嗜酸氧化亚铁硫杆菌在沥青铀矿石浸出中的作用

为了研究沥青铀矿石的细菌浸出机理,设计了有菌有铁、有菌无铁及无菌无铁3种矿粉浸出试验及有菌无铁、无菌无铁两种试块浸出试验,检测了矿粉浸出体系中细菌的浓度、pH值、Eh、亚铁离子浓度、总铁离子浓度及铀浓度的变化,分析了浸出尾渣中O、Mg、K、P、S、Fe、U等元素的含量,观测了浸出前后试块表面形貌的变化。结果表明,在沥青铀矿石浸出过程中,嗜酸氧化亚铁硫杆菌可以高效氧化浸出体系中的亚铁、还原态硫及元素硫,使得浸出体系中的Eh升高和pH值降低;有菌有铁浸出体系中,高浓度的细菌、高浓度的铁、低pH值和高Eh可加速铀矿石的浸出和提高铀矿石的浸出率;有菌无铁浸出体系中,即使总铁离子浓度很低,但由于有细菌的存在,同样可以加速铀矿石的浸出和提高铀矿石的浸出率。有菌无铁的试块浸出中,试块表面出现了许多溶蚀坑,这表明细菌对铀矿石具有直接氧化作用。     

铀矿石化学浸出与细菌浸出沉淀产物的比较

为了研究细菌在铀矿石细菌浸出中的作用及产物,设计了Fe~(2+)浓度分别为2.01和4.63g/L的化学浸出和细菌浸出4种矿粉实验与Fe~(2+)浓度为4.63g/L的化学浸出和细菌浸出2种矿块实验.监测了矿粉浸出体系中pH值、Eh值及铀浓度随时间的变化,并对铀矿石化学浸出和细菌浸出的矿块表面形貌、元素及矿物组成进行了分析.结果表明,在4种矿粉浸出体系中,Fe~(2+)浓度分别为2.01和4.63g/L的化学浸出铀矿石浸出率分别为64.86%和69.13%,细菌浸出浸出率分别为94.35%和92.80%.试块化学浸出后表面主要为硅酸盐类矿物,细菌浸出后表面主要是黄钾铁矾类矿物.细菌浸出体系中含适量铁可有效降低沉淀量,提高浸出率.     

富铁菌液浸出硫化铜精矿中砷的实验初探

以含砷2.5%的硫化铜精矿为原料，采用含Fe浓度较高的细菌驯化后液为浸出剂浸出矿中的As、Cu元素，研究了浸出过程中浸出剂pH值、精矿粒度、初始Fe3+浓度、液固比、温度、时间、细菌生长情况等因素对浸出率的影响. 结果表明，精矿粒度范围50~75 mm、浸出剂的初始Fe3+浓度5.0~30.0 g/L、液固比20:1~30:1、浸出时间10 d左右、体系初始pH值1.5左右、温度30℃时，浸出效果较好，As与Cu2+的最高浸出率分别达到52.16%和30%；通过含菌和纯化学氧化的对比浸出实验，发现细菌的存在改善了浸出效果，提高了浸出率.     

Fe2(SO4)3溶液细菌辅助浸出高砷金精矿

利用摇瓶实验对纯Fe2(SO4)3溶液浸出高砷金精矿进行了研究,考察了温度及Fe3+浓度的影响,并与细菌直接浸矿进行了对比. 同时,在Fe2(SO4)3溶液中加入高密度嗜中温氧化亚铁硫杆菌、嗜中温氧化硫硫杆菌、中度嗜热西伯利亚硫杆菌,考察其对Fe2(SO4)3溶液的辅助浸出作用. 结果表明,Fe3+溶液化学浸出可迅速溶解高砷金精矿,随温度升高,浸出率先升后降,80℃时达最大;浸出前期Fe3+浓度的积累对浸出速率影响不大,初始Fe3+浓度越高As的浸出率越高,但当Fe3+浓度高于40 g/L,由于沉淀严重,浸出率降低;连续浸出情况下,Fe3+浓度可维持恒定,10 g/L的Fe3+可保持较快的矿物浸出速率. 对照实验表明,较高的矿浆浓度对浸矿菌生长繁殖有显著影响. 高密度浸矿菌可维持Fe2(SO4)3溶液中较高的Fe3+浓度并及时消除反应产生的S层的阻碍,有利于Fe2(SO4)3溶液对矿物的浸出.     

