不同类型黄铁矿对微生物浸铀行为的影响.pdf

4 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 1 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 2 1 ．0 1 ．0 0 9 不同类型黄铁矿对微生物浸铀行为的影响 葛玉波1 ’2 ，周仲魁1 ’2 ，方晓骐3 ，孙占学1 ’2 ，王廷健1 ’2 ， 王世俊1 ’2 ，王丝雨1 ’2 ，廖炳友1 ’2 1 ．东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，南昌3 3 0 0 1 3 ； 2 ．东华理工大学水资源与环境工程学院，南昌3 3 0 0 1 3 ； 3 ．核工业二九。研究所，广东韶关5 1 2 0 0 0 摘要针对低硫铀矿生物浸出，采用外源添加黄铁矿强化微生物浸铀，开展三种不同类型黄铁矿对微生 物浸铀的影响研究。结果表明添加黄铁矿可有效降低浸出体系p H ，为微生物提供相对良好的浸出环 境；添加黄铁矿促进体系内F e 2 h 陕速氧化和氧化还原电位值迅速升高；黄铁矿体系与未添加黄铁矿空 白体系相比，铀浸出率提高1 ．7 3 ％～5 ．5 3 ％；添加黄铁矿可降低微区黄钾铁矾等沉淀形成。 关键词氧化亚铁硫杆菌；黄铁矿；低硫铀矿；强化浸出 中图分类号T L 2 1 2 ．1 2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 2 1 0 1 一0 0 4 8 一0 8 E f f e c t so fD i f f e r e n tT y p e so fP y r i t eo nU r a n i u mB i o l e a c h i n gB e h a V i o r G EY u _ b 0 1 ”，Z H O UZ h o n g k u i l ”，F A N GX i a o q i 3 ，S U NZ h a n x u e l ”， W A N GT i n g j i a n l ”，W A N GS h i j u n l “，W A N GS i y u l “，L I A OB i n g y o u l ’2 1 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fN u c l e a rR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t ，E a s tC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，N a n c h a n g3 3 0 0 1 3 ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fW a t e rR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，E a s tC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o I o g y ，N a n c h a n g3 3 0 0 1 3 ，C h i n a ； 3 ．N o ．2 9 0I n s t i t u t eo fN u c l e a rI n d u s t r y ，S h a o g u a n5 12 0 0 0 ，G u a n g d o n g ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oe n h a n c ee x t r a c t i o no fu r a n i u mf r o ml o w s u l f u ru r a n i u mo r e ，b i o l e a c h i n gc o m b i n e d w i t hd i f f e r e n tt y p ep y r i t e sw e r eu s e dt oi m p r o v eu r a n i u ml e a c h i n gr a te ．