细菌冶金技术因其环境友好、成本低廉而成为研究热点，特别是对于传统技术难以处理的复杂矿石(如各种结合态的单一金属矿石和多金属复合矿石)、低品位表土矿石和废弃矿石。

本文从邹亮矿业集团200m中段矿井水中分离纯化出氧化亚铁硫杆菌作为浸矿细菌。实验采用摇瓶浸出，并加入活性炭和Ag+、吐温和Ag+催化剂。

一、实验材料和仪器

实验所用的老尾矿取自邹亮矿业集团，其化学成分(%)为Cu 0.29，SiO2 69.74，Al2O3 12.77，Fe2O3 3.19，CaO 2.36，MgO 1.35。铜的化学物相为:原生硫化铜5.41%，次生硫化铜92.52%，游离氧化铜1.12%，结合硫化铜0.95%。尾矿粒度分布:-0.45mm ~+0.200mm 14.37%，-0.200mm ~+0.125mm 11.74%，-0.125mm ~+0.097mm 8.41%，-0.097mm ~+0.074mm 5.21%，-0.074%。

该菌株从邹亮矿业酸性矿井水中分离并驯化分离，主要为氧化亚铁硫杆菌菌株。培养基为9K+S培养基:(NH4)SO4 3.0g，KH2PO4 0.5g，KCl 0.1g，MgSO4 7H2O 0.5g，CaNO3 2H2O 0.01g，蒸馏水700mL，1∶1 H2SO4调pH至2.0，121℃灭菌15min，加入1%硫磺粉。浸出液中Fe2+的初始浓度为1.0g/L

实验仪器有PHS-3C精密酸度计、可控振荡仪和电位计。pH和Eh用酸度计测量，Cu2+用WFX-120原子吸收分光光度计测量。

第二，实验

(1)测试方法

将灭菌后的培养基加入装有矿粉的灭菌250mL锥形瓶中，用1∶1的H2SO4调节溶液的pH值，置于30℃、转速150r/min的空气浴恒温摇床中浸提。接种量为10%。3.0mg/L Ag+作为催化剂，定期取样，同时监测溶液中的Cu2+、pH和Eh，用培养基补充取样减少的溶液体积，以保证溶液浸出总体积不变。

(2)结果和讨论

1.浸出液的pH值对浸出效果的影响(图1)

图1 pH值对细菌浸出的影响

从图1可以看出，浸出液的酸度对细菌浸出影响很大，pH = 1.5 ~ 2.0时。浸出效果好。当pH=2.0，浸出时间为25天时，浸出效果最好。酸度过高或过低都会影响细菌的生存、生长和繁殖速度。pH过高时，细菌浸出产生的铁离子会形成棕黄色沉淀(氢氧化铁胶体沉淀)，覆盖在矿物离子表面，阻碍反应。如果pH过低，虽然酸度有利于矿石的氧化，但细菌很难适应如此高的酸度，会延缓细菌的生长。

2.矿浆浓度对铜浸出率的影响(图2)

图2矿浆浓度对铜浸出率的影响

图2表明矿浆浓度过高，但不利于浸出。原因是溶液中某些金属离子的持续积累可能超过细菌的极限耐受浓度，从而影响细菌的生长活性。在浸出液中细菌浓度一定的情况下，固体浓度的增加会加剧矿石颗粒之间的碰撞和摩擦。这虽然有利于矿物表面的不断更新，但会使矿物单位面积的细菌数量减少，其产生的强烈剪切应力也会使吸附在矿物表面的细菌损伤脱落，从而造成矿物单位面积吸附的细菌。

3.催化剂对铜浸出率的影响

采用不同量的活性炭、吐温和Ag+作为低品位邹亮铜矿尾矿细菌浸出的催化剂。见图3 ~ 4。图3显示，不加活性炭的25天浸出率为65%，随着活性炭的增加，浸出率逐渐增加。并不是活性炭越多越好。活性炭越多，其表面附着的细菌越多，阻碍了细菌与矿物质的接触，影响浸出效果。活性炭用量为0.3g时，浸出效果较好，25天后浸出率达到92%。浸出初期，细菌处于适应环境的阶段，老尾矿中含有低品位砷，对细菌有一定的毒害作用。而浸出液中砷的浓度较低，使得细菌在适应期浸出矿物较慢。活性炭与Ag+联合浸出铜的浸出率高于单纯Ag+催化浸出。活性炭的催化效果在淋洗10天后明显提高，淋洗20天后达到90%。随着时间的延长，浸出率几乎没有增加。随着Fe3+的增加，矿物表面被黄钾铁矾等沉淀物覆盖，阻碍了细菌与矿物的接触，导致浸出反应终止，铜浸出率没有提高。

图3活性炭用量对细菌浸出的影响

图4吐温用量对细菌浸出的影响

从图4可以看出，在溶出过程中加入吐温可以促进溶出，缩短溶出的“滞后期”。吐温可以改变矿物表面的润湿性，使其亲水，易于被细菌吸附，从而缩短细菌在矿物表面达到吸附平衡所需的时间，从而加快浸出速度。但吐温的用量不能太高，否则不利于浸出。

从图5可以看出，细菌浸出的浸出效果明显好于无菌浸出。活性炭和Ag+的结合优于吐温和Ag+的结合，25天时浸出率提高了4%。

图5催化剂对浸出的影响

4.催化剂对渗滤液Eh的影响

矿物中的有用矿物大多以还原态存在，高氧化环境能促进溶解态矿物的溶解。从图6中可以看出，有催化剂的Eh比无催化剂的高，有催化剂的Eh比无催化剂的变化明显，活性炭与Ag+的结合比以吐温20为催化剂的高。说明Ag+的加入可以降低浸出过程中的氧化还原电位，细菌的存在可以保持相对良好的氧化环境，有利于Cu的浸出。

图6催化剂对溶液Eb的影响

三。结论

(1)当浸出液pH为2.0，矿浆浓度为10%时，氧化亚铁硫杆菌对老尾矿有较好的浸出效果；

(2)当浸出温度为30℃，转速为150r/min时，有菌浸出效果明显好于无菌浸出，有催化剂浸出率高于纯Ag+浸出率。

(3)3.0g/L活性炭和3.0mg/L Ag+的组合比3.0mL吐温和3.0mg/L Ag+的浸出效果好；

(4)有催化剂的浸出液比无催化剂的浸出液电位高。