一株中等嗜热菌的生长和对Fe2＋的氧化

针对由某热泉分离得到的一株中等嗜热菌,研究了不同温度、元素硫、pH值、初始亚铁和铁离子浓度等条件对该菌的生长速度及其对Fe2＋氧化能力的影响,结果表明该菌适宜的生长条件为,温度50℃-55℃、pH1.5,初始Fe2＋浓度0.08-0.16mol/L,初始Fe3＋浓度0.08-0.16mol/L,此时细菌的生长速度较快,10d后Fe2＋的氧化率为87%-99%,该中等嗜热菌对Fe3＋的良好氧化能力显示出其在生物浸矿中的应用潜力。     

酸法浸铀与生物浸铀浸泡试验的对比研究

近年来,生物技术在我国低品位砂岩型铀矿及老采区残留难浸铀矿的开发研究已开始起步。凭借生物浸铀具有的氧化性强、浸出液铀浓度及浸出率高等特点而成为开采该类铀矿的重要手段。文章以新疆某砂岩型难浸铀矿石浸泡浸出试验为例,系统开展了不同酸度条件下酸法浸出及不同Fe3+浓度条件下细菌浸铀试验。试验结果表明,生物浸铀在浸出液平均铀浓度、铀浸出率及浸出量等方面均高于酸法试验结果。     

铁闪锌矿细菌浸出过程中亚铁和细菌初始浓度的影响

利用摇瓶浸出研究了氧化亚铁硫杆菌在35℃下生物浸出铁闪锌矿的过程,探讨了铁含量和细菌接种量等因素对细菌在矿浆中的生长以及对锌浸出的影响,并对细菌浸出铁闪锌矿的机理进行了分析. 发现在不添加铁的情况下,即使细菌接种量达到40 mL,矿浆的氧化还原电位提高仍然非常缓慢,细菌无法在矿浆中正常生长,证明不存在直接浸出;而在添加FeSO4×7H2O的矿浆中,随接种量的增加细菌浸出铁闪锌矿的速度加快. 结果表明,铁闪锌矿的浸出需要一定量的Fe3+作为氧化浸出剂以提高浸出速度,因此必须预先添加部分Fe2+作为细菌氧化生成Fe3+的来源. 通过分析浸出过程中矿浆Eh和铁浓度的变化,认为Eh的高低与细菌浸出速度直接相关. 并且根据实验和电镜分析证明氧化亚铁浸出铁闪锌矿的过程是pH值上升的耗酸过程.     

温度、pH值对浸铀细菌批式培养的影响研究

微生物浸铀技术中,细菌的培养是非常重要的一部分。在细菌的培养过程中,pH值、温度是非常重要的两个因素,通过不同温度、pH值下细菌Fe2+氧化速率的对比研究,探讨细菌生长过程中温度、pH值对其影响规律,研究结果表明细菌Fe2+氧化速率随温度、pH值的增高而增加,研究成果可以为细菌批式培养提供实验依据。     

氧化亚铁硫杆菌浸出镍黄铁矿机理的初步分析

对生物浸出镍黄铁矿的过程进行了研究,得到以下一些结论：(1) 吸附在矿物表面的细菌对矿物的溶解起着最重要的作用,溶液中游离菌的作用较小,而Fe3+对镍黄铁矿的化学溶解作用较弱;(2) Fe2+主要是被溶液中的游离菌氧化的;(3) 硫的不完全氧化将导致溶液pH的升高.     

耐低pH的氧化亚铁硫杆菌选育及其氧化硫酸亚铁的初步研究

低pH条件下高效氧化硫酸亚铁的氧化亚铁硫杆菌的选育是两步法生物浸出工艺应用的前提条件. 本文经定向培育和连续培养筛选得到pH为1.7~2.0条件下氧化硫酸亚铁的氧化亚铁硫杆菌驯化菌，其氧化硫酸亚铁的最适pH值由原来的2.0~3.0下降到1.7~2.0，在初始pH为1.7条件下培养48 h后，9K培养基中Fe2+氧化率从13.1%提高到85%. 动力学研究结果表明，该菌在250 ml摇瓶中装量100 ml、接种量10%、起始pH=1.7、温度31℃、转速120 r/min的优化条件下培养52 h后，9K培养基中Fe2+氧化率在98%以上，对数期的细菌比生长速率为0.0635 h-1,与出发菌株相近. 该菌有望用于两步法生物浸出矿物的新工艺.     