T h er e s u l t ss h o wt h a tp Hv a l u eo f p y r i t es y s t e mi s1 0 w e rt h a nt h a to fl e a c h i n gs y s t e mw i t h o u tp y r i t ea d d i t i o n ， w h i c hp r o v i d e sar e l a t i v e l y g o o db i o l e a c h i n ge n v i r o n m e n t ． F e 2 c a nb eo x i d i z e dr a p i d l ya n dE v a l u er i s e ss e v e r e l yb ya d d i n gp y r i t e ． C o m p a r e dw i t hb l a n kc o n t r o lg r o u p ，l e a c h i n gr a t eo fu r a n i u mi np y r i t es y s t e mr i s e so b v i o u s l yb y1 ．7 3 ％一 5 ．53 ％．J a r o s i t ep r e c i p i t a t i o no ns u r f a c eo fu r a n i u mo r ei so b v i o u s l yr e d u c e db ya d d i n gp y r i t e ． K e yw o r d s A c i d i ≠ i 0 6 n c i Z Z “5 ，P r r o o z i d n 九s ；p y r i t e ；l o w s u l f u ru r a n i u mo r e ；e n h a n c e dl e a c h i n g 铀在国防战略和核燃料方面具有举足轻重的地 位‘卜2 | 。随着科学技术的迅猛发展，铀在科研、医疗 和航空等领域同样也得到快速应用，促使全球对铀 资源的需求大大增加‘⋯。传统方法如酸法、碱法等 提取铀浸出率较低且对铀矿开采周边环境威胁极 大，鉴于资源获取最大化及环境因素，有必要利用新 技术替代传统浸铀方法嘲。微生物湿法冶金技术因 具有环境友好、经济、流程简单等优势，广泛应用于 铜、钴、金、锌、铀和镍的回收嘲。 目前，采用微生物冶金提取铀的方法较为成熟， 收稿日期2 0 2 0 0 9 1 2 基金项目国家自然科学基金资助项目 4 1 7 7 2 2 6 6 ；国防基础科研计划项目 J C K Y 2 0 1 9 4 0 1 D 0 0 3 作者简介葛玉波 1 9 9 5 一 ，男，安徽宿州人，硕士研究生；通信作者周仲魁 1 9 8 0 一 ，男，广西桂林人，博士，副教授，硕士生导师 万方数据 2 0 2 1 年第1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 9 根据铀矿石性质和地质条件的不同，采用生物堆浸和 地浸等不同方式提取铀[ 6 j ，浸铀菌群通常由嗜酸性氧 化亚铁硫杆菌 A f 积缸矗i o 施 ’i Z Z “s 恐r r o o T i d “卵s ，简称 A ＆厂 、氧化硫硫杆菌 丁h i ，施 、j z z M s 砌i o o z i d 伽N ，简称 T 厂 、嗜铁钩端螺旋菌 k 声m s 声洲f z M m 乃r r i p 厶 z “Ⅲ， 简称L 厂 等菌种组成。针对不同铀性质矿石进行 强化铀的浸出，本课题组报道了南方某低硫铀矿通 过添加外源黄铁矿的方法提高铀的浸出率口。。硫杆 菌属通过直接作用或间接作用溶解黄铁矿，富集 F e 抖的硫杆菌胞外聚合物 E P S 通过静电力作用吸 附至负电荷的硫化物矿表面1 8 一，通过E P S 的桥联功 能 如半胱氨酸或糖醛酸 氧化硫化矿石，为铀矿浸 出体系提供额外的铁离子和H ‘。∽j 。据报道，黄铁 矿培养体系中硫杆菌胞外聚合物多糖含量显著高于 亚铁和硫培养体系[ 1 ⋯，这有利于E P S 中F e ”一溶解 硫化物矿石。孑L 逊等’1 妇研究结果表明，微生物浸铀 过程中加入黄铁矿，酸耗明显降低。刘亚洁等“ 一发 现添加1 ．5 ％黄铁矿浸出体系中菌密度显著增加。 