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《中南大学》 2002年
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铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理

张在海  
【摘要】:一、细菌对铜硫化矿的作用及其改善 1.铜硫化矿的细菌浸出机制目前有二种看法。 一是认为细菌直接对铜硫化矿物进行氧化浸出,称为直接作用,如黄铜矿细菌浸出反应为:二是认为细菌把硫化矿物中释放出来的亚铁和元素硫分别氧化成高铁和硫酸,后二者作为浸出剂对铜硫化矿进行浸出,称为间接作用,则黄铜矿浸出反应为: 2.本文研究了从大宝山铜矿的细菌浸出原液中分离出来的两种主要浸出菌种——氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans简称D-T.f)和氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans简称D-T.t)氧化生理特性及其浸出,表明D-T.f菌具有较强的催化氧化Fe~(2+)、S~(2-)的活性,而几乎没有催化氧化S~0的活性;D-T.t菌只发现具有较强的催化氧化S~0的活性;D-T.f菌具有较强的氧化浸出黄铜矿精矿的能力,而D-T.f菌氧化浸出黄铜矿精矿的能力较弱。 3.分别用Fe~(2+)、S~0、CuS和CuFeS_2为能源对原菌进行富集培养,发现用CuS富集的菌种浸矿能力最强,Fe~(2+)富集菌和CuFeS_2培养菌次之,S~0富集菌最差;用分离出的D-T.f S~(2-)氧化缺陷型菌株进行浸出,发现它比具有这种氧化能力的正常菌株的浸出效果差得多。D-T.t菌和D-T.f菌同时浸出黄铜矿精矿,在通常情况下D-T.f菌并不促进D-T.f菌对黄铜矿的浸出,而只有当外加一定量的元素硫时,方起一定的促进浸出作用。 4.研究结果显示浸矿细菌的氧化生理特性与浸出效果有密切关系,黄铜矿的细菌浸出效果同细菌的S~(2-)氧化活性关系最大;并根据几种主要浸矿细菌的氧化生理特性,预示了它们在浸矿体系中所起的浸出作用大小和机制。 二、浸出环境中的离子或物质对细菌氧化及对铜硫化矿浸出的影响 1.研究了浸出环境中Ag~+、Cu~(2+)、S~0和pH等离子或物质对细菌氧化Fe~(2+)的影响,结果是:在Ag~+浸出体系中,Ag~+对细菌氧化Fe_((aq))~(2+)具有抑制作用;Cu~(2+)有抗Ag~+抑制的作用;S~0的影响与S~0/Fe~(2+)_((aq))的比值有关;pH有一定的适合范围。 博士学位论文 铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理 2.研究了上述离子或物质对细菌浸出黄铜矿精矿的影响,结果是体系中 有Ag+或无Ag十时,浸出行为刚好相反:前者铜浸出率高、溶液铁少且浓度较 稳定、pH值较高且稳定、游离细菌浓度较高、浸渣中发现有s0生成;后者铜 浸出率低、溶液铁不断增多、pH不断降低、游离细菌数量较少、浸渣中未发 现s0。同时,用预先Ag十培养过的D一Tf菌浸矿效果最好,它对浸出溶液中的 亚铁氧化也最慢;在有Ag十存在的条件下,加入D一介菌能明显促进D一Tf菌 的浸出作用。 三、复合矿粒间的生物电化学作用 大宝山铜矿石中含有锌硫化物。用闪锌矿与硫铁矿紧密并存的硫化矿进 行了矿物表面细菌浸出行为的研究,当用D一T.f菌浸出时,锌被大量浸出, 细菌吸附于黄铁矿表面;当用D一关t菌浸出时,锌浸出较少,而且未观察到 吸附的细菌。这些结果提示了一种新的生物电化学机制:D一大f菌是吸附在高 电位的金属硫化物上,从中获得从低电位转移而来的电子,从而促进了矿物 的电化学腐蚀。此种情况下,它与D一大t菌的浸出差异,同样是与它们的氧 化生理特性的不同有关。 四、浸矿细菌培养工艺参数及相关技术 1.对D一厂f菌和D一大t菌在液体或固体培养基上的生长特性进行了研 究,发现D一入f菌能在Fe2+为能源的固体培养基上较好地形成菌落,而在以 Na石ZQ、为能源的固体培养基上不能形成菌落,在这两种能源混和的复合固体 培养基上不长菌落,在合成的硫化铜固体培养基上菌落针尖大小。D一大t菌在 FeZ十为能源的固体培养基上不生长,在NaZsZo。为能源的固体培养基上生长良 好,在上述复合培养基中有一部分生长。 