作用,如异相凝聚或溶解组分吸附、迁移、反应等,影响高效浮选药剂选择性吸附和矿物间表面性质差异,是高效浮选药剂在实际矿石分选体系中失去选择性的一个重要原因,也是复杂矿石难以分选的一个重要因素。归纳综述了氧化物矿物、碳酸盐矿物和含钙盐类矿物与方解石浮选分离过程中的交互影响机制及调控方法,分析了含有方解石体系的矿物交互影响研究现状与发展趋势,为方解石与共伴生矿物高效浮选分离研究提供借鉴。     

菱镁矿与石英浮选分离的第一性原理研究

随着高品位菱镁矿资源的日益减少,低品位菱镁矿资源的开发具有越来越重要的意义。为了深入研究菱镁矿与石英的浮选分离机制,揭示菱镁矿、石英与浮选药剂的作用原理,本文利用第一性原理对菱镁矿与石英的表面性质进行研究,并模拟了矿物与药剂的相互作用,得出菱镁矿与石英的分离系数。研究结果表明,两种矿物表面电负性和态密度的差异直接影响其与药剂的相互作用。通过分析药剂与矿物作用后的分离系数,可以为浮选药剂的设计研发提供指导。