微生物對黃銅礦表面性質(zhì)的影響及其吸附機制研究.pdf

1、本文采用不同能源培養(yǎng)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(zhì)的變化，借助表面熱力學(xué)方法和擴展DLVO理論揭示細菌在黃銅礦表面的吸附規(guī)律，結(jié)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(zhì)研究結(jié)果表明：不同基質(zhì)生長的細菌具有相

2、似的表面結(jié)構(gòu)，其對黃銅礦表面性質(zhì)的影響規(guī)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(tài)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(xué)

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(fā)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(xiàn)為排斥力，而范德華力和靜電力均表現(xiàn)為較強的吸引力，使得總作用力在作用距離d>1.6nm時表現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(tài)，堿性條件下分散在介質(zhì)溶液中。 黃銅礦浸出試驗結(jié)果進一步論證了表面性質(zhì)研究中得到的結(jié)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(xiàn)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(dāng)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