两种混合菌群浸出铀矿石的正交试验
第七章 铀矿石的细菌浸出
搅拌（摇瓶）试验矿需将矿样 破碎至一定粒度（如-200目），取 一定量矿粉，加到1000ml烧杯（或 300～500mL三角瓶）中，并加入细 菌培养基制成含固量为5～10％的矿 浆。在搅拌下，用稀酸中和矿物碱 性并酸化至所需pH值，然后接种入 细菌，进行搅拌浸出（或塞上棉塞， 臵于恒温摇床上振荡浸出）。
3.4 现场试验
扩大试验是用放大的设备和试验规模对小 型试验中得到的工艺参数进行考察和验证。搅 拌浸出，每次用矿量为50～100kg，渗滤浸出 和堆浸，每次用矿量为500—1000kg。试验所 用设备尽量采用工业试验或工厂所用设备形式。 搅拌浸出可用不锈钢或搪瓷反应器及帕丘卡浸 出槽，在设备上装有液气计量仪表及连续测定 酸度、电位和温度等参数的仪器。堆浸和渗滤 浸出应尽量模拟工业生产中用的场地及设备进 行试验。
2、细菌浸出与铀矿石矿物学
细菌浸出的一个重要方面是铀 本身的矿化作用，表7-1列出了各种 铀矿石进行生物浸出的结果。据此 可以认为，氧化物、磷酸盐、硫酸 盐和碳酸盐矿石比较适合生物浸出， 而硅酸盐矿石则难以甚至不可能进 行生物浸出。
表7-1 各种铀矿石的生物浸出
铀 矿 石 沥青铀矿 UO2 化 学 组 成 细菌浸出的 程度 +
浸出液定时取样，分析其中的金属 浓度、酸度、电位、 及 其他成分的含量，根据分析情况，决定 循环浸出时间和更换浸出剂的次数，直 至达到所要求的浸出率为止，浸出结束 时，用一定体积酸化水洗涤矿石柱，洗 出矿层中存留的部分浸出液，然后卸下 矿石，烘干并磨细后取样分析，测定浸 出渣中金属及其他组分含量，根据浸出 渣分析结果。
在试验中控制浸出介质酸度，用稀硫 酸调节，使之恒定，记下所用酸量。在浸 出期间，每隔一定时间(1～7d)用吸取上清 液的办法取一次样，记下每次取样体积。 样品送分析，测定其中的金属含量、总铁 及亚铁、电位、pH和 浓度等。用加入 酸化水或培养基的办法补充每次取样的体 积，用加入蒸馏水的办法补充蒸发所损失 的水分。浸出结束时，过滤出浸出渣，将 浸出渣洗涤后臵于110℃下烘干至恒重，然 后分析其中金属和其他组分含量。
低品位铀矿石微生物柱浸试验
doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.06.011低品位铀矿石微生物柱浸试验李江，刘亚洁，周谷春，车江华(东华理工大学，江西抚州344000)摘要：对某低品位铀矿石进行了不同喷淋条件的微生物柱浸试验。
结果表明，试验用混合菌群对目标铀矿石具有较强适应性，浸出周期172 d，菌浸期间5%和10%喷淋量条件下渣计平均浸出率分别为87.70%和88.53%，耗酸率分别为5.36%和5.37%。
菌浸阶段采用较大喷淋量可提高浸出率，但液固比会显著增加，综合成本相应提高。
因此，喷淋量的选择应综合考虑铀资源回收率与浸出成本。
关键词：低品位铀矿石；微生物柱浸；喷淋量；浸出率；耗酸率中图分类号：TL212.1+2 文献标识码：A 文章编号：1007-7545（2012）06-0000-00Column Bioleaching of Low-grade Uranium OreLI Jiang, LIU Ya-jie, ZHOU Gu-chun, CHE Jiang-hua(East China Institute of Technology, Fuzhou 344000, Jiangxi, China)Abstract: Column bioleaching of a low-grade uranium ore with a variety of spraying methods was carried out. The results show that the mixed culture of acidophilic microorganisms in use have a high adaptation to the uranium minerals, and the average uranium leaching rates are 87.70% and 88.53%, the acid consumption is 5.36% and 5.37% within 172 days, at 5% and 10% spraying condition, respectively. A bigger spray liquid quantity could increase uranium leaching rate at the bioleaching stage, however, the ratio of