磁黄铁矿和黄铁矿的生物浸出研究

，
［］
， ，：
［］
，
，
［］
， （ ）：
［］
，
：
，
，
［］
，：
，
［ ］ 巩冠群，陶秀祥，张 兴，等 氧化亚铁硫杆菌优化培养及脱硫
的研究［ ］ 中国矿业大学学报， ，（ ）：
［ ］ 杨 宇，师舞阳，张燕飞，等 嗜酸氧化亚铁硫杆菌对煤炭脱硫
影响的研究［ ］ 生态环境， ， （ ）：
磁黄铁矿和黄铁矿的生物浸出研究
第期
刘晓荣等：磁黄铁矿和黄铁矿的生物浸出研究
浓度变化规律如图 所示。由图 可知，无论是生物
浸出还是化学浸出，磁黄铁矿浸出液中的 浓度一
直比黄铁矿浸出液中的 浓度高，且随着试验的进
行，浸出磁黄铁矿的溶液中 浓度迅速增加，而浸
出黄铁矿的溶液中 浓度却是缓慢的增加。浸出
后，加入 菌的磁黄铁矿浸出液中 浓度达
，而加入 菌的黄铁矿浸出液中 浓度
仅为
。说明在酸性浸出液中，磁黄铁矿比黄
铁矿容易溶解。
图 浸出液中 !" 浓度的变化曲线
细菌浸出液中 浓度大于纯化学浸出时的浓
度，由于细菌的间接作用机理，浸出过程中将发生以下
反应（ ）、（ ），因此细菌的存在促进了 的溶解。
磁黄铁矿浸出液中 浓度比黄铁矿浸出液中的大，
浸出液 值的变化
图 （ ）（、 ）分别为细菌浸出磁黄铁矿和黄铁矿的
过程中浸出液 值的变化。由图 可知，磁黄铁矿浸
出时溶液 值变化剧烈，尤其是浸出前期，其变化幅度
远远大于黄铁矿浸出液 值的变化；黄铁矿浸出时溶
液 值变化平稳，基本不用人工调节 值。由于细
菌氧化矿物产酸，使磁黄铁矿浸出液的 值变化幅度
逐渐降低，黄铁矿浸出 后 值逐渐低于 ，同时，
矿冶工程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING 2006(6) 7次
参考文献(15条) 1.Valerie Toniazzo;lsabelle Lazaro;Bernard Humbert Bioleaching of pyrite by Thiobacillus Ferrooxidans:fixed grains electrode to study superficial oxidized compounds 1999 2.Rojas-Chapana J A;Michael Giersig;Helmut Tributsch The path of sulfur during the bio-oxidation of pyrite by Thiobacillus Ferrooxidation 1996(08) 3.Fowler T A;Holmes P R;Crundwell F K Mechanism of Pyrite Dissolution in the Presence of Thiobacillus Ferrooxidans[外文期刊] 1999(07)
使磁黄铁矿和黄铁矿的脱硫率明显升高，且脱硫率随
浸出时间的增长速度也明显加快。磁黄铁矿细菌浸出
的最大脱硫率达
，比无菌浸出时提高了
个 百 分 点；而 黄 铁 矿 细 菌 浸 出 的 脱 硫 率 最 高 达
，比无菌浸出时提高了
个百分点。
）扫描电镜观察到磁黄铁矿表面被细菌浸蚀的 解理面，证明在 菌浸出磁黄铁矿的过程中， 菌有 吸附在矿物表面对其进行氧化的作用，即生物浸出磁 黄铁矿的反应中，有细菌的直接作用机理。
出的最大脱硫率达
，比无菌浸出时提高了
