《脈石礦物對黃銅礦微生物浸出體系的影響規律和機理》是依託北京科技大學，由董穎博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：脈石礦物對黃銅礦微生物浸出體系的影響規律和機理
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：董穎博
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對脈石礦物對微生物浸出體系影響研究鮮見的現狀和生物浸礦效率低的問題，結合黃銅礦共伴生典型脈石礦物的特性和細菌-礦物-溶出離子多相體系特徵，進行脈石礦物對細菌浸出黃銅礦影響規律和機理研究。通過不同因素條件下脈石礦物對浸出體系pH、氧化還原電位、細菌生長、銅浸出率隨浸出時間變化的影響研究，揭示脈石礦物對黃銅礦細菌浸出體系影響規律；進行脈石礦物在浸出體系溶出試驗，研究其在浸出體系中溶出離子種類、濃度和動力學特徵，揭示脈石礦物在生物化學協同作用下離子溶出規律和機理；藉助掃描電鏡、紅外光譜、表面電位等測試手段，研究共存溶出陰陽離子對細菌生命活動的影響，從細菌細胞結構、形態、功能基團、表面電位等方面揭示脈石礦物溶出離子多元體系耦合作用的機制。通過研究，將有效解決調控細菌浸礦速度和浸出率的科學問題，為脈石礦物在其它礦石微生物浸出過程中行為規律研究和豐富調控微生物浸礦過程基礎理論提供科學依據和技術支撐。
結題摘要
微生物浸礦技術有利於資源綜合利用和環境保護，其套用研究已成為複雜難選礦、尾礦、廢石等資源化利用研究的熱點。本項目針對目前國內外在脈石礦物對微生物浸銅體系影響和機制方面研究尚缺的問題，選擇與黃銅礦共伴生的典型脈石礦物：石英、絹雲母、白雲石、磷灰石、螢石作為研究對象，首先研究了脈石礦物對黃銅礦微生物浸出體系的影響規律，進而對脈石礦物在微生物浸出體系中的溶出特徵和機理進行了研究，最後研究了脈石礦物溶出離子對細菌活性和銅浸出率的影響。研究發現，脈石礦物的質量濃度與粒度是影響銅浸出效果的主要因素，在粒度相同時，單一脈石礦物在適宜濃度下促進黃銅礦微生物浸出的規律是：石英(5.0%)＞白雲石(0.3%)＞絹雲母(5.0%)＞空白值＞磷灰石(0.5%)＞螢石(0.1%)，脈石礦物與At.f菌吸附作用後表面電位變化、浸渣中生成的鈍化物不同是導致不同脈石礦物對銅浸出效果影響差異的原因。研究得出了脈石礦物在At.f菌浸出黃銅礦體系的溶出特徵：浸出48天時總矽、Al3+、Mg2+、F-、PO43-的溶出率分別為0.14%、1.23%、43.47%、3.23%、2.48%，明顯高於單獨酸浸條件下的溶出率，說明脈石礦物在微生物浸銅體系中的溶出受微生物作用明顯強於化學作用；脈石礦物溶出順序和離子溶出率呈一致關係，均為白雲石＞螢石＞磷灰石＞絹雲母＞石英；溶出動力學研究發現，石英和絹雲母溶出矽、Al3+動力學可用收縮核模型中內擴散模型解釋，而磷灰石溶出PO43-可採用孔隙型顆粒模型中孔隙擴散模型來描述；從礦物晶格能、可溶性，細菌對礦物的選擇性吸附角度分析了不同脈石礦物溶出規律的差異，並採用SEM-EDS、紅外光譜和表面電位等手段，揭示了脈石礦物在黃銅礦微生物浸出體系的溶出機理。研究獲得了溶出離子對培養體系和浸出體系中細菌氧化活性和銅浸出率的影響規律，離子對At.f菌氧化活性的影響大小順序依次為Mg2+、Al3+、K+、Ca2+；對銅浸出率影響大小順序為15g/L鋁離子、15g/L鎂離子、1g/L鉀離子、0.1g/L鈣離子，這些離子作用下48天時銅浸出率分別為71.39%、59.01%、57.87%、47.30%；從黃銅礦浸出前後物相、形貌、電位及官能基團的變化等分析了不同離子脅迫對黃銅礦微生物浸出的影響機制。研究成果揭示了脈石礦物在黃銅礦微生物浸出過程中的影響規律，為改善銅浸出效果提供了理論依據。