liquid to solid rises greatly as well, which resulted in a rise of cost for uranium recovery. Therefore, the optimum spray liquid quantity should be confirmed with a consideration of both uranium recovery and leaching cost.Key words: low-grade uranium ore; column bioleaching; spray liquid quantity; leaching rate; acid consumption rate我国铀矿资源相对贫乏，而且铀矿石品位偏低，矿床的矿石品位多数在０.1%~0.3%，占总资源储量的60%，低于0.1%的低品位铀矿石占33%[1]。
铀矿石化学浸出与细菌浸出沉淀产物的比较
铀矿石化学浸出与细菌浸出沉淀产物的比较刘玉龙;丁德馨;李广悦;胡南;王永东;王有团;王清良【期刊名称】《过程工程学报》【年(卷),期】2010(10)4【摘要】为了研究细菌在铀矿石细菌浸出中的作用及产物,设计了Fe^(2+)浓度分别为2.01和4.63g/L的化学浸出和细菌浸出4种矿粉实验与Fe^(2+)浓度为4.63g/L的化学浸出和细菌浸出2种矿块实验.监测了矿粉浸出体系中pH值、Eh 值及铀浓度随时间的变化,并对铀矿石化学浸出和细菌浸出的矿块表面形貌、元素及矿物组成进行了分析.结果表明,在4种矿粉浸出体系中,Fe^(2+)浓度分别为2.01和4.63g/L的化学浸出铀矿石浸出率分别为64.86%和69.13%,细菌浸出浸出率分别为94.35%和92.80%.试块化学浸出后表面主要为硅酸盐类矿物,细菌浸出后表面主要是黄钾铁矾类矿物.细菌浸出体系中含适量铁可有效降低沉淀量,提高浸出率.【总页数】6页(P679-684)【关键词】铀矿石;化学浸出;细菌浸出;沉淀物【作者】刘玉龙;丁德馨;李广悦;胡南;王永东;王有团;王清良【作者单位】南华大学铀矿冶生物技术国防重点学科实验室【正文语种】中文【中图分类】TF646【相关文献】1.721铀矿石细菌渗滤浸出及细菌的驯化培养研究 [J], 王清良;刘迎九;杨金辉;刘江2.沥青铀矿石硫酸和细菌浸出过程的比较研究 [J], 刘玉龙;丁德馨;李广悦;王有团;胡南3.低品位铀矿石硫酸搅拌浸出与细菌搅拌浸出研究 [J], 李广悦;刘玉龙;王永东;丁德馨4.用过氧化氢从下马塘铀矿石浸出液中沉淀铀 [J], 高锡珍;林嗣荣;郭尔华5.从铀矿石浸出液中沉淀过氧化铀 [J], 高锡珍;林嗣荣;郭尔华;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
江西某铀矿床细菌槽浸实验研究
部直径 ４ｃ ５ｍ，高 ８ ｃ ０ｍ，底 部设 通 气孔 ，提 供 细菌
存 活所 需 氧气 ，为使 曝气 均 匀 ，通气 孔成放 射 性分 布 。充气 管既 可 以充气 又可 以放 液 ，每加 入放 出菌
液 一次 称 为浸 出一 次或 一个 回次 。实 验 温度用 恒 温
实验 采用 充 气 式槽 浸 ，桶 顶 部 直径 ６ｃ ０ｍ，底
高 峰 高 柏 郑志宏 吴为荣
（ 东华理 工学 院 ・ 州 ３ ４ ０ ） 抚 ４ ０ ０
摘 要 ：在实验条件下进行 了 ４次细菌槽 浸浸 铀实验 ，对 菌 液等 速浸 出 ，菌液 、属液 不等速 浸 出，
循环属液等速浸 出作 了对 比。实验结果表 明不等速浸 出可 以更快进入 细菌浸 出后期 ；属液循 环使用确实
灰石 、萤石 、石 英 、水 云 母 、钠 长 石 、绿 泥 石 等 ，
矿石 中常 见 的金 属矿 物有 黄铁 矿 。矿石化 学组 成见
表 １ 。
泡时 间和浸 出效率 之 间的关 系 ， 旨在 为后 续 的大规
裹 １ 矿 石 组 分 质 量 分数 （ ）
１ ２ 实验 装置 和条 件 ．
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｒｕ ｌａ ｈ ｎ Ｖａ ｅ ｃ ｉｇ Ｎｏ － ｎ ｆ ｒ ｖ ｌ ｃ ｔ ｅ ｃ ｉ ｇ Ｕ ｎ ｆ ｒ ｖ ｌ ｃｔ ｅ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｂ ｃ ｅ ｉ ｍ ｅ ｃ ｉ ｇ ｔｌａ ｈ ｎ ｎ ｕ ｉ ｍ ｅ ｏ ｉｙ ｌ ａ ｈ ｎ ｏ ｉ ｍ ｅｏ ｉ ｌａ — ｏ ｙ
收 稿 日期 ； ０ ６ ０ — ２ ２０— ５ ９
作者简介 ： 高峰 男 东华理工学院土木与环境工程学院研究生