彭阳等[ 12 ] 认为浸铀体系中微生物可有效利用黄铁 矿。众多研究结果表明，低硫铀矿石中添加黄铁矿 强化微生物浸铀是可行的，但目前针对黄铁矿类型 对生物浸铀行为的影响鲜有报道。 本研究采用三种不同来源的黄铁矿进行强化微 生物浸铀，通过测定浸出过程中关键参数如p H 、 E 、铁离子浓度和铀浓度变化等研究黄铁矿种类对 铀浸出行为的影响。结合电子探针 E P M A 和扫描 电镜 S E M 技术分析浸出前后铀矿石形貌和黄铁 矿矿石变化，探究黄铁矿强化微生物浸铀的初步机 理。研究成果可为外源添加黄铁矿强化低硫铀矿生 物浸出铀等方面提供相关理论依据。 1材料与方法 1 ．1 试验材料 铀矿石取白于中国南方某铀矿山，经机械破碎、 研磨至过2 0 0 目标准筛，置于6 0 ℃电热鼓风干燥箱 D H G 一9 0 7 0 A 中烘干至恒重，并保存于干燥器中备 用。采用x 射线荧光光谱法 x R F 进行铀矿石的主要 化学组分分析，分析结果 ％ S i 28 4 ．9 8 、C a 0 ．7 1 、 M g O ．3 0 、M n O ．0 5 、N a 0 ．0 8 、A 1 2 36 ．5 7 、 T F 0 2 31 ．4 5 、F e O ．6 0 、S 30 ．2 5 、SO ．1 0 、C0 ．1 0 、 C 0 ．4 0 、UO ．8 1 3 。可以看出，该铀矿石矿物成分 以石英和硅酸盐为主，铀矿石中硫和铁含量较低，这 不利于微生物浸铀。 试验所选用三种类型黄铁矿分别购于广东云浮 黄铁矿集团公司 Y F 黄铁矿 、广东省大宝山矿业 有限公司 D B S 黄铁矿 、广东佛山市富硫矿业贸易 有限公司 F S 黄铁矿 ，研磨至过2 0 0 目标准筛。黄 铁矿矿物成分分析结果如表1 所示，Y F 黄铁矿、F S 黄铁矿中黄铁矿含量均超过8 5 ％，同时含有少部分 石英、石膏等矿物；D B S 黄铁矿是以水铁钒和四水 白铁钒为主的精矿。由背散射显微 E P M A 图 图 1 可知，Y F 黄铁矿中S i 和Z n S 镶嵌于F e S 中， F e S 部分较为完整；F S 黄铁矿中F e S 。呈块状分 布。将上述铀矿石和黄铁矿置于紫外灯灭菌操作台 中紫外杀菌2 4h ，去除矿物中微生物对浸出体系的 干扰。 图l黄铁矿样品背散射显微 E P M A 图 F i g ．1 E P M Ab a c k s c a t t e r e de l e c t r o ni m a g e so fp y r i t es a m p l e s 万方数据 5 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 1 年第1 期 表1黄铁矿矿物成分分析 T a b l e1M i n e r a Ic o m p o s i t i o nO f p y r i t es a m p l e s／％ 黄铁矿水铁矾黄铁矿石英云母石膏2 F e 0 H S O t 元素Z nF eSC oC rA u合计 Y F3 ．1 3 94 4 ．8 4 085 1 ．3 1 54O ．0 5 83O ．0 1 18O ．0 2 679 9 ．3 9 20 F SO ．0 1 94 7 ．3 6 Z15 2 ．4 5 94O ．0 7 310 ．0 1 46O ．0 2 259 9 ．9 5 07 注所有元素占比为电子探针 E P M A 2 0 个点的平均值 1 ．2 菌种 试验菌种由东华理工大学核资源与环境国家重 点实验室提供，此菌种为酸性铀矿坑水中富集分离、 驯化选育的A ‘／菌。该菌种经复壮、培养、浸出等过 程，初始条件为p H 一1 ．8 、9 K 液体培养基、2 0 ％接种 量，9 K 液体培养基成分如下A 液 3 刮L N H 。 。S 0 4 、 o ．1d LK C l 、o ．5d LK 2 唧0 4 、o ．5d LM g 鼢7 H 2 0 、 o ．0 1g ／LC a N 0 3 2 、B 液 5g ／LF e s 0 4 7 H 2 0 ， 其中A 液进行1 2 1 ℃、2 0m i n 高压灭菌，B 液采用 0 ．2 2 址m 过滤灭菌。为保证浸出过程中菌种良好的 活性和能力，针对该菌种进行连续培养使其能够在 2 4h 内氧化培养体系中9 5 ％以上的F e 抖。 