用细菌从铝硅酸盐矿物中浸出硅的工艺研究

采用单独摇瓶浸出、半连续浸出和连续浸出工艺的方式对硅酸盐细菌的浸矿能力作了一个较全面的对比试验.不同来源的硅酸盐菌株均能较好的从铝硅酸盐矿物中浸出硅,但它们的浸出能力存在较明显的差异,微生物浸出工艺表明,采用连续浸出工艺,细菌浸出矿样中硅的效果明显比单独摇瓶浸出与半连续浸出效果要好,且浸矿时间也大幅度的缩短.5种矿样在连续浸出工艺中硅的浸出率比单独摇瓶浸出平均高10个百分点左右,对矿物中的铝也有一定的活化作用,可以浸出供试矿样中6.5%～14.9%的铝,但远低于浸出的硅,可除去铝土矿中的硅,为该菌种在矿物加工和土壤微生物硅肥中的应用提供理论依据.     

硅酸盐矿物的硅酸盐细菌浸出工艺研究

采用5种硅酸盐细菌,对含不同硅酸盐矿物的5种矿样（包括铝土矿原矿和人工混合矿）进行细菌浸矿脱硅摇瓶试验和工艺试验。摇瓶试验表明：5种细菌均能较好地浸出矿样中的硅,但其中JXF-1菌的脱硅效果最好;细菌存活环境和硅酸盐矿物的晶格结构影响浸硅效果。工艺试验表明：连续浸出工艺的细菌浸硅效果明显优于摇瓶试验和半连续浸出工艺,并可将浸出时间缩短4 d;以JXF-F菌为浸矿细菌,以含2%蔗糖的阿什比基质矿物盐培养基为细菌培养液和浸出液,采用连续浸出工艺可从铝土矿原矿和含绿泥石人工混合矿获得铝硅比分别为12.53和17.74的精矿,硅浸出率分别达70.1%和83.6%。     

胶质芽孢杆菌JXF释硅特性研究

摇瓶单因素条件试验与正交试验结果表明,在pH7.2、矿浆浓度20%、温度30℃和细菌接种量15%的条件下,JXF菌种脱硅效果最好。细菌浸矿过程中,应尽量接种芽孢生成率较低时的细菌,试验表明细菌在培养的前4天,芽孢产生率低,活性高。单独摇瓶浸矿试验采用了四种不同的浸出方式,其中利用预先在含被浸矿样和蔗糖的培养基中培养的菌种,然后在有糖的培养基质中对矿样进行浸出,硅的浸出率最高,从各种矿样中浸出硅的范围为25.7%￣65.3%,比其它浸出方式高10%以上。而连续浸出工艺表明,JXF菌株的脱硅率在34.8%￣86.3%,且浸矿时间由7d缩短到5d。     

硅酸盐细菌JXF菌株浸矿脱硅条件研究

采用单独摇瓶浸出方法研究了影响硅酸盐细菌浸矿脱硅的各种条件,摇瓶试验表明,pH值、温度、摇瓶转速、装液量、接种量、浸矿时间、矿物种类、菌种特性均对硅酸盐细菌的脱硅效果有重要影响。在pH7.2、温度28℃、摇床转速200 r/min、500 mL锥型瓶的装液量100 mL、接种量3.8×106个/mL,浸出时间5~7 d情况下,JXF菌种浸矿脱硅效果最好。硅酸盐细菌JXF菌株对供试矿物的分解能力依次为绿泥石、高岭石、长石、石英。其中JXF-1菌株脱硅效果最好,可以浸出铝土矿原矿、绿泥石人工混合矿样中50.4%与65.3%的硅,而B.C菌株对该两种矿样的脱硅率仅分别为35.3%,48.2%。     

胶质芽孢杆菌JXF菌株代谢产物与脱硅作用研究

采用摇瓶振荡培养和电镜分析, 研究了胶质芽孢杆菌JXF菌株在发酵培养过程中产生代谢产物的种类、能力及其对钾长石中硅的浸出效果。结果表明, 在含有石英粉的培养基中, JXF菌株可合成有机酸、氨基酸、多糖等代谢产物并析释于发酵液中。发酵液中4种有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸)的含量随发酵时间延长逐渐降低, 说明细菌又以它们为营养物进行生长繁殖; 在不同发酵期JXF合成的氨基酸种类不同, 而无氮或含石英粉的培养基有利于细菌大量合成多糖类物质。代谢产物摇瓶浸矿试验表明, 有机酸、氨基酸、多糖等均具有配合矿物中各种金属离子的有机基团并有一定的酸溶作用, 均可破坏钾长石晶格结构, 并释放出其中的铝、硅。在浸出硅酸盐矿物时, 代谢产物具有协同作用, 三者的混合物的浸矿效果明显优于它们单独作用时的效果。     