装 置 控制在 ２ ℃～２ ℃。 ｏ ５
基于铀矿中本源硫杆菌对黄铁矿和铀矿浸出的协同作用
摘
要： 研究砂岩型铀矿床中本源嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（ Acidithiobacillus ferrooxidans, At.f ） 、嗜酸性氧化硫硫杆菌
（Acidithiobacillus thiooxidans，At.t）对黄铁矿及铀矿浸出的协同作用。采用富集培养法、无机盐硅酸钠平板法对砂岩型铀矿 中的硫杆菌分离纯化，通过分析菌株的形态学特征、生理生化结果及 16S rDNA 序列确定菌株的系统发育地位，并利用摇瓶 培养法设计浸矿试验，向黄铁矿浸出体系中分别加入分离纯化的 At.f、At.t 及混合的 At.f 和 At.t，检测 pH 值、氧化还原电位 值（Eh 值)的变化，浸矿 40 d，测定浸矿体系的总铁离子浓度和硫酸根离子浓度，并分析黄铁矿矿渣表面形态及成分。根据 黄铁矿的浸出结果，设计铀矿浸出试验，浸矿 40 d，测定浸出体系中的 pH 值、Eh 值、总铁离子浓度、硫酸根离子浓度等参 数并计算四价铀的浸出率。结果表明，分离的两株优势菌中 SW-2 鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(At.f)，SW-3 鉴定为嗜酸性 氧化硫硫杆菌(At.t)。At.f、At.t 浸出黄铁矿和铀矿时存在协同作用，At.f 为浸矿体系的强氧化剂，主要将 Fe2+氧化成 Fe3+，Fe3+ 将 UO2 氧化成可溶性的 UO22+；At.t 可为浸矿体系提供酸性环境；At.f: At.t = 5:1 试验组对黄铁矿和铀矿的浸矿效果最好，四 价铀的浸出率为 55.60%，黄铁矿矿渣表面形态显示细菌对黄铁矿存在直接的氧化作用；At.f、At.t 高效浸出黄铁矿的菌量比 例对以黄铁矿为伴生矿的铀矿的细菌浸出也具有明显的促进作用， 研究结果可以为工业微生物浸铀时提供一定的支持并为以 黄铁矿为伴生矿的其他矿物的微生物浸出提供参考。 关 键 词：嗜酸性氧化亚铁硫杆菌；嗜酸性氧化硫硫杆菌；浓度比例；浸出率 中图分类号：P 574 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2016) 增 1－0334－08
铀矿石粒径对细菌渗滤浸出的研究
铀矿石粒径对细菌渗滤浸出的研究
李林;刘金辉;刘亚洁;刘艳;田娟
【期刊名称】《有色金属（冶炼部分）》
【年(卷),期】2006(000)003
【摘要】采用细菌渗滤浸出的方式,对比不同铀矿石粒径(2～5mm,5～10mm)对铀浸出和细菌适应性的影响.试验采用先酸浸后菌浸的方式.试验结果表明,细颗粒铀总浸出率与粗颗粒浸出基本相同;而粗颗粒总耗酸量小于细颗粒;细菌在粗颗粒铀矿样中的适应时间比在细颗粒铀矿样中的时间短,并且生长更为稳定.该试验可为在细菌浸出的条件下,为工业性生产增加铀矿石粒径节约生产成本提供试验依据.
【总页数】3页(P39-41)
【作者】李林;刘金辉;刘亚洁;刘艳;田娟
【作者单位】东华理工学院土木与环境工程系,江西,抚州,344000;东华理工学院土木与环境工程系,江西,抚州,344000;东华理工学院土木与环境工程系,江西,抚州,344000;东华理工学院土木与环境工程系,江西,抚州,344000;东华理工学院土木与环境工程系,江西,抚州,344000
【正文语种】中文
【中图分类】TF88
【相关文献】
1.721铀矿石细菌渗滤浸出及细菌的驯化培养研究 [J], 王清良;刘迎九;杨金辉;刘江
2.低品位铀矿石硫酸搅拌浸出与细菌搅拌浸出研究 [J], 李广悦;刘玉龙;王永东;丁德馨
3.抚州铀矿石细菌渗滤浸出扩大试验 [J], 樊保团;蔡春晖;刘建;江浪;周仁华;姜英琼;童长宁;张洪利
4.抚州矿铀矿石渗滤浸出工业性试验研究 [J], 蔡春晖
5.不同粒径铀矿石细菌渗滤浸出实验研究 [J], 刘金辉;李林;刘亚洁
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不同搅拌方式下某铀矿石的细菌浸出效果
不同搅拌方式下某铀矿石的细菌浸出效果
陈功新;王广才;史维浚;刘金辉
【期刊名称】《金属矿山》
【年(卷),期】2010(000)008
【摘要】利用从现场酸性矿坑水中分离并经诱变、驯化和扩大培养的的嗜酸中温混合菌,对某难浸铀矿石进行了充气搅拌方式和机械搅拌方式的浸出试验.试验结果显示,机械搅拌方式下铀的渣计浸出率可达89.2%,而充气搅拌方式下铀的渣计浸出率仅为67.6%,说明机械搅拌方式更有利于该铀矿石的细菌浸出.