个百分点；而黄铁矿细菌浸出的脱硫率最高达
，比无菌浸出时提高
了
个百分点。生物浸出磁黄铁矿的过程中存在细菌的直接作用。
关键词：生物浸出；磁黄铁矿；黄铁矿；氧化亚铁硫杆菌；脱硫
中图分类号：
文献标识码：
文章编号：
（）
（ ：
， ， ，
， ，
，； ，）
， ，
， ，
，
：
；
；；
；
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘晓荣， 姜圣才， LIU Xiao-rong， JIANG Sheng-cai 刘晓荣,LIU Xiao-rong(上海应用技术学院,材料系,上海,200233)， 姜圣才,JIANG Shengcai(北京科技大学,土木与环境工程学院,北京,100083)
铁硫杆 菌（
即
菌 ）［ ］。
本文研究了氧化亚铁硫杆菌对磁黄铁矿的浸出行为， 并与黄铁矿的生物浸出进行了对比，为以磁黄铁矿为 硫源的 金 属 矿 或 非 金 属 矿 生 物 脱 硫 提 供 试 验 参 考 依据。
试验方法
试验原料
试验所用氧化亚铁硫杆菌（ 简称 菌）由中南大
学提供，细菌培养所用的培养基为 无铁基础盐，其
到，工艺流程如图 所示。
矿冶工程
第卷
如图 、图 所示。由图 可知，磁黄铁矿样品中除含有 磁黄铁矿外，还含有石英、黄铁矿、磁铁矿等矿物。由图
可知，试验所用黄铁矿为纯矿物，不含其他杂质。
图 磁黄铁矿提纯工艺流程
图 磁黄铁矿的矿物组成
将通过上述工艺流程得到的磁黄铁矿放入密封袋
内密封保存。试验前再用棒磨机将磁黄铁矿磨细，取
度一直比黄铁矿浸出液中的细菌浓度大，浸出后期两
者的生长趋势基本相同。
）无论是生物浸出还是化学浸出，磁黄铁矿都比
黄铁矿容易溶解，且随着浸出的进行，磁黄铁矿浸出液
中 浓度增加迅速，而黄铁矿浸出液中 浓度却
增加缓慢。细菌的存在促进了 的溶解。
）由于磁黄铁矿特殊的晶体结构，其在酸性溶液
中的浸出脱硫率比黄铁矿的高。细菌的氧化促进作用
这对磁黄铁矿浸出液中的 菌的生长促进作用更明
显，从而使得磁黄铁矿浸出液中细菌的生长速度和浓
度较大。
细菌
一、
（）
细菌
一、
!
!
!
（）
从浸出液中 浓度的增长趋势来看，细菌对黄
铁矿中 溶解的促进作用比对磁黄铁矿中 溶
解的促进作 用 大，这 可 能 与 磁 黄 铁 矿 浸 出 时 溶 液
值变化剧烈，从而影响细菌的生长有关。
参考文献：
［］
，
［］
， ，： ，
，
，
：
［］
，
，
［ ］ ， ， （ ）：
［］
，
，
［］
， ， （ ）：
［ ］ 姜圣才，刘晓荣，张 强，等 生物浸出磁黄铁矿的研究概况［ ］
矿冶， ，（ ）：
［ ］ 李洪枚，柯家骏 细菌浸出磁黄铁矿机制的研究［ ］ 稀有金属，
， （ ）：
［ ］ 张 兴，王少丽，丁 玉，等 黄铁矿脱硫菌生长和代谢的影响因
盐补充。
试验中的基本盐液经巴士德灭菌法灭菌，矿粉经
紫外灭菌法灭菌，所有器皿经高压灭菌，瓶口盖有 层
棉纱，对每种矿物分别做无菌对照试验。
图 黄铁矿的矿物组成
浸出过程中细菌的生长曲线
图 为磁黄铁矿和黄铁矿生物浸出过程中细菌的
生长曲线。由图 可知，以磁黄铁矿为能源时，细菌初
始生长速度较以黄铁矿为能源时快，且浸出液中细菌
细菌浸出液的 值比无菌浸出液的 值低。
图 磁黄铁矿及黄铁矿浸出液 #$ 值的变化
（ ）磁黄铁矿；（ ）黄铁矿
磁黄铁矿和黄铁矿的脱硫率