1 ．3 试验过程 浸出体系体积2 0 0m L ，氧化亚铁硫杆菌接种量 2 0 ％，矿浆浓度1 0 ％，黄铁矿添加量2 ％。主要步 骤将培养好的氧化亚铁硫杆菌按2 0 ％的接种量接 种至5 0 0m L 锥形瓶中 2 0 0m L 浸出体系 ，准确称 取铀矿与黄铁矿 空白对照组2 0g 铀矿石，三种类 型黄铁矿铀矿石1 9 ．6g 和Y F 黄铁矿O ．4g 、铀矿 石1 9 ．6g 和F S 黄铁矿o ．4g 、铀矿石1 9 ．6g 和 D B S 黄铁矿O ．4g 分别置于锥形瓶中，初始p H 调 节至1 ．8 ，将过滤透气封口膜封闭后的锥形瓶置于 恒温空气摇床 Z W Y R 一2 4 0 中，在3 0 ℃、1 2 0r ／m i n 的条件下开展微生物浸出铀研究。间隔1 2h 或 2 4h 测定p H 、E 危、F e 3 十、F e 2 、U 浓度，每组设置两 组平行样。采用p H 计 P H S - 2 5 测定p H 、E 计 P H S 一2 5 测定E 值、E D T A 络合滴定铁、电感耦 合等离子体发射光谱仪 I C P O E S ，A g i l e n t5 1 0 0 测 定U 浓度。 2 结果与讨论 2 ．1 黄铁矿种类对微生物浸铀过程中参数的影响 2 ．1 ．1 黄铁矿种类对p H 的影响 p H 是微生物浸矿过程中重要指标，影响浸出 体系中铀的提取和铁的溶解沉淀以及微生物生长状 况[ 1 3 。14 | 。因此，在浸出过程中有必要进行p H 的监 测。p H 随浸出时间变化如图2 所示。由图2 可 知，不同黄铁矿类型浸出体系中p H 变化总体趋势 相同，均表现出先升高后降低的变化规律。在浸出 过程中，三种类型黄铁矿浸出体系中p H 不断升高 至峰值，D B S 黄铁矿、Y F 黄铁矿、空白对照组、F S 黄铁矿体系在7 2 ～9 6h 达到峰值，分别为2 ．2 1 、 2 ．1 1 、2 ．1 4 、2 ．5 2 。一方面是由于A 左厂菌的生长、 繁殖耗酸，A 厶厂菌将F e 2 氧化为F e 3 释放电子，细 胞色素将电子传递至分子氧中，此过程需消耗 酸[ 1 5 1 ；另一方面可能是铀矿石中碱性脉石矿物溶解 耗酸，如C a O 、M g O 和铁的氧化物等[ 16 | 。随后，p H 逐渐下降，可能的原因一是在相对较高的p H 和较 高铁离子浓度的条件下，F e 抖发生一系列连续的水 解反应并产生黄钾铁矾沉淀释放H “1 7 ’18 | ，促使浸 出体系酸度增加；二是浸出体系中F e 2 消耗殆尽， 能源物质大量减少，致使A 厶，菌总体活性降低、耗 酸量减少。黄铁矿浸出体系中的p H 明显低于空白 对照组，为微生物的生长提供相对较好的环境，同时 也减少了形成铁沉淀物的可能性，这主要归咎于 A ￡．厂菌和F e 3 十利用黄铁矿产生的硫代硫酸盐以及 较高的氧化还原电位促进黄铁矿的溶解[ 1 争20 | ，产生 大量酸。其中，与空白对照组相比，黄铁矿体系中 p H 变化相对滞后，可能是由于F S 、Y F 黄铁矿中 C 0 2 十、N i 2 十、C r 3 等伴生重金属元素 表2 对A 厶．厂 菌产生一定毒害作用、抑制其活性∞卜2 2 ] 。由p H 变 化规律可知，A 厶，菌在Y F 黄铁矿中活性相对较 好，对于Y F 黄铁矿的利用能力大于其他两者，A ￡， 菌在浸出体系中活性相对优劣依次为Y F 黄铁矿 D B S 黄铁矿 F S 黄铁矿 空白对照组。 2 ．1 ．2 黄铁矿对氧化还原电位值 E 的影响 氧化还原电位 E 是微生物湿法冶金过程中 重要参数，浸出体系中眈主要受溶浸液中[ F e 3 ] ／ [ F e 抖] 、[ U 6 ] ／[ U 4 ] 离子对控制[ 2 } 2 4 ] 。浸出过程 中的E 值与A ￡．厂菌活性、黄铁矿和铀的溶浸密切 相关[ 23 ’2 5 ] 。周桂英等[ 2 5 ] 研究结果表明，微生物溶浸 体系中E 值升高至5 0 0m V 黄铁矿溶解度明显增 加。此外，根据Y U 等口6 1 研究结果，浸出体系初始 万方数据 2 0 2 1 年第1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 1 劭值控制在较低的水平下，可以促使细菌被动形成 胞外聚合物层适应极端环境，强化目标金属浸出，因 此浸出体系的初始E 值控制在4 5 0m V 以下。