【总页数】4页(P79-81,131)
【作者】陈功新;王广才;史维浚;刘金辉
【作者单位】中国地质大学(北京);核资源与环境教育部重点实验室;中国地质大学(北京);核资源与环境教育部重点实验室;核资源与环境教育部重点实验室
【正文语种】中文
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1.某铀矿石不同细菌浸出方式对比试验 [J], 王学刚;孙占学;刘金辉;李学礼;史维浚
2.催化条件下低品位原生硫化铜矿的搅拌细菌浸出 [J], 张卫民;谷士飞;孙占学
3.再生骨料在不同搅拌方式下的破碎现象分析 [J], 卢国文; 赵利军; 王波; 张增强; 肖铁链; 庄智强; 刘珊珊
4.基于不同搅拌方式下的水泥稳定碎石力学性能及细观结构研究 [J], 朱玄; 刘超超; 吕松涛
5.不同搅拌方式下冷却曲线的测量与比较 [J], 王鸣华;陈乃录;张伟民;李琳琳;刘占仓
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细菌浸铀试验研究
细菌浸铀试验研究
王清良;刘选明;刘迎九;杨金辉;刘江
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2004(013)008
【摘要】对719矿、753矿和703矿不同类型矿石,进行细菌浸出试验,试验结果表明:753矿和719矿矿石中U4+/U6+和Fe2+/Fe3+比值较大,且含有黄铁矿,用细菌浸出能提高金属浸出率2%～8%,可降低酸耗5%～10%.其中,753矿矿石柱浸试验细菌浸出效果最明显;719矿矿石浸出性能较好,在低酸条件和较短时间内即可达到理想的浸出效果.
【总页数】3页(P62-64)
【作者】王清良;刘选明;刘迎九;杨金辉;刘江
【作者单位】湖南大学生命科学与技术研究院·长沙,410082;南华大学建筑工程与资源环境学院·衡阳,421001;湖南大学生命科学与技术研究院·长沙,410082;南华大学建筑工程与资源环境学院·衡阳,421001;南华大学建筑工程与资源环境学院·衡阳,421001;南华大学建筑工程与资源环境学院·衡阳,421001
【正文语种】中文
【中图分类】TD853.37
【相关文献】
1.某砂岩铀矿细菌浸铀可行性试验研究 [J], 林丽芳;苑俊廷;刘金辉
2.浸铀细菌扩大培养过程中沉淀物组分研究 [J], 秦国锋
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某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究
第37卷第5期2023年10月南华大学学报(自然科学版)Journal of University of South China(Science and Technology)Vol.37No.5Oct.2023收稿日期:2023-04-29基金项目:湖南省自然科学基金项目(2022JJ30491);湖南省教育厅重点项目(22A0308)作者简介:李梦婷(1996 ),女,硕士研究生,主要从事辐射防护与环境保护方面的研究㊂E-mail:1109899377@qq.com㊂∗通信作者:王永东(1980 ),男,副教授,博士,主要从事微生物浸矿及相关环境问题方面的研究㊂E-mail:10137961@DOI :10.19431/ki.1673-0062.2023.05.005某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究李梦婷,王永东∗,王津华,张成霞,袁㊀野(南华大学铀矿冶生物技术国防重点学科实验室,湖南衡阳421001)摘㊀要:为评估微生物浸出某铀矿石的应用前景,设计正交实验,在不同初始pH 值㊁接种量㊁浸出时间和固液比条件下,分别开展了嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌浸出某铀矿石的研究㊂三株微生物对某铀矿石的最高浸出率均高于97%㊂浸出过程中,微生物浸出体系的pH 值均呈下降趋势,Eh 值均呈上升趋势㊂初始pH 值㊁接种量㊁浸出时间和固液比四个因素对三株微生物的浸出均有影响,但对不同微生物浸铀的影响存在区别㊂影响嗜铁钩端螺旋菌浸出的主要因素是接种量,而嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌的浸出主要受初始pH 值的影响㊂关键词:微生物浸矿;嗜铁钩端螺旋菌;嗜酸氧化亚铁硫杆菌;嗜酸喜温硫杆菌;铀浸出中图分类号:TL212文献标志码:A 文章编号:1673-0062(2023)05-0028-10Study on Microbial Leaching Performance and InfluencingFactors of Uranium OreLI Mengting ,WANG Yongdong ∗,WANG Jinhua ,ZHANG Chengxia ,YUAN Ye(Key Discipline Laboratory for National Defense for Biotechnology in Uranium Mining and Hydrometallurgy,University of South China,Hengyang,Hunan 421001,China)Abstract :To evaluate the application prospects of microbial recovery of a uranium ore,uranium recovery with Leptospirillum ferriphilum ,Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidi-thiobacillus caldus under different initial pH,inoculum size,leaching time and solid-liquid ratio were carried out according to the orthogonal design.The results showed the highest recovery of the three strains of microorganisms were higher than 97%.During the recovery process,the pH values of the bioleaching systems all showed a decreasing trend,whereasthe Eh