D一大厂菌不能在NaZS办,为能源的固体培养基上生长和D一T.t菌能在NaZS从 为能源的固体培养基上生长良好,这两个点分别不同于已报导的从其它地点 分离出来的相应菌种。 2.总结得到了D一入f菌生长和培养的一些参数:D一关厂菌在分批培养中 生长对数期长,约占亚铁完全氧化时间的90%,生长稳定期很短,约占6一8%, 其比生长速率平均为o.106h一’,传代时间平均为6.54h,生物干重量大致 为0.03219/L;其固体培养基最佳配方为:FeSO‘:·SH:0 22.29/L、(N卜11)2501 39/L、K步IPO:0.59/L、MgSOJ 0.59/L、Ca(NO3)2 0.019/L、pH3.O、琼脂 159/L。研究出D一大t菌ZZH新配方,使它的固体培养生长良好。 五、堆浸现场菌种实际分布及高效T.f菌培育方法 1.对成熟期低品位硫化矿细菌堆浸场的菌种资源进行了调查,表明30 博七学位论文 铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理 ℃左右的关f菌株群起主要作用,没有发现中等高温菌种和高温菌种;细菌 亚铁氧化活性不断降低影响了细菌复制增殖速度,使浸出细菌总数量减少, 提出有必要增强细菌的Fe2+氧化活性。 2.鉴于以52一为能源的固体培养技术尚未成熟,只对细菌的FeZ+氧化活 性进行了菌种驯化、筛选和诱变研究,发现D一关f菌的紫外诱变剂量以杀伤 率为20一30%最好;正突变菌能在一定程度上提高含铜硫化矿的铜浸出率。 3.复
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TF18

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【引证文献】
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中国期刊全文数据库 前10条
1 ;利用超声波生物浸出红土型镍矿石[J];铀矿冶;1997年01期
2 P·德哈格斯 ,周廷熙,李孜;用混合培养的新型嗜高温菌连续生物浸出黄铜矿[J];国外金属矿选矿;2003年10期
3 元之;国际财团欲在智力建20万吨/年的生物浸出铜矿[J];有色金属工业;2003年04期
4 苏鸿英;铜的生物浸出新技术[J];有色金属工业;2005年08期
5 P·德瓦西亚,陈谦;细菌生长条件和细菌吸附在氧化铁硫杆菌生物浸出黄铜矿中的作用[J];国外金属矿选矿;1999年02期
6 陶德宁;氢氧化铁对黄铜矿生物浸出的钝化作用[J];铀矿冶;2001年02期
7 陈隆玉;;纯的和混合的生物浸出菌株在低品位黄铜矿矿石上的生长及活性[J];铀矿冶;2008年01期
8 陈隆玉;;超声波强化生物浸出黑页岩中金属[J];铀矿冶;2010年02期
9 迟崇哲;;马尼托巴政府允许BacTech矿业公司对毒砂精矿堆进行生物浸出试验研究[J];黄金;2010年08期
10 余忠清,杨显万,赵秦生;稀有金属的生物湿法冶金[J];湿法冶金;1993年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 柴艮风;黄良标;解兰芝;胡敏艺;王杰伟;马骞;江昆松;;生物浸出提取镍的研究进展[A];低碳经济条件下重有色金属冶金技术发展研讨会——暨重冶学委会第六届委员会成立大会论文集[C];2010年
2 王劲草;沈少波;赵志龙;彭翠;郭占成;;湖北大冶高磷铁矿中磷的生物浸出初步研究[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑(下册)[C];2010年
3 左焕莹;;湿法冶金工艺过程自动控制技术研究[A];首届全国有色金属自动化技术与应用学术年会论文集[C];2003年
4 冯春晖;王娜;张金鸿;王连生;;微生物去除活性污泥中重金属的试验研究[A];第二届全国恶臭污染测试及控制技术研讨会论文集[C];2005年
5 张广积;罗志雄;方兆珩;;细菌浸出砷黄铁矿的电化学研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
6 高顺枝;罗兴章;聂耳;赵国华;郑正;陈广银;冯景伟;;氧化亚铁硫杆菌浸铜研究及其胞外多聚物在浸铜中的作用[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