不 同类型黄铁矿的浸出体系中E h 值变化如图3 所示。 图2 浸出过程p H 变化曲线 F i g ．2D y n a m i cV a r i a t i o no fp H V a l u e sd u r i n gl e a c h i n g 图3 浸出过程E J l 变化曲线 F i g ．3D y n a m i cV a r i a t i o no fE I I l V a l u ed u r i n gl e a c h i n g 由图3 可知，各浸出体系中E 值均呈“S ”曲线 变化，在6 0h 之前E 值变化不大，可能是由于 A 厶，菌进入不利环境体系，在较低p H 条件下自身 被动产生胞外多糖结合絮凝部分F e 3 十[ z 引，在浸出初 始阶段活性相对较低，对于F e 2 十利用能力相对较 低。随着微生物活性的增加，浸出体系中髓值呈指 数型增长，在1 3 2h 之后体系中鼢增加至6 0 0m V 左 右时趋于平稳。Y U 等[ 2 6 ] 研究结果表明，当溶浸体 系中E 低于6 5 0m V ，A 厶厂菌产生的胞外多糖通 过絮凝作用可以有效降低黄钾铁矾对微生物浸出的 影响。值得注意的是，在本研究中，所有浸出体系中 E 矗值均低于6 5 0m V ，这有利于黄铁矿的溶解和铀 的浸出。此外，在浸出初始阶段，空白对照组体系中 E 值明显低于添加黄铁矿的浸出体系，可能是由于 F e 3 因氧化铀矿石中难溶四价铀和还原态物质而 被消耗掉，对于黄铁矿体系而言，F e 3 作为强氧化 剂破坏黄铁矿晶格中F e 和S 。2 一之间的化学键，为 微生物提供可作为能源的F e 2 和硫代硫酸盐等营 养物质[ 2 ⋯。Y F 黄铁矿、D B S 黄铁矿、空白对照组、 F S 黄铁矿体系中E 值达到峰值时间分别为1 0 8 、 1 0 8 、1 2 0 、1 2 0h 左右。其中空白对照组E 矗值变化 相对滞后，可能是在黄铁矿体系中，随着浸出时间的 增加，A 6 厂菌的E P S 富集F e 抖并粘附于黄铁矿表 面凹6 I ，通过电化学溶解硫化矿物并氧化F e 2 ，促使 黄铁矿体系中E 值快速增加。根据体系中E 值 变化可知，浸出体系中A 厶厂菌活性与上述p H 变化 分析结果一致。 2 ．1 ．3 黄铁矿对铁离子浓度的影响 浸出体系中铁离子浓度变化是溶浸过程中的重 要参数，其中F e 2 也是A ￡．厂菌获得生长能量的来 源口3 | 。铁离子浓度变化控制着浸出体系中的E 九 值，一方面影响目标金属的溶浸速率口“，另一方面 与黄铁矿表面发生的钝化现象密切相关[ 26 I 。此外， 在微生物作用下产生黄钾铁矾 K 、N a 、H 。O 、 N H 。 F e 。 S O 。 O H 。沉淀附着于铀矿石表面和 裂隙处[ 28 | ，阻碍铀浸出。溶浸过程中不同体系内 F e 3 ．、F e 2 和总铁浓度变化如图4 所示。 由图4 可知，各浸出体系中F e ”、F e 2 和总铁 离子浓度变化趋势相同，这主要归咎于A 厶，菌氧 化F e 2 为F e 3 获得生长能量[ 2 ] 以及在此过程生长 代谢活动引起体系内p H 的变化。在6 0 ～1 0 8h ，不 同体系中F e 2 开始呈现下降的趋势，可能是由于 A 厶厂菌适应浸出体系后活性增加，随之对F e 2 的 利用能力增加，导致F e 2 剧减、F e 3 剧增，添加黄铁 矿可有效缩短A 己厂菌氧化F e 2 时间。此阶段体系 中总铁相对变化较小，但可以明显看出，不同黄铁矿 体系中总铁增加，表明A 厶f 菌可以利用黄铁矿产生 高价铁。值得注意的是，在3 6 ～7 2h 空白对照组中 总铁略增，表明在微生物浸出过程中铀矿石中部分 铁溶出，这与丁德馨等[ 2 4 1 研究结果一致。随后，不 同浸出体系中总铁浓度均下降，可能是由于体系中 6 0 ～8 4h 时F e 2 氧化速率最快，A ￡厂菌加速矿物 表面微区内F e 3 供应[ 2 ”3 0 ] ，促使黄钾铁矾快速结 晶。在微生物浸出后期1 0 8h 左右后，浸出体系中 总铁减小速率明显降低，空白对照组中A ￡．