磁黄铁矿和黄铁矿的浸出脱硫率如图 所示。由
于细菌的氧化促进作用，磁黄铁矿和黄铁矿细菌浸出
时的脱硫率明显比无菌浸出时高，且脱硫率随浸出时
间的增长速度也比无菌浸出时快。磁黄铁矿细菌浸出
粒级磁黄铁矿进行试验。
试验所用的黄铁矿由中国地质博物馆提供。试验
前再用棒磨机将黄铁矿磨细，取
粒级黄铁
矿进行试验。
试验方法
锥形瓶中加入
无铁 培养基，接
种
细菌悬浮液，加入 的磁黄铁矿或黄铁矿
粉，用
的硫酸调整矿浆 值稳定在 左
右。将锥形瓶放在
型恒温水浴振荡器中振荡
培养，温度
，转速一定，反应时间为 。每
天用
4.姜圣才;刘晓荣;张强 生物浸出磁黄铁矿的研究概况[期刊论文]-矿冶 2006(01) 5.李洪枚;柯家骏 细菌浸出磁黄铁矿机制的研究[期刊论文]-稀有金属 2005(06) 6.张兴;王少丽;丁玉 黄铁矿脱硫菌生长和代谢的影响因素研究[期刊论文]-化工矿物与加工 2005(10) 7.张东晨;张明旭;陈清如 脱硫菌磁化培育及生物浸出脱除煤中黄铁矿硫的研究[期刊论文]-洁净煤技术 2005(04) 8.方兆珩;柯家驹;李洪枚 生物浸出低品位镍铜硫化矿[期刊论文]-有色金属(冶炼部分) 2002(04)
型精密酸度计测量溶液中 值，若
值大于 ，则用硫酸调节至 ；隔天从锥形瓶取
浸出上清液，用血球计数板直接计数法测量细菌
浓度，以重铬酸钾氧化滴定法测定溶液中 浓度，
并取 左右的矿样洗净、干燥、密封保存，用
型联合测定仪测样品中 含量。用
型
射线衍 射 仪 分 析 矿 样 的 矿 物 组 成，用
扫描电镜分析矿样的显微形貌。取样损失用 基础
在浸出过程中，存在细菌的直接作用机理。浸矿细菌
吸附在磁黄铁矿表面，在解理面处发生的生物氧化反 应为［ ］：
细菌
一、
（）
图 磁黄铁矿原矿（ !）及生物浸蚀后（ "）的解理面
为被细菌浸蚀的解理面
观察未发现黄铁矿细菌浸出前后解理面有 明显变化。
结论
）氧化亚铁硫杆菌以磁黄铁矿为能源时的初始
生长速度较以黄铁矿为能源时快，且浸出液中细菌浓
的最大脱硫率达
，比无菌浸出时提高了
个 百 分 点；而 黄 铁 矿 细 菌 浸 出 的 脱 硫 率 最 高 达
，比无菌浸出时提高了
个百分点。
无论是细菌浸出还是纯化学浸出，磁黄铁矿的脱
硫率均比黄铁矿的脱硫率大。由于磁黄铁矿晶体结构
中存在铁亏损，呈现出较低的晶体对称性，因此与其他
硫化物相比具有更强的反应能力。许多研究也证明了
磁黄铁矿和黄铁矿是自然界中最常见的硫化铁矿
物。磁黄铁矿往往以伴生形式存在于许多金属矿或非
金属矿中，其本身开采价值不大，却常是金属矿或非金
属矿中 的主要来源。目前，浮选是分离磁黄铁矿与
其它矿物的最常用方法。但由于磁黄铁矿本身矿物组
成复杂，且极易氧化，是浮选的一大问题。同时，浮选
成本高，对 环 境 污 染 严 重，不 利 于 矿 物 资 源 的 充 分 利
用。相比之下，生物浸出成本低、污染少，具有一定的
积极意义。
国内外有关黄铁矿微生物浸出的报道很多［ ］，
而对于磁黄铁矿的生物浸出报道较少。研究者对生物
浸出磁黄铁矿的浸出机理、动力学等进行了一些有益 的探索［ ］。有关生物浸出磁黄铁矿的研究主要集中
在处理含镍磁黄铁矿和浸出难处理的磁黄铁矿型金矿
等方面［ ］。所用的浸矿细菌主要是常用的氧化亚
酸性溶液中磁黄铁矿比黄铁矿更容易溶解。据报道，
在相同条件下，磁黄铁矿的氧化速度是黄铁矿的
倍［ ］。
