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生物湿法冶金因能处理低品位矿石,且工艺简单、成本低、能耗少、污染小等优点而越来越受重视。其中生物浸出—溶剂萃取—电积提铜(BL—SX—EW)是极具代表性的生物湿法冶金工艺,得到了广泛的应用。在生产实践中,生物浸出的效率极大地影响提铜工艺的整体效率,然而,除了生物浸出过程的自有特征外,还很少有人注意到溶剂萃取过程会对生物浸出过程造成不利影响,使生物浸出效率降低,最终导致整个提铜工艺的效率降低。本文从溶剂萃取工艺的角度考虑生物浸出效率低下的问题,重点研究萃取工艺对浸矿细菌细胞浓度和活性的影响,以及萃取界面乳化现象与浸矿微生物的相互关系,揭示萃取过程对生物浸出过程的影响。 显微观察德兴铜矿堆浸厂现场O/W型界面乳化液,发现其中存在形貌复杂多样的微生物。利用16s rRNA基因测序技术对铜萃取界面乳化液中微生物种群结构进行分析,结果发现包括Leptospirillum sp,Acidithiobacillus ferrooxidans, Metallibacterium sp,Staphylococcus sp在内的7类细菌,其中优势菌种为Leptospirillum sp. E4-L9和Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC23270,两者在乳化液细菌中分别占到了40.48%和38.1%,并通过建立系统进化树分析了它们的亲缘关系。利用Fe2+、葡萄糖和硫等不同能源对界面乳化液中的微生物进行选育,然后对不同能源选育组进行16s rRNA基因序列分析。其中以Fe2+为能源的选育组中,鉴定出三类细菌,分别为Acidithiobacillus sp. E6-1,3-8和Leptospirillum sp. E4-L9和Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC23270,而以葡萄糖为能源的选育组鉴定出单一的Staphylococcus sp. LS255菌种,以硫为能源的选育组检测出Acidithiobacillus类细菌和一种不可培养的细菌。该研究表明在界面乳化液中存在多种细菌,同时也可以说明界面乳化液对细菌有截留捕集作用。 研究菌体、固体微粒、界面乳化液滴的表面电性,结果发现 Acidithiobacillus.ferrooxidans菌表面带有负电,并且随着pH的升高,Zeta电位降低;氢氧化铁胶体的Zeta电位随着pH的升高,由正值变为负值,在pH1.6时出现等电点;界面乳化液滴的Zeta电位在pH1.5时为正值,然后随着pH升高而降低,在pH2.6时出现等电点,当pH3.0时,Zeta电位变为负值。在pH2.0的条件下,LIX984N的体积浓度升高,界面乳化液滴的Zeta电位在正值范围内升高。利用DLVO理论来解释Acidithiobacillus.ferrooxidans菌、氢氧化铁胶体和界面乳化液之间的相互作用,计算结果表明界面乳化液和Acidithiobacillus.ferrooxidans菌、氢氧化铁胶体是相互吸引的。 利用MPN法研究pH和LIX984N浓度不同时萃取过程对 Acidithiobacillus.ferrooxidans菌和Sulfobacillus thermosulfidooxidans菌细胞浓度和活性的影响。研究发现,萃取过程会对水相中细菌的细胞浓度和活性产生不利影响。在萃取过程中随着pH的升高,两种细菌在萃取过程中受到的捕集作用变弱,两种细菌均在最适pH2.0时表现出最高的活性;而随着LIX984N体积浓度的升高,两种细菌受到的抑制作用和捕集作用均变强; Acidithiobacillus.ferrooxidans菌在萃余液中活细胞所占比例最高约为26.0%,最低为6.2%;而Sulfobacillus thermosulfidooxidans菌最高为27.0%,最低则为3.2%,说明Sulfobacillus thermosulfidooxidans菌是比Acidithiobacillus.ferrooxidans菌对环境更敏感的菌属。因此在实际生产过程中要控制好萃取条件,避免界面乳化液的产生,减少萃取过程对细菌的截留作用和毒害作用。