厂菌氧 化F e 抖相对滞后且F e 3 达到峰值后降低速率最 万方数据 5 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 1 年第1 期 快，这与浸出体系中p H 、A 厶，菌活性和菌密度的 降低密切相关。以体系中F e 2 消耗情况、氧化速 率和F e 3 、总铁变化趋势为标准，浸出体系中 A 厶，菌活性优劣依次为Y F 黄铁矿 D B S 黄铁 矿 F S 黄铁矿 空白对照组，与上述p H 、E 分析 结果一致。 写 芒 糕 耋 硝 图4 浸出体系中F e 2 、F e 3 浓度 a 和总铁浓度 b F i g ．4D y n a m i cv a r i a t i o no fc o n c e n t r a t i 蚰so fF e 2 a n dF e 3 a a n dt o t a - i r o nc o n c e n t r a t i o n s b d u r i n gl e a c h i n g 2 ．2 黄铁矿种类对微生物浸铀的影响及机理初探 不同体系中铀浓度随时间的变化和铀浸出率如 图5 所示，不同浸出体系中铀浓度随浸出时间的增 加而增加，在7 2 ～9 6h 铀浓度逐渐趋于平衡。铀浓 度变化趋势与丁德馨等[ 2 引、刘玉龙等[ 2 8 ] 研究结果 一致，差异之处在于，本研究中生物浸出初期铀相对 较快溶出，可能是由于菌种种类、矿石性质以及铀赋 存形态的不同造成的[ 3 1 。32 。。浸出后期浸出体系中 铀浓度不再明显增加甚至略有下降，可能是由于三 价铁沉淀的同时伴随铀共沉淀[ 33 。。不同黄铁矿体 系中，铀的溶浸速率和最终铀浸出普遍高于空白对 照组，可能是由于外源铁和硫促使浮游细胞的数量 迅速增加并转移至矿物表面，且细胞代谢、硫代谢和 细胞定值等能力显著提升[ 9 ] ，E P S 具有富集F e 3 和 H 的能力[ 3 引，在此过程中A 厶，菌利用黄铁矿产酸 和铁进而强化“接触机制”。Y F 黄铁矿、D B S 黄铁 矿、F S 黄铁矿和空白对照组最终液计铀浸出率分别 为9 6 ．1 5 ％、9 3 ．1 5 ％、9 2 ．3 5 ％和9 0 ．6 2 ％，结果表 明，外源添加黄铁矿可以强化铀的浸出。不同黄铁 矿浸出体系中铀浸出率的差异可能是由于黄铁矿矿 物成分和伴生重金属元素 表3 的区别，影响A 厶厂 菌的活性和利用黄铁矿能力。在本研究中，Y F 黄 铁矿适用于工业扩大生产。 浸出前后铀矿石表面形貌如图6 所示。浸出前 铀矿石机械破碎后表面较为光滑，微生物浸出后，铀 矿石渣样表面部分微区相对粗糙、存在斑点状颗粒， 可能是黄钾铁矾等沉淀所致[ 28 。。在黄铜矿等硫化 物矿石浸出过程中，黄钾铁矾和E P S 层作为弱屏障 层氧化E P S 内外空间中的F e 2 ，促使微区氧化还原 电位值迅速升高至6 5 0m V 以上，这将不可逆转地 抑制硫化物矿的浸出[ 26 。。在本研究中，图6 b 的 S E M 图显示仅部分微区产生沉淀，黄铁矿的添加可 有效降低铀矿表面沉淀量，这与刘玉龙等[ 2 8 ] 研究结 果一致。结合图3 中觑值变化可知，铀矿石中浸 出体系中黄钾铁矾和E P S 层抑制作用较小，这有利 于黄铁矿的溶解和铀的浸出。 图5 浸出过程中铀浓度变化 F i g ．5D y n a m i cv a r i a t i O nO fu m i u m c 蚰c e n t r a t i 帅sd u r i n gl e a c h i n g I-1．∞g，髓蛏霹 万方数据 2 0 2 1 年第l 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 3 3结论 图6 铀矿石浸出前 a 和浸出后 b S E M 形貌 F i g ．6 S E Mi m a g e so fu r a n i u mo r e a a n du r a n i u mI e a c h i n gr e s i d u e b 1 添加外源黄铁矿可有效降低微生物浸出体系 中p H ，为微生物浸铀提供相对良好的环境，有利于 铀矿浸出。黄铁矿的添加有利于微生物利用体系中 F e 2 缩短适应期，促进浸出体系氧化还原电位值迅 速升高，强化铀的浸出。 2 Y F 黄铁矿、D B S 黄铁矿、F S 黄铁矿和空白 对照组中铀浸出率分别为9 6 ．