Investigation of the attachment of Thiobacillus ferrooxidans to mineral sulfides using scanning electron microscopy analysis

Thiobacillus ferrooxidans is a facultatively aerobic bacteria which catalyses the oxidation of inorganic substrates; in particular mineral sulfides.The mechanism(s) for the oxidation of mineral sulfides is not completely understood. The direct oxidation mechanism involves the attachment of bacteria to the mineral surface. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to investigate the surface erosion of three mineral sulfide samples by the attachment of Thiobacillus ferrooxidans (DSM 583). The mineral samples; Pyrite, a chalcopyrite concentrate ('termed Chalconc) and a sample containing arsenopyrite and loellingite (FeAs₂) (termed Arsenoconc) were all mounted in resin blocks and following the addition of T.ferrooxidans the particles exhibited varying degrees of surface erosion. Erosion patterns on the surface of minerals from the chalconc and arsenoconc samples appeared to follow the crystallographic structure of the mineral species. However, no apparent erosion patterns were observed on the pyrite sample. In addition, elemental sulfur was found deposited on the surfaces of each mineral sample. Chalopyrite in the Chalconc sample exhibited preferential erosion compared with the pyrite and indicated the electrochemical nobility of pyrite. In addition, during the oxidation of the Arsenoconc sample, loellingite was seen to be have been significantly more oxidised than the arsenopyrite.The observations from the SEM suggested a greater involvement of the indirect oxidation mechanism which utilises the oxidant ferric iron than direct bacterial attachment.     

氧化亚铁硫杆菌发酵的研究

通过对氧化亚铁硫杆菌进行单因素发酵试验,确定其优化培养基成份为(NH4)2SO40.2%,K2HPO40.07%,MgSO4·7H2O 0.07%,KCl 0.014%,Ca(NO3)2 0.001%,FeSO4·7H2O 4.44%,pH=2～3.并对发酵过程中生成的沉淀物质进行X粉末衍射分析,得出沉淀物的主要成分是NH4Fe3(SO4)2(OH)6.     

氧化亚铁硫杆菌耐酸耐氟紫外线诱变的研究

以氧化亚铁硫杆菌作为出发菌,经紫外线诱变,考察不同诱变时间对氧化亚铁硫杆菌耐酸和耐氟性能的影响.试验结果表明,经45～60 min的紫外线处理,菌株对酸的耐受性增强到pH值为1.2,对氟离子的耐受性达到0.6 g/L.     

脱硫微生物氧化亚铁硫杆菌遗传特性的分子生物学试验

利用现代生物学研究方法和手段,对煤系与非煤系氧化亚铁硫杆菌的遗传特性进行了质粒抽提和琼脂糖凝胶电泳等分子生物学水平的基础性探索试验,对于质粒在硫杆菌中普遍存在的观点提出了质疑.研究结果表明,氧化亚铁硫杆菌对Fe²⁺,S等的氧化能力可能只是与拟核染色体DNA有关,而氧化亚铁硫杆菌的遗传物质就是拟核染色体DNA.     

适应铀矿石的耐极低pH值氧化亚铁硫杆菌的诱变育种

从我国最大的集采—选—冶为一体的“721矿”铀矿石中分离富集出具强适应性的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans,T.f),其最适pH值为2. 0。利用紫外线诱变法处理,经定向筛选获得一株可在pH1. 2条件下快速生长,甚至可在pH0. 9、0. 6的条件下生长的突变株,经过多代培养其氧化活性稳定,可直接用于铀矿石的生物浸出。     

难处理含砷金精矿的生物预氧化—硫脲浸金工艺研究

本文用氧化亚铁硫杆菌（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ）对含砷金精矿进行了氧化预处理脱砷实验，脱砷率达９８％。生物浸渣用ＳＯ２－硫脲浸取体系浸出金，不仅降低了硫脲用量，而且缩短了浸出时间，金的浸出率达９５％以上。该工艺具有广阔的应用前景。     

Studies on effect of Cu(II) on growth of Thiobacillus ferrooxidans using series piezoelectric quartz crystal

The kinetics of Thiobacillus ferrooxidans growth was studied using series piezoelectric quartz crystal (SPQC). Cupric ion accelerates the growth of T.ferrooxidans, copper promoting the protein enzyme of T.ferrooxidans, rusticyanin, to form over the range of cupric ion concentration studied. The reaction order of cupric ion in accelerating the bacterial growth is 0.067. The apparent reaction activation energy of the bacterial growth decreases from 25.56 kJ/mol to 18.32 kJ/mol with the addition of 10 mg/l Cu(II) to the bacterial growth solution of pH 2.0 at initial inoculum of 10%.     

