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生物冶金技术因其成本低,环境友好在难处理金矿预处理过程中得到广泛应用。然而由于冶金菌株生长速度较缓慢,氧化作用周期较长严重影响了该技术的进一步发展。因此,深入了解生物冶金过程的关键影响因素及其作用规律,可以为该技术的改进和完善提供重要的技术及理论支持。本文以生物冶金过程中关键因素的作用规律的实验确定,以及有机添加试剂对生物氧化预处理过程的作用效果为目标,以氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans)氧化难处理金矿过程为研究对象,实验研究了生物冶金过程中的pH、温度和矿浆浓度等关键影响因素对菌体生长和矿物氧化速率的影响规律;同时,在此基础上,探索了有机添加试剂;蛋白胨和半胱氨酸的添加浓度和添加时间对于提高该生物冶金过程效率的作用效果。
生物冶金过程关键影响因素实验研究结果表明:以10%难处理金矿为底物,摇瓶中T.ferrooxidans的比生长速率在pH值为0.8-2.0的范围内先上升后保持基本不变;而难处理金矿的氧化速率随pH的升高先上升后下降,并且在pH为1.1-1.4时该氧化速率呈现最大值;培养温度是生物冶金过程中重要的影响因素,当温度从30-44℃变化时菌体的比生长速率先上升后下降,41℃时比生长速率达到最大;当温度低于41℃时,矿石的氧化速率随温度的升高而升高,当温度高于41℃时,矿石氧化速率受温度影响不大。而以不同浓度(5%-25%)的难处理金矿为底物时,矿物的浸出率随着矿浆浓度的升高而下降。
文献研究表明蛋白胨和半胱氨酸都能有效的提高生物氧化的速率。但是针对其在添加浓度及时间尺度的研究内容却鲜见报道。实验研究结果表明:采用5%的难处理金矿为底物,添加不同浓度的蛋白胨和半胱氨酸后,随着添加浓度的增加,菌体比生长速率和生物氧化速率先上升后下降,最适添加浓度分别为10-3g/mL和6.4×10-5mol/L,实验测定,此时两者含有相同的巯基浓度,即6.4×10-5mol/L。蛋白胨和半胱氨酸的添加时间研究结果表明:当在菌体进入指数生长期之前加入蛋白胨或半胱氨酸时,生物氧化速率提高的效果较其它生长阶段更为明显。
上述结果为深入理解生物氧化过程提供一定的帮助,同时也为进一步优化生物氧化过程提供了一定的技术支持。