1 5 ％、9 3 ．1 5 ％、 9 2 ．3 5 ％和9 0 ．6 2 ％，添加外源黄铁矿强化微生物浸 铀。Y F 黄铁矿适用于工业扩大生产。 3 黄铁矿的添加有效减少矿物表面微区黄钾铁 矾的沉淀，为铀矿浸出提供良好的条件。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 G EYB ，Z H O UZK ，I ，IJM ，e ta 1 ．C o m b i n e du s eo f C a C l 2r o a s t i n ga n dn i t r i ca c i d1 e a c h i n gf o rt h er e m o v a l o fu r a n i u ma n dr a d i o a c t i v i t yf r o mu r a n i u mt a i l i n g s [ J ] ． J o u r n a lo fR a d i o a n a l y t i c a l N u c l e a rC h e m i s t r y ，2 0 2 0 ， 3 2 5 2 6 5 7 6 6 5 ． Z H O UZK ，Y A N GZH ，S U NZX ，e ta 1 ． p t i m i z a t i o n o fb i o l e a c h i n gh i g h f l u o r i n ea n d1 0 w s u l f u ru r a n i u mo r e b yr e s p o n s e s u r f a c em e t h o d[ J ] ． J o u r n a l o f R a d i o a n a l y t i c a l8 乙N u c l e a rC h e m i s t r y ，2 0 1 9 ，3 2 2 2 7 8 1 7 9 0 ． L IM ．H U A N GCM ，Z H A N GXW ，e ta 1 ．E x t r a c t i o n m e c h a n i s mo fd e p l e t e du r a n i u me x p o s u r eb yd i l u t e a l k a l ip r e t r e a t m e n tc o m b i n e dw i t ha c i dl e a c h i n g [ J ] ． H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 1 8 ，1 8 0 2 0 1 2 0 9 ． W A N GXG ，L I UYJ ，S U NZX ，e ta 1 ． H e a p b i o l e a c h i n go fu r a n i u mf r o ml o w g r a d eg r a n i t e - t y p eo re b ym i x e da c i d o p h 订i c m i c r o b e s[ J ] ． J o u r n a l o f R a d i o a n a l y t i c a l N u c l e a rC h e m i s t r y ，2 0 1 7 ，3 1 4 1 Z 5 卜Z 5 8 ． r 5 ]W A N GXG ，S U NZX ，I 。I UYJ ，e ta 1 ．E f f e c to f p a r t i c l es i z eo nu r a n i u mb i o l e a c h i n gi nc 0 1 u m nr e a c t o r s f m mal o w g r a d eu r a n j u mo r e [ J ] ．B i o r e s o u r c e1 瓷c h n 0 1 0 9 y ， 2 0 1 9 ，2 8 1 6 6 7 1 ． r 6 ]K A K S O N E NAH ，I 。A K A N I E M IAM ，T U O V I N E N H ．A c i da n df e r r i cs u l f a t eb i 0 1 e a c h i n go fu r a n i u m o r e s Ar e v i e w [ J ] ．