真菌浸矿被认为是一种成本低、环境友好的新型生物浸矿方法。它是利用真菌代谢产生的有机酸溶解矿物中的金属,但由于有机酸的酸性较弱,导致浸出率相对较低,因此需要采取强化措施提高浸出效果。为此,本文提出了一种宏粒子强化真菌浸矿方法,并以玻璃珠和陶瓷颗粒为宏粒子,开展了宏粒子强化黑曲霉浸出碳硅泥岩型铀矿石研究,取得的研究成果如下:(1)开展了宏粒子强化黑曲霉一步法浸铀实验,分别研究了玻璃珠和陶瓷颗粒对黑曲霉浸铀的强化效果,验证了宏粒子强化黑曲霉浸铀的可行性。结果表明,适宜的宏粒子粒径、加入量以及摇床转速能强化铀的浸出。在矿浆浓度为2%、摇床转速为150 rpm的条件下,加入1mm、50 g/L的陶瓷颗粒,铀浸出率为71.11%,比对照组提高了6.19%;加入1mm、20 g/L的玻璃珠,铀浸出率为76.04%,比对照组提高了11.12%。(2)开展了宏粒子强化黑曲霉两步法浸铀实验,研究了玻璃珠粒径、加入量和摇床转速对黑曲霉干重和形态特征以及铀浸出率的影响。结果表明,随着摇床转速和宏粒子粒径的增加,黑曲霉干重减小;当摇床转速为150 rpm和180 rpm时,加入玻璃珠黑曲霉菌丝包裹铀矿石形成生物矿石颗粒,而转速为210 rpm时黑曲霉形态转变为团块状或分散菌丝;在矿浆浓度为4%,摇床转速为180 rpm时,加入0.5mm、40 g/L的玻璃珠,铀浸出率达75.49%,比对照组提高了9.82%。(3)为了表征宏粒子诱导产生的能量,引入了胁迫能参数,并参考球磨机机械能模型建立了宏粒子产生的胁迫能模型,分析了胁迫能与黑曲霉干重、生物矿石颗粒直径和铀浸出率间的关系。结果表明,胁迫能的变化可划分为了两个阶段:当玻璃珠粒径为0.5-1mm时,胁迫能随着玻璃珠粒径增大而缓慢上升(第Ⅰ阶段);当玻璃珠粒径增大到2 mm后,胁迫能急剧增加(第Ⅱ阶段)。在胁迫能的不同阶段,黑曲霉干重、生物矿石颗粒直径和铀浸出率具有不同的特点。转速为150 rpm、180 rpm和210 rpm时,其临界值分别为0.631μJ、0.910μJ和1.24μJ,过高的胁迫能对黑曲霉生长产生抑制作用,导致其形态发生改变,铀浸出率降低。