values all showed an increasing trend.All of the initial pH,inoculum size,leac-82第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月hing time and solid-liquid ratio influenced uranium recovery of the three strains of microor-ganisms.However,as for each microorganism,the effects on uranium recovery were dif-ferent.The main factor affecting the recovery of Leptospirillum ferriphilum was theinoculum size,while bioleaching of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacilluscaldus was mainly influenced by the initial pH value.key words:microbial leaching;Leptospirillum ferriphilum;Acidithiobacillus ferrooxidans;Acidithiobacillus caldus;uranium leaching0㊀引㊀言铀是重要的战略资源,是支撑我国核威慑能力和核电发展的基础[1-2]㊂随着我国社会经济的不断发展,对能源的需求量激增,发展清洁㊁高效㊁环保的核电是大势所趋,因此,对铀资源的需求也不断增加㊂但多年的开采已导致高品位铀资源逐渐枯竭[3],对低品位铀资源进行经济有效的开发是提高我国天然铀保障的重要途径㊂由于传统的高品位铀矿浸出工艺不适用于低品位铀矿,研发低品位和复杂难浸铀矿高效开采技术迫在眉睫[4]㊂研究表明,微生物浸出技术在低品位矿石的开发中具有成本低㊁环境友好等显著优势,近年来受到广泛关注,并已在铜矿和金矿等资源开采中得到了大规模应用[5-7],也开展了低品位或复杂难浸铀矿资源的微生物浸出研究工作[8-11]㊂据报道,G.Z.Qiu等[12]采用菌群柱浸的方法浸出花岗斑岩铀矿,在97d内回收了96.82%的铀㊂X.G. Wang等[13]在我国南方某铀矿开展了4500t规模的铀尾渣生物堆浸试验,废石中的铀品位为0.02%,采用的微生物为氧化亚铁硫杆菌㊁嗜铁钩端螺旋菌㊁喜温硫杆菌和嗜酸杆菌混合菌群,在146d内回收了56%的铀㊂A.B.Umanskii等[14]采用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌在3.1%黄铁矿的低品位铀矿中浸出90d可回收85%的铀,而较高的黄铁矿溶解程度(高达98%)会提高铀的浸出率㊂Y.D.Wang等[15]开展了黑曲霉代谢产物浸铀的柱浸实验,喷淋强度为10.62L/(m2㊃h),铀浸出率达到81.76%㊂A.Mishra等[16]利用尖孢枝孢霉菌㊁黄曲霉和棒状弯孢等菌株开展了铀矿石浸出实验,分别获得了71%㊁59%和50%的铀浸出率㊂Q.Li等[17]研究了硫的添加对氧化亚铁硫杆菌㊁氧化硫硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌混合菌群浸铀的影响,经过77d的浸出,加硫后,铀浸出率高达到86.2%,比不加硫的对照组提高了12.6%㊂为评估微生物浸出技术在我国南方某铀矿床的应用前景,本研究采用正交实验,分别研究初始pH值㊁接种量㊁浸出时间和固液比等因素对嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌三种微生物浸出该矿床铀矿石的性能的影响,为该铀矿床采用微生物浸出技术开采打下基础㊂1㊀材料和方法1.1㊀菌种与培养基实验所用的嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌均为本实验室保藏的菌种㊂微生物的培养采用9k培养基,其组分为(NH4)2SO43.0g/L,KCl0.1g/L,K2HPO40.5g/L, MgSO4㊃7H2O0.5g/L,Ca(NO3)20.01g/L, FeSO4㊃7H2O44.2g/L,Na2S2O310g/L㊂培养基的初始pH值根据正交实验设计进行调整㊂嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌浸出温度分别为40ħ㊁30ħ和40ħ㊂1.2㊀铀矿石实验所用的铀矿石样品取自南方某铀矿床,破磨至-74μm,并运用电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP-MS)和化学测定法对矿石的组成进行了分析,结果如表1所示,该矿石的SiO2和Al2O3质量分数较高,铀品位为0.117%,属于中低品位矿石,其中U(VI)的比例高于U(IV)的比例㊂表1㊀铀矿石样品的组成Table1㊀Composition of uranium ore samples单位:%参数U6+U4+Al2O3SiO2Fe2O3CO2-3S F-P质量分数0.0910.0268.83077.210.149 3.120.5940.7270.01392第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月1.3㊀微生物浸铀选择初始pH值㊁接种量㊁浸出时间㊁固液比作为因素,分别设置四个水平,设计正交实验(见表2~表4)㊂表2㊀嗜铁钩端螺旋菌正交实验因素与水平设计Table2㊀Orthogonal experimental factors andhorizontal design of Leptospirillum ferriphilum水平因素A-初始pH值B-接种量C-浸出时间/dD-固液比/%115%35 2 1.510%510 3215%715 4 2.520%1020表3㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌正交实验因素与水平设计Table3㊀Orthogonal experiment factors andhorizontal design of Acidithiobacillus ferrooxidans水平因素A-初始pH值B-接种量C-浸出时间/dD-固液比/%1 1.55%35 2210%510 3 2.515%715 