硅酸盐细菌生长及对硅酸盐矿物中硅铝的浸溶

为了找到能从高硅含量的硅酸盐矿物中脱硅的细菌,利用常规微生物筛选技术,从硅酸盐肥料中筛选到1株编号为JXF菌株,通过形态学研究,并与标准的胶质芽孢杆菌等硅酸盐细菌的生化特征比较,表明JXF细菌为胶质芽孢杆菌。摇瓶浸矿试验表明,硅酸盐细菌具有较强的活化、吸持硅酸盐矿物中硅、铝的能力,以高岭石为底物,培养2~6d,接灭活菌上清液中硅的含量均高于接菌组中硅的含量,细菌吸持的硅含量占解硅量的90%左右,细菌数越多,细胞吸持的硅也多。通过对浸渣主要矿物物相分析,表明层状结构的硅酸盐矿物如高岭石、伊利石等较易被细菌作用而释放出其中的硅、铝、钾等元素。     

铝土矿的细菌浸出及微生物代谢产物试验研究

就细菌浸出方式、矿物品格结构、菌种的不同来源及其分解代谢物种类、数量、能力等四个方面对铝土矿的硅酸盐细菌浸硅效果的影响进行了试验研究和分析。结果表明,五种不同来源的硅酸盐细菌都能较好地从各种铝土矿中浸出硅,硅浸出率范围为35.3%-65.3%,其中JXF-1菌株浸出硅的效果最好;试验采用了四种不同的浸出方式,其中,利用预先在有被浸矿样且含蔗糖的培养基中培养的菌种,然后在有糖培养基质中对矿样进行浸出,硅的浸出率最好,从各种矿样中浸出硅的范围为25.7%-65.3%,比其它浸出方式高10%以上。在各种类型的被浸矿样中,细菌对层状结构的绿泥石浸出效果最好,可浸出其中65.3%的硅,而架状结构的正长石被细菌浸出的硅只有25.7%。硅酸盐细菌在不同的培养基中可以合成大部分的氨基酸、多糖和酒石酸、柠檬酸、苹果酸等四种主要的有机酸,各种代谢产物均对高岭石中的硅有一定的浸溶作用,试验表明,氨基酸、有机酸、多糖三者混合物溶解高岭石中硅的量比单独代谢产物的溶解硅的量分别高357.99%、291.89%、1186.1%。     

黑曲霉对辉石中硅的浸出及其机理研究

普通铁精矿的含铁硅酸盐中硅的有效脱除是制备超纯铁精矿的前提。通过摇瓶浸出的方式,研究了浸矿时间、矿浆浓度对黑曲霉浸出含铁硅酸盐矿石--辉石中硅的影响,并通过SEM、XRD、EDS和FTIR等手段对浸出前后的矿物进行性能表征,以探究其浸矿机理。研究结果表明：随着浸出时间的延长,硅浸出率呈现先上升后下降的趋势,浸出13 d时的硅浸出率较高,为10.68%;随矿浆浓度的提高,硅浸出率呈先上升后下降趋势,矿浆浓度为10%时的硅浸出率较高,为6.01%;在黑曲霉浸出辉石的过程中,辉石的晶体结构遭到破坏,出现断裂甚至崩塌,晶体结构中O-H键、Si-O键的变化,与黑曲霉代谢产物通过酸解和络合作用降低矿物结晶度、破坏晶体结构、使矿石组分溶解有关。     

硅酸盐细菌代谢产物对硅酸盐矿物的浸溶作用研究

研究发现,硅酸盐细菌JXF菌株在含有石英粉的培养基中能合成有机酸、氨基酸、多糖等各种代谢产物并分泌释放到发酵液中。随着发酵时间的延长,发酵液中4种有机酸（草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸）含量逐渐降低,说明细菌又以它们为营养物质进行生长繁殖;在菌种的不同发酵期,合成氨基酸的种类不同,在无氮或含石英粉的培养基中,有利于细菌大量合成多糖类物质。摇瓶试验表明,有机酸、氨基酸、多糖均具有破坏高岭石晶格结构的能力而释放出其中的铝、硅,原因是这些有机物具有络合矿物中各种金属离子的有机基团并有一定的酸溶作用。试验还表明,各种代谢产物在浸出硅酸盐矿物中具有协同作用,三者的混合物的浸矿效果明显好于它们各自对矿物的作用效果。     

