氧化亚铁硫杆菌对难处理金矿石中常见硫化物单矿物的氧化.pdf

第5 3 卷第3 期 2001 年8 月 有色金属 N O N F E R R O U SM E T A L S V o l5 3 ．N O3 A u g u s t 200 1 氧化亚铁硫杆菌对难处理金矿石 中常见硫化物单矿物的氧化 杨洪英，杨立，赵玉山，陈刚，吕久吉，范有静 东北大学材料与冶金学院，沈阳1 10 0 0 6 摘要通过对难处理金矿石中各种硫化物单矿物进行的细菌氧化试验．发现在相同的条件下，硫化物晶体显徽形貌变化、 氧化腐蚀的时闻截然不同。黄铁矿足最难氧化的硫化物矿物。黄杖矿细菌氧化全过程可分三个阶段，各阶段的黄铁矿显示不同 的显傲特征。黄铜矿是比较难于细菌氧化的矿物。除了毒砂之外，闪锌矿是易于细茁氧化的矿物，其它分别为方铅矿、厨铜矿、辉 锑矿。 关键词氧化亚铁硫杆菌；难处理金矿石；硫化物；细茼氧化 中图分类号T F l l l ．3 1 1 ；T F l 8 ；T F 8 3 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 1 0 3 0 0 0 9 0 4 难处理金矿石细菌氧化预处理的研究多数集中 于 1 微生物驯化1 1 7 1 ； 2 矿浆浓度、粒度等工艺 参数‘8 2 1 l ； 3 培养基的优化‘1 ’； 4 反应器的设 计‘2 2 2 ”。实际上．硫化物的晶体结构、化学性质、 表面特性才是细菌氧化内在的决定因素1 2 42 ”，在 细菌作用下，硫化物氧化行为有极大的差异。因此， 对难处理金矿石中最常见金属硫化物单矿物，开展 细菌氧化研究，具有理论和现实意义。为此优选具 有代表性的、不同晶体结构的硫化物单矿物为试样 进行研究，其主要特征如表1 所示。 表1 金属硫化物的主要特征 T a h i e1M a i nc h a r a c t e r i s t i c so fs u l p h i d em i n e r a l s l 试验条件 采用优良的氧化亚铁硫杆菌S H T 菌株对硫化 物矿物进行细菌氧化。用2 5 0 m l 的锥形瓶装入 2 0 0 r a L 菌液，将硫化物矿物抛光片置于其中，细菌 液的E 为5 9 0 m V ，控温3 6 “ C ，初始p H 为2 ．0 ，转速 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 0 7 4 0 1 5 收稿日期2 0 0 1 ～0 3 0 2 作者简介杨洪奠 1 9 0 0 一 ，女．尉教授，博士 1 3 0 r ／r a i n ，试验在H Z Q C 型恒温振荡器中进行。 以一定的时问间隔，在镜下进行定域观察、记录、照 像，并进行对比，镜下观察用配有专用自动测光照像 机的德国产L e i t z 显微镜。细菌氧化时同视硫化物 矿物而定。 2 硫化物单矿物的试验结果 2 ．1 黄铁矿 在高砷金矿中黄铁矿是主要的金属硫化物，也 是第二重要的载金矿物，呈黄白色，有强金属光泽， 万方数据 0有色金属 第5 3 卷 反射率极高，镜下显均质性，自形、半自形和少量的 它形晶。自形黄铁矿晶体为立方体、五角十二面体， 还可见立方体与五角十二面体构成的聚形，晶面发 育十分完好。黄铁矿粒度一般为0 ．5 ～0 ．2 m m ，最 大的颗粒达2 m m ，最小的颗粒为00 l m m 。黄铁矿 含量占硫化物矿物的2 4 ％～3 1 ％。黄铁矿集合体 可为粒状、浸染状分布。有时黄铁矿与毒砂晶体镶 嵌生长，构成矿物对。选黄铁矿单矿物制成抛光片， 进行细菌氧化试验 表2 。 表2 黄铁矿抛光片细菌氧化显微特征 T a b l e2M i c r o s c o p i cc h a r a c t e r i s t i co fp y r i t e p o l i s h i n gs e c t i o nb i o - o x i d i z e db yT ．f 氧化时闻／h黄铁矿抛光片特征 黄铁矿晶体表面光精．亮黄白色，具强金属光泽。 黄铁矿晶悻表面依然具有强烈的金属光泽。 黄铁矿晶体表面出现较多的小黑麻点。 黄铁矿晶体表面亮黄白色和金属光色消失，表面 分布有更多的小黑麻点。表面呈现鲜艳的反射 色，反映出细菌对黄铁矿晶体的氧化进人了新的 阶段，细茵氧化的规模也开始加大。 黄铁矿晶体表面町见到一些细小的纹线，这是黄 铁矿晶体表面上新形成的徽裂靡。 黄铁矿晶体的边缘开始变得模糊不清，表面疆盖 有氧化膜，表面腐蚀严重。 黄铁矿晶悼表面上可见到大量挥圆形的孔洞．孔 约为00 1 00 2 m m ，表面变得模糊不清。氧化 膜加厚。 2 ．2 黄铜矿 试样是从中国地质博物馆购买的纯黄铜矿单 晶。细菌氧化前黄铜矿晶体表面光滑，黄铜色，具强 金属光泽。经2 4 0 h 细菌氧化，黄铜矿晶体表面上氧 化出大的孔洞，而且黄铜矿晶体表面的氧化膜上还 形成一些类似生物结构的串珠状、团状产物，黄铜矿 晶体已遭到细菌的严重腐蚀，试验结果见表3 。 表3 黄铜矿抛光片细菌氧化显微特征 T a b l e3M i c r o s c o p i cc h a r a c t e r l s t i eo ic h a l c o p y f i t e p o l i s h i n gs e c t i o nb i o - o x i d i z e db yTf 2 ．