图 磁黄铁矿及黄铁矿的脱硫率
矿冶工程
第卷
磁黄铁矿浸出前后的 形貌
应用
扫描电镜对磁黄铁矿生物浸出
前后的微观形貌进行观察，图 （ ）、（ ）是浸出前后
磁黄铁矿的解理面对照图。对比图 （ ）和（ ），可以
明显观察出磁黄铁矿表面的解理面被细菌浸蚀，证明
素研究［ ］ 化工矿物与加工， （ ）：
［ ］ 张东晨，张明旭，陈清如，等 脱硫菌磁化培育及Leabharlann Baidu物浸出脱除煤
中黄铁矿硫的研究［ ］ 洁净煤技术， ，（ ）：
［ ］ 方兆珩，柯家驹，李洪枚，等 生物浸出低品位镍铜硫化矿［ ］
有色金属（ 冶炼部分）， （ ）：
［］
，
，
［］
， ，：
［］
，
，
，
：
［］
， ，：
［］
9.Ubaldini S;Veglio F Gold recovery from a refractory pyrrhotite ore by biooxidation[外文期刊] 2000 10.Veglio F;Beolchini F;Nardini A Bioleaching of a pyrrhotite ore by a sulfooxidans strain:kinetic analysis 2000 11.Mason L J;Rice N M The adaptation of Thiobacillus ferrooxidans for the treatment of nickel-iron sulphide concentrates[外文期刊] 2002 12.Tario M Bhatti;Jerry M Bigham Mineral products of pyrrhotite oxidation by Thiobacillus ferrooxidans 1993(06) 13.Nicholson R V;Scharer J M Laboratory studies of pyrrhotite oxidation kinetics 1994
浓度一直比黄铁矿浸出液中的细菌浓度大，浸出第
细菌浓度就超过
个 ，而黄铁矿浸出液中的
细菌浓度在第 才能达到或超过
个 。浸
出后期两者的生长趋势基本相同。
结果与分析
磁黄铁矿和黄铁矿样的物相分析
用
型 射线衍射仪对磁黄铁矿和
黄铁矿样品的物相成分进行分析，其 射线衍射图分别
图 浸出过程中细菌生长曲线
浸出液中 浓度的变化 细菌浸出磁黄铁矿和黄铁矿时，浸出液中的
配制组分为（ ）
，·
，
，
，（ ）
、蒸 馏 水
，调 节
，细 菌 培 养 时 以 硫 粉 作 能 源
物质。
试验所用纯磁黄铁矿由河北邢台磁黄铁矿矿石经
过粗选（ 磁场强度为
的弱磁选）和二次精选
（ 磁场强度分别为
和
的弱磁选）得
! 收稿日期：
基金项目：上海市重点学科建设基金资助项目（
）
作者简介：刘晓荣（
），女，河北定州人，副教授，博士，主要研究方向为资源综合利用和无机材料。
第 卷第 期 年月
矿! 冶! 工! 程
磁黄铁矿和黄铁矿的生物浸出研究!
刘晓荣 ，姜圣才
（ 上海应用技术学院 材料系，上海
； 北京科技大学 土木与环境工程学院 ，北京
）
摘 要：研究了磁黄铁矿和黄铁矿的细菌浸出脱硫。研究表明，酸性溶液中磁黄铁矿比黄铁矿更容易溶解，其浸出脱硫率比黄铁
矿的高。细菌的氧化作用使磁黄铁矿和黄铁矿的脱硫率明显升高，且随浸出时间的增长，脱硫速度也明显加快。磁黄铁矿细菌浸