生物浸矿领域中功能微生物的研究进展

微生物浸出技术是一种新型的环境友好型湿式冶金技术,可以作为解决高品位矿产储量缩减和尾矿堆存数量增加等难题的潜在有效途径。具有浸矿功能的微生物在生物浸矿过程中有着举足轻重的作用。根据浸矿微生物的营养代谢类型可以将微生物分为自养代谢微生物和异养代谢微生物2大类,归纳总结了不同类型微生物在生物浸矿过程的最佳浸矿条件、浸出效率和浸出机理。自养微生物主要用于浸出硫化矿,其中氧化亚铁硫杆菌应用最为广泛,且混合菌的浸出效率高于单一菌的浸出效率;而异养微生物主要用于浸出非硫化矿,介绍了硅酸盐细菌、产氨细菌和真菌在浸矿领域中的功能。在此基础上,提出了高效浸矿功能微生物未来存在突破可能的研究角度：原位驯化与分离筛选功能微生物、构建与应用基因工程菌株、设计与优化特异性培养基、推进异养浸矿微生物的深入研究与实际应用、菌群共代谢调控及菌剂研发等。     

一株浸矿微生物的筛选及对铝土矿的除铁效果

除氧化亚铁硫杆菌能够浸出金属硫化矿外,其它一些微生物也可以浸出非硫化物中的一些金属元素。在本次研究中,从铝士矿山筛选到一株真菌,编号CSJ-13^#。该菌株的最适生长温度为30℃,好气生长。在以蔗糖为发酵底物的液体培养基中生长7d,培养基的pH值由初始的6,83下降到1．87,经检测培养液中的草酸含量大于4．5g／L,说明CSJ-13^#菌株具有较强的产生有机酸的能力。在反应温度85℃、反应时间6h的条件下,用CSJ-13。发酵液浸出含铁铝土矿,矿样中Fe2O3的含量由4．96％下降到2．87％;在CSJ-13^#发酵液中添加2％的H2SO4制备成pH值为0．5左右的浸矿剂后再浸出矿样,可以浸出矿样中92．03％的杂质铁,矿样中Fe2O的含量降到0．39％。经检测,除铁后矿样中含铝矿物晶体结构没有被破坏．研究结果表明CSJ—13^#菌株对铝土矿具有较好的浸矿除铁效果。     

解淀粉芽孢杆菌对粉煤灰浸矿脱硅的研究

采用解淀粉芽孢杆菌ZGW-12对粉煤灰进行生物脱硅研究,确定菌种培养和矿物脱硅的最适条件。实验确定细菌培养的初始接菌量为5mL,保持30℃恒温并在125r/min条件下培养4d达到生长稳定期。粉煤灰脱硅最佳条件为:7.5%浓度的无菌矿浆100mL中接菌5mL,在30℃和150r/min的条件下摇瓶浸出。粒度小于75μm的粉煤灰浸矿7d后矿浆中Si ~(2+)浓度高于158mg/L,脱硅效果较好。将粉煤灰浸矿31d,测定矿浆中Si ~(2+)、Al ~(3+)浓度分别可达306mg/L和0.5mg/L,说明细菌对粉煤灰中硅元素浸出效果较好。结合SEM-EDS和FTIR检测发现ZGW-12易吸附于矿样表面,使其中Si—O键断裂,对粉煤灰有较好的脱硅提铝效果。     

永平低品位原生硫化铜矿石细菌浸出条件研究

为回收利用永平铜矿废矿石中的低品位原生硫化铜矿资源，通过摇瓶实验，研究了接种量、初始Fe^2＋浓度、矿浆酸度、矿石粒度和矿浆浓度等条件对永平低品位原生硫化铜矿石细菌浸出的影响。研究结果表明：有利于铜浸出的条件是接种量20％，初始Fe^2＋浓度0g／L，初始pH值1．2，浸出过程控制pH值小于1．50，矿石粒度5mm，矿浆浓度20％～25％；溶液中三价铁含量过高或产生铁的沉淀都会直接影响细菌的浸矿效果；尽管浸矿细菌能很好地适应浸矿环境，但铜的浸出速度偏慢、浸出率偏低，有待于采取强化浸出措施。     

某碳酸锰矿的酸浸电解工艺研究

研究了重庆某碳酸锰矿的酸浸电解工艺,考察了矿样粒度、酸矿比、浸出温度、浸出时间等因素对锰浸出的影响,并进行了浸出—电解循环试验。结果表明,在较适宜的浸出条件下:矿样粒度为-0.15 mm占90%,酸矿比0.6,浸出温度60℃,液固比8∶1,浸出4 h,锰的浸出率为91.89%;浸出—电解循环试验中可稳定得到Mn≥99.8%的电解金属锰产品,电解阳极液返回浸出,锰的浸出率约为90%。     