3 闪锌矿 闪锌矿抛光片的细菌氧化试验，是将闪锌矿抛 光片放人备好的菌液中，按不同试验阶段进行动态 显微观察，并显微照相，时间为3 8 0 h ，试验结果见表 4 。 表4 闪锌矿抛光片细菌氧化显微特征 T a b l e4 M i c r o s c o p i cc h a r a c t e r i s t i co fs p b a l e r i t ep o l i s h i n g s e c t i o nb i o ．o x i d i z e db yr 1 ．f 氧化／／时1 间 闪辟矿抛光片特征备注 2 ．4 方铅矿 方铅矿抛光片的细菌氧化试验时间为3 6 0 h 。 经1 9 2 h 氧化，方铅矿晶体表面氧化膜为非金属光 泽，分布有更多的黑麻点、氧化裂缝和斑块，呈块状 及线状分布。3 6 0 h 时，方铅矿晶体表面形成细小的 氧化孔和微裂隙，孔约0 ．0 1 m m 表5 。 表5 方铅矿抛光片细菌氧化显微特征 T a b l e5 M i c r o s c o p i cc h a r a c t e r i s t i co fg a l e n a p o l i s h i n gs e c t i o nb i o - o x i d i z e db y 丁．f o 弭娼咒 啪 Ⅲ 郴 万方数据 第3 期杨洪英等氧化亚铁硫杆菌对难处理金矿石中常见硫化物单矿物的氧化1 I 2 ．5 辉锑矿 辉锑矿抛光片的细菌氧化试验是将抛光片放入 备好的菌液中，时间为2 4 0 h ，细菌氧化结果见表6 。 表6 辉锑矿抛光片细菌氧化显微特征 T a b l e6M i c m s c o p i cc h a r a c t e r i s t i co fs t i b n i t e p o l i s h i n gs e c t i o nb i o - o x i d i z e db yT ．f 表7 勘铜矿抛光片细菌氧化显微特征 T a b l e7 M i c r o s c o p i cc h a r a c t e r i s t i co ft e t r a h a d r i t e p o l i s h i n gs e c t i o nb i o - o x i d i z e db Tf 2 ．6 黝铜矿 黝铜矿抛光片的细菌氧化试验是将黝铜矿抛光 片放人备好的菌液中，氧化时间为2 4 0 h ，试验的结 果见表7 。 3 讨论 通过采用动态显微观测，发现在相同条件下，难 处理金矿石中各种硫化物单矿物在氧化亚铁硫杆菌 氧化作用下的晶体显微形貌变化、氧化腐蚀速度截 然不同。显微特征表明黄铁矿是最难氧化的硫化物 矿物。氧化2 4 0 h ，黄铁矿晶体表面才产生变化。氧 化4 8 0 h ，黄铁矿表面上见到大量的浑圆形氧化孔 洞，孔约0 ．0 1 ～0 ．0 2 m m ，晶体遭到细菌的严重的腐 蚀。黄铁矿细菌氧化全过程可分三个阶段，各阶段 的显微特征不同。第一阶段0 ～4 8 h ，氧化4 8 h 黄铁 矿晶体表面才出现氧化小斑点，为黄铁矿细菌氧化 的初始阶段。第二阶段4 8 ～2 4 0 h ，黄铁矿晶体表面 出现大面积的氧化斑和微裂隙，表面覆盖有氧化膜， 表明细菌氧化进入了新的阶段。第三阶段2 4 0 h 以 后，黄铁矿晶体表面的氧化膜加厚，表面出现氧化斑 和微裂隙及孔洞。黄铜矿是比较难于被细菌氧化的 矿物，氧化速度比较慢，在氧化2 1 6 h 时，晶体表面氧 化出孔洞，晶体破坏。黄铜矿在细菌氧化后表面形 成许多串珠状、团块状的类似生物结构的氧化产物。 在难处理金矿石中最易于细菌氧化的硫化物是毒 砂”⋯。除了毒砂之外，闪锌矿是比较易于被细菌氧 化的矿物，氧化7 2 h 晶体出现氧化小麻点、小孔，表面 腐蚀严重，晶体破坏。其它硫化物单矿物的细菌氧化 时间分别为方铅矿9 6 h ，黝铜矿1 4 4 h ，辉锑矿1 9 2 h 。 参考文献 [ 1 ] 李雅芹，夏伟．钟慧芳．用中度嗜热细菌氧化预处理含砷难最金精矿回收金的研究[ j ] 微生物学报，1 9 9 6 ，3 6 1 4 2 [ 2 ] 印明善，马秀贞．中度嗜热细菌处理古砷黄铁矿金精矿的进展[ J ] ．黄金科技动态。1 9 9 1 ， 3 2 3 [ 3 ] 徐海岩．T ．f 抗砷工程菌的构建及对含砷金精矿的脱砷研究[ D ] [ 博士论文] 北京北京图书馆．1 9 9 5 ． [ 4 ] 张冬艳．氧化亚铁硫杆菌C 一1 的分离及特性研究[ J ] ．内蒙古工业大学学报．1 9 9 5 ，1 4 1 2 7 [ 5 j 向兰，柯家骏．裘荣庆．A s “ 和舡”对细菌生长及含金银的毒砂矿石程出的影响[ JJ 矿产综合利用．1 9 9 1 4 l [ 6 ] 杨洪英，杨立，魏绪钧．耐热耐砷氧化亚铁硫杆菌 S H T 的驯化和特性研究【J ] ．有色金属，2 0 0 0 ，5 2 3 5 5 C 7JS h r i h a r i ，J a y a n t MM o d a k ，RK u m a r ，K ．SG a n d h iD i s s o u t i o no fp a r t i c l eo fp y r i t e m i n e r a lb yd i r e c ta t t a c h m e n to f T h i o h a o i l [ u s f e r r o o x i d a n s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u e g y ，1 9 9 5 ．