营养物对氧化亚铁硫杆菌浸出含镍磁黄铁矿的影响

研究了 Ｆｅ２＋、 ＮＨ４＋和葡萄糖对氧化亚铁硫杆菌（Ｔ．ｆｓ）浸出合镍磁黄铁矿的影响,实验结果表明,加入适量的 Ｆｅ２＋或ＮＨ４＋能明显提高镍、铜和钴的浸出率;一定量的葡萄糖会抑制镍和钻的浸出,而促进镁的浸出,但对铜的浸出无明显影响。分析实验结果指出,镍的浸出是细菌与矿物的直接作用和 Ｆｅ３＋与矿物的间接作用两者的结果, Ｆｅ３＋对铜的浸出无明显影响,而镁的浸出则与浸出液的酸度有关。     

PCR-测序法分析铀生物堆浸过程中微生物群落结构变化特征

文章采用PCR-直接测序法研究了铀生物堆浸不同浸铀阶段(前期酸化、酸化、前期菌液淋洗、菌液浸铀)微生物群落结构的变化。采用试剂盒法提取了矿石样品中宏基因组DNA,以细菌的16S rDNA通用引物27F/1492R扩增16S rDNA片段,建立16S rDNA克隆文库。从每个处理结果中筛选100个阳性克隆,阳性克隆子直接送测序,用NCBI Blastn程序进行基因数据比对分析,结果表明:从前期酸化阶段到菌液浸出阶段,菌落多样性呈减弱趋势,对浸铀有直接或间接作用的嗜酸性微生物:嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)、嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)等的含量呈增加趋势。在菌液浸出阶段,pH值低于最小值1.8时,细菌多样性较高,对浸铀有直接或间接作用的嗜酸性微生物丰度较低。说明嗜酸性微生物对铀的浸出可能有重要作用,生物堆浸过程中需要严格调控pH值。     

高铁煤矸石酸浸液合成氧化铁红的实验研究

以高铁煤矸石为原料,先用硫酸酸浸的方法获得含有铝离子的硫酸铁溶液;采用分步沉淀的方法,使Fe3+完全转化为氢氧化铁凝胶而与Al³⁺分离;再将获得的氢氧化铁凝胶烘干后高温煅烧;最后将煅烧产物磨粉过筛,获得了氧化铁红。确定了合成氧化铁红的工艺条件是：酸浸液中铁离子的浓度为0.31 mol/L;分离Fe³⁺与Al³⁺时,氢氧化钠溶液的浓度为1 mol/L,且控制终点pH在3.0左右;干凝胶焙烧温度为800 ℃,时间为60 min。XRD及化学分析结果表明：所得产物为氧化铁红,符合GB/T 1863-2008《氧化铁颜料》的相关要求。     

黑曲霉产有机酸浸出铀矿石的影响因素

为了解培养基种类、培养温度和pH值等因素对黑曲霉产生的混合有机酸浸出铀矿石的影响,从铀矿山水样中分离、纯化得到了一株真菌--黑曲霉,应用马铃薯-蔗糖培养基（potato sucrose agar,PSA）和葡萄糖-玉米浆培养基(dextrose corn syrup,PCS)进行黑曲霉培养,获得了不同培养温度下产生的pH值不同的黑曲霉产混合有机酸,并将之作为浸出剂用于浸铀实验研究。研究表明,黑曲霉产生的有机酸的主要组分为草酸和柠檬酸等有机酸,培养基种类的不同会影响黑曲霉所产有机酸的浸铀效果,采用PSA培养基培养的黑曲霉产生的有机酸浸铀效果更好（p<0.05）。培养温度和混合有机酸的pH值也会对黑曲霉代谢产物的铀浸出率有显著性影响（p<0.05）,且二者具有交互效应,pH值对铀浸出率的影响相对较大。应用PSA培养基时,最佳培养温度为25℃,最佳代谢产物pH值为2.3;应用PCS培养基时,最佳培养温度为30℃,最佳混合有机酸pH值为2.0。培养基种类、温度和pH值主要通过改变黑曲霉产生的有机酸的成分和含量对铀浸出率产生影响。     

Ag+对含砷金精矿生物浸出的影响

研究了Ag+对含砷金精矿生物浸出的影响,测量了浸出液中铁、银、砷浓度及氧化还原电位(Eh)的变化,考察了Ag+对细菌密度的影响,并对浸渣进行了光谱表征. 结果表明,Ag+对含砷金精矿的生物浸出有一定的促进作用且在高浓度Fe3+条件下催化作用明显;低Ag+浓度下含砷金精矿的生物浸出率提高约10%,但Ag+浓度过高将影响细菌生长,导致浸出速率下降. Ag+催化含砷金精矿生物浸出是Ag+取代矿物表面的砷并生成Ag2S,之后被Fe3+氧化分解,重新产生Ag+,从而加速矿物的氧化分解.