七星矿煤样不同粒度在不同温度下的耗氧特性研究

通过对七星煤矿煤样的程序升温实验,可测定不同温度时不同粒度煤样的氧气消耗量,研究发现不同粒度煤样的耗氧速度随温度的变化关系比较好的符合指数函数关系,拟合不同煤样的实验数据得出了煤样的耗氧速度与温度的函数关系,揭示出了煤样耗氧速度与温度的内在关系,为研究煤的氧化特性,煤的自燃特性提供了参考,为煤矿预防煤层的自燃发火灾害提供了帮助。     

基于封闭耗氧实验的窒熄带氧临界体积分数研究

为更准确划分采空区自燃带与窒熄带,提出根据不同煤质的耗氧特点,用封闭耗氧实验确定采空区窒熄带临界氧气体积分数的新方法。在采空区煤自燃氧化升温热平衡条件下,分析煤自燃的耗氧速度、氧气体积分数和氧化放热的一致性特征,利用研制的煤样封闭耗氧实验装置,采集煤氧化实验过程中氧气体积分数呈衰减变化的连续检测数据,由数据变化曲线求氧气体积分数变化差商,获得煤在不同氧气体积分数下的耗氧速度,建立耗氧速度与氧气体积分数的量化关系,即γ-c(τ)图,由此确定窒熄临界氧气体积分数。分别对不同煤样做实验测定,得出长平矿3号煤层(无烟煤)窒熄带临界氧气体积分数为14.2%,九道岭矿4号煤层(烟煤)的窒熄带临界氧气体积分数为6.8%,晓南矿7号煤层烟煤的窒熄带临界氧气体积分数为8.2%。新方法按不同的煤种和煤质,依据各自不同的耗氧特性,来确定自燃带与窒熄带的划界标准,且与工程实际相符合。     

氧化亚铁硫杆菌的菌落分离研究

以琼脂为凝固剂 ,研究了亚铁含量、磷酸盐含量、p H值、添加硫氰酸钾对氧化亚铁硫杆菌菌落产生的影响和细菌的再培养。结果表明培养基能否有效供给酸耗用酸 ,使凝固剂不被酸降解 (胨化 ) ,使细菌能够稳定固着生长、繁殖是菌落产生的关键条件。控制好这些条件 ,可以使菌落数量比 9K固体培养基提高近两个数量级     

水中化学耗氧量的测定方法之探索

根据龙口矿区地下水的特性,结合行业标准MT/T 369《煤矿水中化学耗氧量的测定方法》,经大量科学试验探索了测定龙口矿区水样最佳的准确测定方法.     

自燃采空区耗氧-升温的区域分布特征

联立求解采空区非线性渗流、多组分气体弥散和温度场,用表征温度(数值解）表达自燃程度和氧化区域分布特征,同时考虑垮落层位上氧化的非均匀性、工作面推进度和动态边界等各影响因素.在考虑升温情况下,采空区自燃“三带”划分方法与表征温度场方法具有一致性,温度场方法表达更具体.计算得到,虽然主自燃危险区处在上游进风侧,但因垮落层位的耗氧差异,在回风边界处(上、下双层流汇流）也可能形成局部高氧浓度区.在“定向漏风供氧-煤耗氧-工作面推进”三者综合作用下,激烈氧化升温带位于高温区的前沿,形成趋于平衡的升温分布区;最高升温点处在氧浓度分布低值区.随着高温区的强烈耗氧和工作面推进移动,高氧区与高温区的分离趋势加大.     

