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不同成因黄铁矿微生物浸出行为及矿物学影响机制探讨

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摘要

1 文献综述

1.1 生物冶金的概念

1.2 常见的浸矿用微生物

1.2.1 嗜中温细菌

1.2.2 中等嗜热菌

1.2.3 嗜高温热菌

1.3 黄铁矿生物浸出的研究进展

1.3.1 细菌在矿粒表面的吸附

1.3.2 黄铁矿的生物氧化机理

1.3.3 胞外多糖层的作用

1.3.4 黄铁矿生物浸出研究

1.3.5 矿物性质对黄铁矿生物浸出行为的影响

1.4 本文研究目的、意义及主要内容

1.4.1 论文研究的目的和意义

1.4.2 论文的主要研究内容

2 试验材料和研究方法

2.1 试验材料

2.1.1 菌种

2.1.2 培养基

2.1.3 纯矿物

2.1.4 试验仪器及试验试剂

2.2 研究方法

2.2.1 黄铁矿的化学组成分析

2.2.2 矿浆pH值和氧化还原电位测定

2.2.3 黄铁矿半导体类型的测定

2.2.4 黄铁矿静电位的测定

2.2.5 黄铁矿表面形貌分析

2.2.6 黄铁矿破裂面的晶体学取向分析

2.2.7 细菌计数

2.2.8 吸附量测定

2.2.9 Zeta电位测定

2.2.10 黄铁矿的摇瓶浸出试验

3 不同成因黄铁矿的物理性质研究

3.1 不同成因黄铁矿的成因及产状

3.1.1 湖南耒阳黄铁矿的成因及产状

3.1.2 贵州铜仁黄铁矿的成因及产状

3.1.3 云南文山黄铁矿的成因及产状

3.2 黄铁矿的化学组成

3.3 黄铁矿的导电类型

3.4 黄铁矿的静电位测试

3.5 黄铁矿的表面形貌

3.6 本章小结

4 微生物与不同成因黄铁矿作用吸附行为及对表面性质的影响

4.1 微生物在黄铁矿表面的吸附研究

4.2 微生物与黄铁矿的电动性质研究

4.2.1 不同成因黄铁矿的电动性质

4.2.2 L.ferriphilum的吸附对黄铁矿电动性质的影响

4.2.3 S.thermosulfidooxidans的吸附对黄铁矿电动性质的影响

4.3 本章小结

5 黄铁矿的微生物浸出试验研究

5.1 L.ferriphilum浸出不同成因黄铁矿试验研究

5.2 S.thermosulfidooxidans浸出不同成因黄铁矿试验研究

5.3 A.manzaensis浸出不同成因黄铁矿试验研究

5.4 Fe3+离子对L.ferriphilum浸出不同成因黄铁矿的影响

5.4.1 Fe3+离子对L.ferriphilum浸出高温热液黄铁矿的影响

5.4.2 Fe3+离子对L.ferriphilum浸出低温热液黄铁矿的影响

5.4.3 Fe3+离子对L.ferriphilum浸出煤系沉积黄铁矿的影响

5.5 Fe3+离子对S.thermosulfidooxidans浸出不同成因黄铁矿的影响

5.5.1 Fe3+离子对S.thermosulfidooxidans浸出高温热液黄铁矿的影响

5.5.2 Fe3+离子对S.thermosulfidooxidans浸出低温热液黄铁矿的影响

5.5.3 Fe3+离子对S.thermosulfidooxidans浸出煤系沉积黄铁矿的影响

5.6 Fe3+离子对A.manzaensis浸出不同成因黄铁矿的影响

5.6.1 Fe3+离子对A.manzaensis浸出高温热液黄铁矿的影响

5.6.2 Fe3+离子对A.manzaensis浸出低温热液黄铁矿的影响

5.6.3 Fe3+离子对A.manzaensis浸出煤系沉积黄铁矿的影响

5.7 本章小结

6 不同成因黄铁矿微生物浸出机制探讨

6.1 黄铁矿的费米能级大小对其生物浸出的影响

6.2 黄铁矿半导体类型对其生物浸出的影响

6.3 黄铁矿结晶度、破裂面对其生物浸出的影响

6.4 本章小结

7 结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢

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摘要

在含金黄铁矿的生物预处理过程中,黄铁矿的生物氧化反应是主要研究对象。不同成因黄铁矿的物理性质差异对其生物浸出效果会产生重要影响。本文以三种成因的黄铁矿为研究对象,采用L.ferriphilum、S.thermosulfidooxidans和A.manzaensis为试验菌种,通过摇瓶浸出试验,考察其浸出效果差异。结合半导体类型测试、织构测试等分析方法,从矿物学角度探讨了不同成因黄铁矿的矿物性质对其微生物浸出的影响。
  不同黄铁矿的物理性质研究结果表明,耒阳黄铁矿的成因类型为高温热液型,结晶度好,结晶粒度粗,半导体类型为N型。铜仁黄铁矿的成因类型为低温热液型,结晶度好,半导体类型为P型。文山黄铁矿的成因类型为煤系沉积型,结晶度差,结晶粒度细,半导体类型为P型。
  不同成因黄铁矿的细菌吸附量和动电位测试结果表明,细菌在两种不同成矿类型的P型黄铁矿吸附量差异不大,但比细菌在N型黄铁矿上吸附量更小。与微生物作用后,黄铁矿的等电点均朝细菌等电点的方向移动,N型高温热液黄铁矿的等电点变化幅度最大,而P型煤系沉积黄铁矿的等电点变化很小,与吸附量变化规律一致。
  微生物浸出结果表明,不同温度下细菌浸出21天后,高温热液成因的N型黄铁矿几乎不能溶解,而低温热液和煤系沉积成因的两种P型黄铁矿的浸出率分别可达到15.25%~27.92%和27.50%~34.59%。
  从矿物学影响因素角度分析表明,半导体类型是造成不同成因黄铁矿浸出行为及表面性质差异的主要原因;结晶度不同导致矿物表面原子密度不同是造成同种半导体类型黄铁矿浸出行为差异的关键因素。

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