3 8 1 7 5 [ 8 ] 胡岳华，康自珍．氧化亚铁硫杆菌的细菌学描述[ J ] ，湿法冶金，1 9 9 6 ， 4 [ 9 ] 向兰．含砷硫化物金矿细菌氧化脱砷机理及氰化提金研究[ J ] ．[ 博士论文] 北京北京图书馆，1 9 9 1 ． 【1 0 ] 王军，钟康年．细菌对硫化物可浮性影响的研究[ J ] ，国外金属矿选矿，1 9 9 6 ， 5 【1 1 ] N a t a r a j a nKAB i o l e a c h i n go fs u l p h i d e su n d e ra p p l i e dp o t e n t i a l s [ J ] ．H y d r o m e t a H u r g y ，1 9 9 2 ．2 9 1 6 1 [ 1 2 ] 王金祥细菌氧化含金锑矿的试验研究[ J ] ．黄金．1 9 9 6 ， 1 2 [ 1 3 】张英杰，扬显万．硫化矿细菌浸出机理[ JJ ，有色金属，1 9 9 7 ，4 9 4 3 9 [ 1 4 ] B M l e s t e r A ，G o n z a l zF ．，B l a z q u e z M ．L ．e 1a 1 ．T h eu s eo fc a t a l y t i c i o n s i nb i o l e a c h i n g [ J ] ，H y d r o m e t a U u r g y ，1 9 9 2 ，2 9 1 4 5 万方数据 1 2有色金属第5 3 卷 [ t 53 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 S a n d s t r o mA ，P e t e r s s o nSB i o l e a c h i n go fac o m p l e xs u l p h i d eo r ew i t hm o d o r a t et h e r m o p h i l i ca n de x t r e m et h e r m o p h i l i cm i c m o r g a n i s m s [ J ] ．H y d r o m e t a n u r g y ，1 9 9 7 ，4 6 1 8 1 张永奎．微生物直接回收金银的原理和研究【J ] ．矿产综合利用，1 9 9 7 ． 2 A t t i aYA ．E l - Z e k yM ．B i o l e a c h i n go fg o l dp y r i t er a i l i n g sw i t ha d a p t e db a c t e f i a [ J ] ，H y d r o m e t a f l u r g y 。1 9 8 9 ，2 2 2 9 1 B o o nM ，H e i j n e l lJ JC h e m i c a lo x i d a t i o nk i n e t i c so fp y r i t ei nb i o l e a e h i n gp r o c e s s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 9 2 ．2 9 1 6 1 L a n g h a n sD ，e ra l 舍砷难处理金矿石的生物氧化[ J ] ．湿法冶金，1 9 9 6 。 1 R u s i nP ．用生物还原法提高难处理氧化矿中银和其它金属的浸出率[ J ] ．湿法冶金．1 9 9 5 ． 1 3 6 L i z a m aHM ．I s a m uS u z u k i ．B c t e r i a ll e a c h i n go fas u l f i d eo r eb yT h i o b a e i U u sf o r r c o x i d a n sa n dT h i o b a c i l l u st h i c o x i d a n sP a r rH C o l u m n l e a c h i n gs t u d i e s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 8 9 ，2 2 3 0 1 刘春谦，韩晓光，郭谱今，等．细菌氧化一氰化畏金工艺试验研究[ J ] 黄金，1 9 9 8 ，1 9 7 3 4 宋翔宇，巫汉泉．难投金矿微生物槽浸工艺半工业试验的基本技术[ J ] ，湿法冶金，1 9 9 7 ， 2 S a n h u e z aA ，F e r r e rIJ ，V a r g o sT ，e ta 1 ．A t t a c h m e n to fT h i o b a c i U u sf e r r c o x i d a r m0 ns y n t h e t i cp y r i t eo fv a r y i n gs t r u c t u r a la n d e l e c t r o n i cp r o p e r d e s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 9 9 ，5 1 1 1 5 R o i a sJ ，G i e r s i g M ，T r i b u t s c h H ．