磁黄铁矿和黄铁矿的生物浸出研究

研究了磁黄铁矿和黄铁矿的细菌浸出脱硫。研究表明, 酸性溶液中磁黄铁矿比黄铁矿更容易溶解, 其浸出脱硫率比黄铁矿的高。细菌的氧化作用使磁黄铁矿和黄铁矿的脱硫率明显升高, 且随浸出时间的增长,脱硫速度也明显加快。磁黄铁矿细菌浸出的最大脱硫率达65.65%, 比无菌浸出时提高了23.57个百分点; 而黄铁矿细菌浸出的脱硫率最高达50.49%, 比无菌浸出时提高了17.29个百分点。生物浸出磁黄铁矿的过程中存在细菌的直接作用。     

地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧耗氧速率的计算

运用过量空气系数、动力学反应和供氧的时间尺度,分析了地下煤火不同温度阶段的燃烧状态。在高温阶段,地下煤火燃烧反应速率很快,巷道和裂隙漏风所供给的氧含量不能满足煤体燃烧所需的氧含量,煤体燃烧耗氧速率受控于氧气供给速率,地下煤火处于贫氧不完全燃烧阶段。根据S.Krishnaswamy提出的单颗煤粒动力学反应-扩散模型,推导了地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧状态下耗氧速率计算式,并运用案例数值模拟分析和验证了该计算式。结果表明,该式能有效地估算地下煤火高温阶段受控于供氧速率的耗氧速率。     

烟煤持续耗氧过程中自由基变化规律研究

为了研究煤持续耗氧过程中自由基变化规律,选取4种不同变质程度的烟煤,采用电子顺磁共振仪,研究了在变温条件下不同烟煤从富氧到贫氧的持续耗氧过程中自由基的变化规律。实验结果表明:常温下随着煤变质程度的增加,煤中自由基的种类和浓度减少,自由基的对称性增大;随着煤粒径的减小,煤中自由基浓度增大,种类不变,对称性呈波动变化;粒径分布对煤中自由基、浓度、种类和对称性具有较大影响;当温度不断升高,氧气供给不断减小的情况下,煤中自由基浓度则有增有减,而自由基种类和对称性都呈下降趋势,不同煤种随温度变化的持续耗氧规律有所不同。     

氧化亚铁硫杆菌筛选及基质中Fe2+氧化研究

用液体、固体培养基交替培养的方法从某矿酸性矿坑水中得到一株氧化亚铁硫杆菌,研究了不同初始Fe2 浓度对该菌氧化速率的影响,同时还研究了初始pH值与初始Fe2 浓度对培养过程中沉淀产生的影响。结果表明:初始Fe2 的浓度为9.05 g/L,pH值为2.0左右是减少沉淀产生和发挥细菌氧化活性的最佳条件。     

煤炭自燃过程中耗氧速率与温度耦合研究

通过对采集煤样进行热解试验,用气相色谱仪测定了试验煤样在不同热解温度下氧气的含量,分析了氧气随温度变化规律,得出耗氧速率与温度的数量关系,用于判定煤炭自燃的阶段,为科学控制煤炭自燃、防止煤炭自燃的发生提供决策依据.     

氧化亚铁硫杆菌培养条件的优化

氧化亚铁硫杆菌生长代谢影响因素有很多,本试验主要对温度、pH、培养基的量以及接种量进行研究,同时也研究了不同氮源及能源条件对菌生长的影响,确定出氧化亚铁硫杆菌的最佳培养条件为温度28℃,pH=2.0,装液量为100mL(250mL锥形瓶),接种量为10%,最容易利用的能源物质是FeSO4,氮源是硫酸铵。     

主成分分析与BP神经网络在煤耗氧速度预测中的应用

结合主成分分析与神经网络的优点,提出了主成分分析与神经网络相结合的煤耗氧速度预测模型.采用主成分分析法对原始输入变量进行预处理,选择输入变量的主成分作为神经网络输入,一方面减少了输入变量的维数,消除了各输入变量的相关性;另一方面提高了网络的收敛性和稳定性,同时也简化了网络的结构.通过实例验证,基于主成分的神经网络比一般神经网络训练精度更高,学习时间更短,预测效果更优.     

氧化亚铁硫杆菌的驯化与诱变选育

以高含量的硫化物金精矿为驯化介质 ,将驯化后的氧化亚铁硫杆菌 (T.f菌 )用紫外线、微波作为诱变剂进行选育 ,经过诱变选育的 T.f菌的氧化活性由未被驯化、诱变前的 0 .0 7g/L· h提高到 3.18g/L·h;氧化活性提高了 4 0多倍 ,有效地提高了氧化亚铁硫杆菌对硫化物的氧化分解能力 ,为优势浸矿菌种的选育提供了简便、有效的育种手段