微生物對黃銅礦表面性質的影響及其吸附機制研究.pdf

1、本文采用不同能源培養的中溫菌-氧化亞鐵硫桿菌（A ferrooxidans菌）和中等嗜熱菌-喜溫硫桿菌（A.caldus菌），通過吸附量、紅外測試、Zeta電位、接觸角測定及原子力顯微鏡表面表征，考察黃銅礦與細菌作用后表面性質的變化，借助表面熱力學方法和擴展DLVO理論揭示細菌在黃銅礦表面的吸附規律，結合兩種菌對黃銅礦的浸出效果，探討細菌對黃銅礦的作用機制，尋找提高浸礦效率的途徑。 表面性質研究結果表明：不同基質生長的細菌具有相

2、似的表面結構，其對黃銅礦表面性質的影響規律相似。不同類型的細菌均能快速吸附在黃銅礦表面，而礦馴化細菌具有更強的吸附能力。細菌的吸附使黃銅礦的等電點朝細菌的等電點方向偏移，且由于在黃銅礦表面生成了硫膜和中間態的銅硫化物使得浸礦初期黃銅礦表面接觸角增大，疏水性增強。原子力顯微鏡測試表明A.ferrooxidans菌比A.caldus菌對黃銅礦表面具有更強的腐蝕能力。研究表明浸礦初期，細菌與黃銅礦作用是以直接作用機理為主。 表面熱力學

3、計算表明，A.ferrooxidans菌和A.caldus菌與黃銅礦作用時的總自由能（△Gadh）分別為負值，表明兩種細菌均可以在黃銅礦表面發生吸附。通過擴展DLVO理論建立的勢能曲線表明：pH為2.5時，A.ferrooxidans菌與黃銅礦間的酸堿作用表現為排斥力，而范德華力和靜電力均表現為較強的吸引力，使得總作用力在作用距離d>1.6nm時表現為吸引力，故A.ferrooxidans菌能吸附在黃銅礦表面；而A.caldus菌與黃銅

4、礦間的酸堿作用力、范德華力和靜電力均表現為吸引力，故A.caldus菌也能吸附在礦物表面。pH為10.5時，由于兩種細菌與黃銅礦間的靜電作用均表現為較強的排斥力，使得兩種細菌均不能吸附在黃銅礦表面。兩種細菌均在酸性條件下呈聚集狀態，堿性條件下分散在介質溶液中。 黃銅礦浸出試驗結果進一步論證了表面性質研究中得到的結論。礦馴化細菌比未馴化細菌具有更好的浸礦能力。浸出初期，A.ferrooxidans菌比A.caldus菌具有更好的浸

5、銅能力，而浸出后期，A.caldus菌表現出更強的氧化活性。A.ferrooxidans菌比A.caldus菌可以耐受更高的礦漿濃度，其最佳礦漿濃度分別為5％，3％。礦物粒度細小有利于浸出率的提高。隨細菌接種量的增加，銅的浸出率顯著上升，但當接種量增加到一定程度后，浸出率變化不大。A.ferrooxidans菌浸出體系礦漿電位隨浸出率的增加而上升，而對于A.caldus菌體系，礦漿電位基本保持在250mV～300mV。浸出初期pH值均比