T h ep a t ho f5 u m ud u r i n g t h eb i oo x i d a t i o no fp y r i t eb y A t t a c h m e n to f T h i o b a e i l l u s f e r r o o x i - d a r u s [ J ] ．F u e l 。1 9 9 6 。7 5 9 2 3 杨洪英，杨立．魏绪钧．细菌氧化难浸金矿石的矿物学研究探讨[ J ] ．有色金属．2 0 0 0 ．5 2 1 8 6 K e l l e rL ，M u r rL E ．A c i d b a c t e r i a la n d f e r r i cs u l f a t e l e a c h i n go fp y r i t es i n g l ec r y s t a l s [ J ] ，B i o t e c h n o l B i o e n g ，1 9 8 2 ．2 4 8 3 A n d r e w s GF ．T h es e l e c t i v ea a d s o r p t i o no f T h i o b a c i l l i t od i s l o c a t i o ns i t e ．so np y r i t es u e f a e e e [ J ] ，B i o t e c h n o lB i o e n g ，1 9 8 9 ，3 1 3 7 8 杨洪英难处理金矿石中硫化矿物细菌氧化过程的研究[ D ] ．[ 博士论文] ．北京北京图书馆，2 0 0 0 B I O ．o X I D A T I o No FS U L P H I D EM I N E R A L SI NR E F R A C T O R Y G o L Do R E SB YT H I O B A C I L L U SF E R R O o X I D A N S 】诅N G H o n g y i n g ，Y A N GL i ，Z H A OY u s h a n ，C H E N G e n g ，L UJ 1 w 2 ．F A NY o 町t r i g S c h o o lo f M a t e r i a l sa n d M e t a l l u r g y ，N o r t h e a s t e r nU n i 抛r s i t y ，s k n 州n g1 1 0 0 0 6 ，C h i n a A B S T R A C T T h eb i o o x i d a t i o nt e s t so fs o m es u l p h i d em i n e r a l si nt h er e f r a c t o r yg o l do r eu n d e rt h es a m ec o n d i t i o n sa r e c o n d u c t e d ，I ti sf o u n dt h a tm i c r o s c o p i cc h a r a c t e r i s t i c so fs u l p h i d em i n e r a l sa n dt h et i m eo fc r y s t a lb r e a k i n ga r e v e r yd i f f e r e n t ．P y r i t ei st h em o s td i f f i c u l tm i n e r a lo fb i o o x i d a t i o na m o n gt h e m ．T h eb i o - o x i d a t i o no fp y r i t ei sd i v i d e di n t ot h r e es t a g e si nt h ew h o l ep r o c e s s ．I nt h ep r o c e s st h em i c r o s c o p i cc h a r a c t e r i s t i c so f p y r i t e sw o u l d c h a n g e ．C h a l c o p y r i t ei sm o r ed i f f i c u l tb i o o x i d i z e dm i n e r a l ．S p h a l e r i t ei se a s yb i o o x i d i z e d ，t h ef o l l o w i n gm i n e r a l s a r eg a l e n a ，t e t r a h e d r i t ea n ds t i b n i t e ． K E YW O R D S T h i o b a c i l l u sf e r r o o x i d a n s ；r e f r a c t o r yg o l do r e ；s u l p h i d em i n e r a l s ；b i o o x i d a t i o n n 玎N 巧 拍”船 驷 万方数据