黑曲霉对辉石中硅的浸出及其机理研究

普通铁精矿的含铁硅酸盐中硅的有效脱除是制备超纯铁精矿的前提。通过摇瓶浸出的方式,研究了浸矿时间、矿浆浓度对黑曲霉浸出含铁硅酸盐矿石——辉石中硅的影响,并通过SEM、XRD、EDS和FTIR等手段对浸出前后的矿物进行性能表征,以探究其浸矿机理。研究结果表明：随着浸出时间的延长,硅浸出率呈现先上升后下降的趋势,浸出13 d时的硅浸出率较高,为10.68%;随矿浆浓度的提高,硅浸出率呈先上升后下降趋势,矿浆浓度为10%时的硅浸出率较高,为6.01%;在黑曲霉浸出辉石的过程中,辉石的晶体结构遭到破坏,出现断裂甚至崩塌,晶体结构中O—H键、Si—O键的变化,与黑曲霉代谢产物通过酸解和络合作用降低矿物结晶度、破坏晶体结构、使矿石组分溶解有关。     

硅酸盐细菌代谢产物对不同结构硅酸盐矿物风化作用的影响

选用一株硅酸盐细菌,采用摇瓶发酵培养,对比分析不同结构硅酸盐矿物刺激与促进细菌产代谢产物的差异;采用摇瓶浸矿试验,研究细菌代谢产物及细菌对石英、斜长石与高岭石的风化分解作用。结果表明,硅酸盐矿物可促进细菌产草酸、酒石酸、苹果酸等有机酸、氨基酸与多糖,同时可刺激细菌代谢产生特定的柠檬酸与氨基酸,高岭石对细菌代谢产有机酸与多糖促进作用最强,斜长石对细菌代谢产生氨基酸促进作用最明显;各代谢产物均对硅酸盐矿物具有一定的风化分解作用,其中多糖对矿物分解作用最强,混合代谢产物对矿物具有更强的风化作用;具层状结构的高岭石较架状结构的斜长石更易被细菌及代谢产物所风化分解;3种代谢产物的混合物在风化矿物过程中具有明显协同作用;细菌对矿物分解作用明显较混合代谢产物强,表明细菌对矿物风化分解作用是生物物理及化学等多种因素共同作用的结果。     

石煤氢氟酸浸钒试验研究

采用氢氟酸作为浸出剂浸出石煤矿石中钒,考查了矿样细度、氢氟酸浓度、浸出时间、浸出温度和液固比对钒浸出率的影响。结果表明,各因素对钒浸出率有显著影响,适宜的浸出条件为矿样-0.074 mm含量占75%、氢氟酸浓度3.5 mol/L、浸出时间8 h、浸出温度60 ℃、液固比3∶1、搅拌转速600 r/min,在此条件下,钒浸出率可达到97.91%。氢氟酸能取得较好浸钒指标的原因是其能溶解矿样中的含硅矿物,破坏矿样的晶体结构。     

银离子对钴矿石微生物浸出的影响

在微生物浸出钴矿石过程中添加银离子,考察了银离子对浸矿细菌生长、钴矿石生物浸出行为的影响。结果表明,银离子添加量对浸矿细菌的生长有直接影响,当添加量低于20 mg/L时,银离子对浸矿细菌的生长影响不大,但继续提高银离子浓度将对浸矿细菌的生长产生抑制作用;添加银离子能够加速含钴矿物的氧化溶解速率,显著提高金属浸出率,在矿浆浓度10%、浸出温度38 ℃、转速160 r/min、银离子浓度15 mg/L条件下,银离子的催化效果最佳,此时金属钴浸出率可提高28.0%,金属铜浸出率可提高26.8%。     

含钒粘土矿两段浸出提钒工艺

采用碱浸预处理-酸浸提钒的两段浸出工艺从含钒粘土矿中浸出钒, 考察了碱浸预处理工序中NaOH用量和浸出时间、预处理后酸浸工序中H₂SO₄用量、浸出温度、浸出时间、液固比等因素对钒浸出率的影响。碱浸预处理能部分溶解Si、Al矿物, 从而破坏含钒矿物晶体结构, 为酸浸提钒时提高钒浸出率并降低酸耗创造条件。实验结果表明, 在95 ℃温度下用20%NaOH对矿样浸出24 h后, 酸浸工序中H₂SO₄用量30%, 温度95 ℃, 液固比1.5∶1, 浸出时间12 h, 钒浸取率达到了80%以上。     

氧化铜矿的处理工艺及其研究进展

综述了氧化铜矿的处理工艺。重点介绍了溶浸工艺中的酸浸法、氨浸法、细菌浸出法等。作者认为细菌浸出将是今后处理难选冶低品位氧化铜矿的一个发展方向。