7 潘颢丹;杨洪英;陈世栋;李伟涛;;不同条件下黄铜矿表面钝化现象的研究[A];有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C];2010年
8 李浩然;冯雅丽;王云山;杜竹玮;欧阳藩;李佐虎;;大洋多金属结核清洁生产工艺[A];2005年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集[C];2005年
9 杨松荣;邱冠周;胡岳华;;生物技术在我国西部矿业领域的应用前景[A];西部矿产资源开发利用与保护学术会议论文集[C];2002年
10 孙东平;吴清杭;周伶俐;;氧化亚铁硫杆菌发酵的研究[A];2005年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 谈琳徐兰山;中南大学创新硫化矿生物浸出法[N];科技日报;2008年
2 谈琳徐兰山;打开行业绿色发展之门[N];科技日报;2008年
3 本报记者 仇方迎张晶;有色金属科技理论创新和相关的“软”科学[N];科技日报;2008年
4 ;法研究治艾滋病的生物制剂[N];中国医药报;2000年
5 陶维东;高度评价金川公司取得的成绩[N];中国有色金属报;2007年
6 小月;紫金矿业首个万吨级湿法提铜选冶厂诞生[N];中国有色金属报;2009年
7 邱剑锋 孙鹏;紫金生物提铜项目获行业科技进步一等奖[N];中国有色金属报;2006年
8 记者 胡宇芬通讯员 罗丽华;我省19项成果被建议授奖[N];湖南日报;2008年
9 梓轩;紫金矿业湿法提铜破万吨[N];地质勘查导报;2009年
10 尚晓;中哈矿业合作迈向“金”光大道[N];地质勘查导报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈朋;氧化亚铁硫杆菌生物浸出雄黄系统研究[D];兰州大学;2011年
2 曾伟民;黄铜矿生物浸出过程中钝化膜的形成机制及其消除方法探讨[D];中南大学;2011年
3 刘宏伟;Acidithiobacillus ferrooxidans与Acidiphilium acidophilum共培养体系的协同作用及其生物浸出研究[D];中南大学;2013年
4 王军;低品位复杂硫化铜矿生物浸出的研究与应用[D];中南大学;2011年
5 程海娜;斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿生物浸出及机理[D];中南大学;2010年
6 甄世杰;金川高镁型低品位硫化镍矿生物浸出的应用基础与技术研究[D];中南大学;2010年
7 李乾;低品位铀矿生物浸出及浸矿菌种耐氟机理研究[D];中南大学;2012年
8 康健;诱变前后混合微生物对铜、锌硫化矿浸出能力比较及其纯种分离研究[D];中南大学;2007年
9 刘元东;嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸矿过程铁硫代谢体系的研究[D];中南大学;2008年
10 何环;典型嗜酸硫氧化菌作用下元素硫的形态及其转化的研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐敏;赞比亚铜选冶尾矿生物浸出的研究[D];中南大学;2012年
2 陶敏慧;细菌固定化及其强化生物浸出的初步研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 王欣;五种菌生物浸出黄铁矿及浸出过程中微生物群落变化[D];中南大学;2010年
4 纪小平;哈密低品位硫化镍矿生物浸出试验研究[D];中南大学;2011年
5 张婷;嗜酸性细菌浸出废旧线路板中有价金属的微生物学基础研究[D];华南理工大学;2012年
6 刘慧;微生物对黄铁矿表面性质的影响及优化黄铁矿生物浸出的研究[D];中南大学;2012年
7 李伟涛;生物浸出铜钴矿试验研究[D];东北大学;2011年
8 韩涛;一种复杂难处理硫化矿的生物浸出研究[D];中南大学;2011年
9 王国华;银山低品位复杂硫化铜矿生物浸出研究[D];中南大学;2011年
10 蒋凯琦;锌冶炼窑渣的生物浸出特性及残渣无害化研究[D];中南大学;2012年
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