J o u m a lo fc l e a n e rP m d u c t i o n ，2 0 2 0 ， 2 6 4 1 2 5 ． [ 7 ] 刘亚洁，李江，陈功新，等．高氟低硫铀矿石补加黄铁矿 生物柱浸试验[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 6 4 3 74 0 ，4 4 ． I 。I UYJ ，L IJ ，C H E NGX ，e ta 1 ．U r a n i u mc 0 1 u m n b i o l e a c h i n gf r o mh i g hf l u o r i t ea n dI 。ws u l f u r b e a r i n g u r a n i u mo r ew i t ha d d i t i 。n a lp y r i t e [ J ] ．N o n f e r r o u s M e t a l s E x t r a c t i v eM e t a l l u r g y ，2 0 1 6 4 3 7 4 0 ，4 4 ． 厂8 ] G E H R K ET ，T E L E G D I J ，T H I E R R YD ，e ta 1 ． I m p o r t a n c eo f e x t r a c e l l u l a rp o l y m e r i cs u b s t a n c e sf r o m 了Ⅵi 0 6 口c i z z “s - ，o r r o o z i d “九sf o rb i o l e a c h i n g [ J ] ．A p p l i e d E n v i r o n m e n t a lM i c r o b i 。l 。g y ，1 9 9 8 ，6 4 7 2 7 4 3 2 7 4 7 ． 广9 ]H U A N GZZ ，F E N GSS ，T N GYJ ，e ta 1 ．E n h a n c e d “c o n t a c tm e c h a n i s m ’’f o ri n t e r a c t i o no fe x t r a c e l l u l a r p o l y m e r i cs u b s t a n c e sw i t hl o w g r a d ec o p p e r b e a r i n g s u l f i d eorei n b i o l e a c h i n gb ym o d e r a t e l y 丁h P r 7 n o 声 i Z i f n f i d i ￡ i 0 6 n f “z “sc a l d u s [ J ] ．J o u r n a lo fE n v i r o n m e n t a l M a n a g e m e n t ，2 0 1 9 ，2 4 2 1 12 1 ． [ 1 0 ] H EzG ，Y A N GYP ，z H us ，e ta 1 ．E f f e c to fp y r i t e ， e l e m e n t a ls u l f u ra n df e r r o u si o n sonE P Sp r o d u c t i o nb y m e t a ls u l f i d eb i o l e a c h i n gm i c r o b e s [ J ] ．T r a n s a c t i o n so f N o n f e r r o u sM e t a l sS o c i e t vo fC h i n a ，2 0 1 4 ，2 4 4 1 1 7 1 1 1 7 8 ． [ 1 1 ] 孑L 逊，刘金辉．黄铁矿对微生物浸铀的影响[ J ] ．金属矿 山，2 0 1 0 ，3 9 4 7 8 8 0 ． K o N GX ，I 。I UJH ．I m p a c to fp y r i t eo nu r a n i u mb i o 。 万方数据 5 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 1 年第1 期 1 e a