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矿产资源的微生物技术可以说是随着特贫、特细或包裹型矿石的开发利用而问世的。在对难处理金矿石氧化预处理的多种工艺中,细菌氧化法以其全新的思路、成本低、无污染、金的浸出率高等特点而有着其他技术(比如焙烧、加压氧化)无法比拟的独特优势。
细菌氧化的工作对象是矿石,矿石又由矿物组成,因而矿物构成了细菌浸矿工艺的内因。研究金矿石主要组成矿物的细菌氧化行为,对深入理解难处理金矿的细菌氧化过程大有裨益,并为工业实践提供了重要理论依据。难处理金矿主要含砷,本论文选取了与含砷金矿石联系密切的几种单矿物:毒砂、雄黄、雌黄以及三种天然硫化铁矿物黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿作为研究对象,展开了难处理金矿细菌氧化的基础理论研究。本研究大部分试验均在空气浴振荡箱内开展,温度控制在44℃,转速为190rpm。试验最初对采集的野生菌进行了一系列的耐砷驯化,方法是重复接种细菌到9K培养基中,并且逐步提升溶液的砷浓度。最终成功地选育出耐砷高达17.5g/L的优良菌种,取名为HQ0211菌株。利用此菌系统研究了各种单矿物的细菌氧化规律。试验结果表明毒砂很快被HQ0211细菌间接氧化,而且氧化程度比较高,氧化比较彻底;细菌氧化对雌黄和雄黄矿物无能为力;黄铁矿受细菌直接作用速度非常缓慢,这主要在于其矿物本身的静电位很高;磁黄铁矿和镍黄铁矿的氧化速度相当,都属于易氧化矿物。
同时研究了溶液含砷量对细菌氧化渣的影响。毒砂氧化渣的X射线物相分析表明,当毒砂矿浆浓度较大时,释放到溶液中的砷就较多。液砷浓度偏高,会造成砷因过饱和而从液相中沉淀回固相,形成以As2O3和一种复杂的盐类Pb(Fe2.54Al0.46)(As1.07O4)(S0.93O4)(OH)6为主要成分的氧化渣。
另外还考察了雌黄和雄黄对细菌氧化的影响。本试验分别在以Fe2+离子、天然硫化物、金精矿作为能源基质的条件下,加入雌黄或雄黄,观察其对细菌氧化的影响效果。结果表明雌黄、雄黄对细菌氧化Fe2+有较强的抑制作用;同种情况下,对硫化物和金精矿的抑制作用仍存在,但不显著。
氮、磷、钾是细菌需要的最主要的三种营养元素,试验表明加入三种营养元素氮、磷、钾的最佳浓度分别是0.170g/L、0.094g/L、0.179g/L。