4320%1020其中接种量设置5%㊁10%㊁15%和20%四个水平,浸出时间设置3d㊁5d㊁7d和10d四个水平,固液比分别设置5%㊁10%㊁15%和20%四个水平㊂由于嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌㊁嗜酸喜温硫杆菌生长的pH值条件存在差异,3株微生物的初始pH值梯度设置有所区别㊂三株菌浸出铀矿石的正交实验设计如表2~表4所示㊂浸出结束后,采用三氯化钛还原/钒酸氨氧化滴定法测定渣品位,并计算浸出率㊂表4㊀嗜酸喜温硫杆菌正交实验因素与水平设计Table4㊀Orthogonal experimental factors andhorizontal design of Acidithiobacillus caldus水平因素A-初始pH值B-接种量C-浸出时间/dD-固液比/% 1 1.55%35 2210%510 3 2.515%715 4320%10201.4㊀统计分析采用IBM SPSS statistics26和Excel进行数据处理和极差分析㊂2㊀结果与讨论2.1㊀嗜铁钩端螺旋菌浸铀嗜铁钩端螺旋菌浸出铀矿石的正交实验结果如表5所示㊂由表5可知,除Lf6组的浸出率为86.0%,其余各组的浸出率均高于91%,最高达97%㊂极差分析结果表明,对嗜铁钩端螺旋菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:接种量>固液比>浸出时间>初始pH值㊂结合各因素的最佳水平可知,嗜铁钩端螺旋菌浸出的最佳条件为A3B4C3D2,即初始pH值为2,接种量为20%,浸出时间为7d,固液比为10%㊂表5㊀嗜铁钩端螺旋菌正交实验方案及结果Table5㊀Orthogonal experiment scheme and results of Leptospirillum ferriphilum试验号A-初始pH值B-接种量C-浸出时间D-固液比空列浸出率/% Lf11(pH=1)1(5%)1(3d)1(5%)194.10 Lf21(pH=1)2(10%)2(5d)2(10%)295.10 Lf31(pH=1)3(15%)3(7d)3(15%)396.00 Lf41(pH=1)4(20%)4(10d)4(20%)496.30 Lf52(pH=1.5)1(5%)2(5d)3(15%)497.00 Lf62(pH=1.5)2(10%)1(3d)4(20%)386.00 Lf72(pH=1.5)3(15%)4(10d)1(5%)296.60 Lf82(pH=1.5)4(20%)3(7d)2(10%)197.0003第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月续表试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Lf93(pH =2)1(5%)3(7d)4(20%)296.30Lf103(pH =2)2(10%)4(10d)3(15%)191.70Lf113(pH =2)3(15%)1(3d)2(10%)497.00Lf123(pH =2)4(20%)2(5d)1(5%)397.00Lf134(pH =2.5)1(5%)4(10d)2(10%)396.30Lf144(pH =2.5)2(10%)3(7d)1(5%)497.00Lf154(pH =2.5)3(15%)2(5d)4(20%)192.20Lf164(pH =2.5)4(20%)1(3d)3(15%)296.40k 195.37595.92593.37596.17593.750k 294.15092.45095.32596.35096.100k 395.50095.45096.57595.27593.825k 495.47596.67595.22592.70096.825r1.350 4.225 3.200 3.650 3.075㊀㊀嗜铁钩端螺旋菌浸出阶段的pH 值和Eh 值随时间的变化趋势如图1和图2所示㊂由图1和图2可知,随着浸出时间的延长,嗜铁钩端螺旋菌浸出体系的pH 值总体呈下降趋势,最低可降至0.66,这说明,在初始pH 值为1~2.5的范围内,嗜铁钩端螺旋菌的生长状况良好,产酸能力较强㊂Eh 值总体呈上升趋势,最高为350mV,有利于四价铀的氧化,提高铀浸出率㊂图1㊀嗜铁钩端螺旋菌浸出铀矿石pH 值随时间的变化趋势Fig.1㊀pH change of uranium ore bioleaching by Leptospirillum ferriphilum with time13第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月图2㊀嗜铁钩端螺旋菌浸出铀矿石Eh 值随时间的变化趋势Fig.2㊀Eh change of uranium ore bioleaching by Leptospirillum ferriphilum with time2.2㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸铀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出铀矿石的正交实验结果如表6所示㊂由表6可知,除Af4组的浸出率为75.69%,其余各组的浸出率均高于89%,Af5组的浸出率最高,达98.17%㊂极差分析结果表明,对嗜酸氧化亚铁硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH 值>固液比>接种量>浸出时间㊂结合各因素的最佳水平可知,嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出的最佳条件为A 2B 1C 2D 3,即初始pH 值为2,接种量为5%,浸出时间为5d,固液比为15%,与Af5组的条件一致㊂表6㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌正交实验方案及结果Table 6㊀Orthogonal experiment scheme and results of Acidithiobacillus ferrooxidans试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Af11(pH =1.5)1(5%)1(3d)1(5%)192.36Af21(pH =1.5)2(10%)2(5d)2(10%)291.23Af31(pH =1.5)3(15%)3(7d)3(15%)390.13Af41(pH =1.5)4(20%)4(10d)4(20%)475.69Af52(pH =2)1(5%)2(5d)3(15%)498.17Af62(pH =2)2(10%)1(3d)4(20%)393.77Af72(pH =2)3(15%)4(10d)1(5%)295.55Af82(pH =2)4(20%)3(7d)2(10%)197.41Af93(pH =2.5)1(5%)3(7d)4(20%)293.86Af103(pH =2.5)2(10%)4(10d)3(15%)195.6423第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月续表试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Af113(pH =2.5)3(15%)1(3d)2(10%)490.54Af123(pH =2.5)4(20%)2(5d)1(5%)391.6Af134(pH =3)1(5%)4(10d)2(10%)394.96Af144(pH =3)2(10%)3(7d)1(5%)489.56Af154(pH =3)3(15%)2(5d)4(20%)191.13Af164(pH =3)4(20%)1(3d)3(15%)293.19k 187.3594.8492.4792.2794.13k 296.2292.5593.0393.5393.46k 392.9191.8492.7494.2892.61k 492.2189.4790.4688.6188.49r8.875.36 2.57 5.67 5.64㊀㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出阶段的pH 值和Eh值随时间的变化趋势如图3和图4所示㊂其变化趋势与嗜铁钩端螺旋菌类似,在初始pH 值为1.5~3的范围内,随着浸出时间的延长,浸出体系的pH 值总体呈下降趋势,最低为1.06,Eh 值总体呈上升趋势,最高为324mV㊂嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出时,其pH 值降低幅度小于嗜铁钩端螺旋菌浸出组,且其电位值普遍低于嗜铁钩端螺旋菌浸出组㊂这说明,嗜酸氧化亚铁硫杆菌的产酸能力和氧化能力低于嗜铁钩端螺旋菌㊂部分实验组的pH 值在浸出后期有所上升,Eh 值有所下降,可能是所设置的条件不利于嗜酸氧化亚铁硫杆菌的生长,其产酸性能受到抑制㊂图3㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出铀矿石pH 值随时间的变化趋势Fig.3㊀pH change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus ferrooxidans with time33第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月图4㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出铀矿石Eh 值随时间的变化趋势Fig.4㊀Eh change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus ferrooxidans with time2.3㊀嗜酸喜温硫杆菌浸铀嗜酸喜温硫杆菌浸出铀矿石的正交实验结果如表7所示㊂由表7可知,除Ac6组和Ac8组以外,其余各组的铀浸出率均高于90%,Ac4组的浸出率最高,达97.17%㊂极差分析结果表明,对嗜酸喜温硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH 值>浸出时间>接种量>固液比㊂结合各因素的最佳水平可知,嗜酸喜温硫杆菌浸出的最佳条件为A 1B 1C 4D 1,即初始pH 值为1.5,接种量为5%,浸出时间为10d,固液比为5%㊂表7㊀嗜酸喜温硫杆菌正交实验方案及结果Table 7㊀Orthogonal experiment scheme and results of Acidithiobacillus caldus试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Ac11(pH =1.5)1(5%)1(3d)1(5%)195.00Ac21(pH =1.5)2(10%)2(5d)2(10%)295.07Ac31(pH =1.5)3(15%)3(7d)3(15%)395.89Ac41(pH =1.5)4(20%)4(10d)4(20%)497.17Ac52(pH =2)1(5%)2(5d)3(15%)491.39Ac62(pH =2)2(10%)1(3d)4(20%)383.37Ac72(pH =2)3(15%)4(10d)1(5%)294Ac82(pH =2)4(20%)3(7d)2(10%)188.18Ac93(pH =2.5)1(5%)3(7d)4(20%)295.8Ac103(pH =2.5)2(10%)4(10d)3(15%)195.6943第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月续表试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Ac113(pH =2.5)3(15%)1(3d)2(10%)493.28Ac123(pH =2.5)4(20%)2(5d)1(5%)396.78Ac134(pH =3)1(5%)4(10d)2(10%)393.07Ac144(pH =3)2(10%)3(7d)1(5%)491.24Ac154(pH =3)3(15%)2(5d)4(20%)191.33Ac164(pH =3)4(20%)1(3d)3(15%)293.06k 195.7893.8191.1894.2592.55k 289.2391.3493.6492.494.48k 395.3993.6292.7894.0192.28k 492.1793.894.9891.9293.27r6.552.473.81 2.34 2.21㊀㊀嗜酸喜温硫杆菌浸出阶段的pH 值和Eh 值随时间的变化趋势如图5和图6所示㊂在初始pH 值为1.5~3的范围内,随着浸出时间的延长,浸出体系的pH 值总体呈下降趋势,最低为0.96,Eh 值总体呈上升趋势,最高为318mV㊂结果表明,嗜酸喜温硫杆菌对于体系的Eh 值的提升作用要低于嗜铁钩端螺旋菌和嗜酸氧化亚铁硫杆菌㊂部分实验组的pH 值有所上升,可能是浸出条件不利所致㊂图5㊀嗜酸喜温硫杆菌浸出铀矿石pH 值随时间的变化趋势Fig.5㊀pH change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus caldus with time53第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月图6㊀嗜酸喜温硫杆菌浸出铀矿石Eh 值随时间的变化趋势Fig.6㊀Eh change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus caldus with time㊀㊀研究表明,铀的微生物浸出是菌群共同作用的结果,包括变形菌门㊁厚壁菌门和放线菌等㊂本研究中使用的三株菌均为浸出过程中的常见菌,通过氧化Fe(Ⅱ)或还原态的硫获取生长代谢所需的能量,同时产生Fe (Ⅲ)和硫酸,进而将U(IV)氧化为U(VI),使铀以铀酰离子的形式与硫酸根络合,从而将其提取到溶液中㊂在大多数矿石中,铀以U(IV)或U(VI)的混合物的形式存在,其中,U(VI)的溶解度大,因此,浸出时需要将U(IV)氧化为U(VI)㊂在采用硫酸浸出时,为提高铀的浸出率,往往需要添加Fe(Ⅲ)等氧化剂㊂采用微生物浸出的意义在于,微生物不仅可以产生氧化剂和浸出剂,降低试剂消耗,更在于有微生物存在时,U(IV)的氧化速度更快㊂这是因为微生物本身可以通过范德华力㊁疏水力和化学键作用黏附到铀矿物表面,利用其菌体内的强氧化性呼吸酶以及在呼吸过程中产生的过氧化氢等直接氧化U(IV)㊂同时,微生物黏附到矿物表面时,优先附着于矿物的晶格缺陷㊁破裂面等结晶度低的位置,并沿着平面对晶格进行优先攻击,并可以形成亚纳米通道,含有机酸等代谢产物的液体可以经亚纳米通道流动,从而使反应前锋向前移动,使其更容易受到定植微生物的拉伸/拖动效应的影响,造成进一步的物理损伤,从而使浸出加速向矿石内部进行㊂因此,相较于硫酸浸出,采用微生物浸出可以提高浸出率和浸出速率㊂本研究同样表明,这三株菌对浸出条件的适应性存在差别,这会使其在生产中出现浸出性能下降的情况㊂比如堆浸时,受溶浸剂在渗流过程中的消耗和氧气含量逐渐降低的影响,矿堆中下部的pH 值较高,Eh 值降低,使用更适应这一环境的嗜酸氧化亚铁硫杆菌的浸出效果可能会更好㊂马晋芳等[18]的研究结果与此类似,他们在铀矿石的微生物柱浸实验中发现,不同区域的优势菌存在较大的差别㊂这提示在浸出过程中需要根据条件变化选用不同的浸矿微生物㊂3㊀结㊀论1)嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌对某铀矿石的最高浸出率均高于63第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月97%,在我国南方某铀矿床具有较好的应用前景㊂2)初始pH值㊁接种量㊁浸出时间和固液比四个因素对三株微生物的浸出均有影响,但对不同微生物浸铀的影响存在区别㊂对嗜铁钩端螺旋菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:接种量>固液比>浸出时间>初始pH值㊂对嗜酸氧化亚铁硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH值>固液比>接种量>浸出时间㊂对嗜酸喜温硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH值>浸出时间>接种量>固液比㊂参考文献:[1]SUN J,LI G Y,LI Q,et al.Impacts of operational param-eters on the morphological structure and uranium bi-oleaching performance of bio-ore pellets in one-step bi-oleaching by Aspergillus niger[J].Hydrometallurgy,2020, 195:105378.[2]WANG X G,LIAO B Y,NIE S Y,et al.Improvement of uranium bioleaching from uranium embedded in granite using microwave pretreatment[J].Journal of radioanalyt-ical and nuclear chemistry,2021,329(2):913-922.[3]PAL S,PRADHAN D,DAS T,et al.Bioleaching of low-grade uranium ore using Acidithiobacillus ferrooxidans [J].Indian journal of 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铀矿石的细菌浸出试验研究_胡凯光
铀矿石的细菌浸出试验研究胡凯光,黄仕元,杨金辉,李传乙(南华大学建筑工程与资源环境学院,湖南衡阳 421001)摘要:细菌浸出法是利用某些微生物及其氧化产物溶浸矿石中的有用金属的一种新工艺。
对取自湖南某矿的铀矿石进行了细菌浸出试验,考察了不同浸出剂、浸出时间、矿石粒度、矿石层高度、浸出剂中高铁离子浓度、等因素对铀浸出率的影响,并进行了扩大试验。
结果表明,利用细菌浸出法可提高铀的浸出率,降低酸耗。
关键词:细菌;浸出;铀中图分类号:T F 18;T L 211 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2003)02-0085-04收稿日期:2002-10-21作者简介:胡凯光,1964-,男,湖南宁乡人,高级工程师,主要从事细菌冶金、地浸工艺研究。
细菌浸出已成功地应用于低品位矿石、难处理矿石的堆浸、槽浸、地浸生产中。
早在20世纪60年代,加拿大埃利奥特湖地区的一些矿山就进行了应用细菌地浸铀的研究[1],取得了显著的经济效益;西班牙[2]、俄罗斯[3]、日本[4]等也相继开展了细菌浸出的研究,并成功地把细菌浸出技术应用于铀、金、铜等矿石的处理及废水处理中。
湖南某铀矿山是我国最早利用细菌浸出技术的矿山。
1965-1971年间,中科院微生物研究所和核工业原五所在该矿山用酸和细菌开展了表外矿石的堆浸研究[5],90年代初,核工业铀矿开采研究所对该矿山铀矿石进行了室内细菌浸出试验,并对该矿山某采场低品位矿石原地破碎细菌浸出进行了研究,采用富含浸矿细菌的矿坑水进行了留矿淋浸工业性试验[6]。
在国外,开展铀矿石细菌浸出的矿山很多,但最为成功、经济效益明显的是加拿大埃利奥特湖地区的一些矿山。
国内也有一些铀矿山开展了铀矿石细菌浸出研究工作。
1 细菌浸出原理细菌氧化浸出要求矿石中含有黄铁矿,黄铁矿被氧化后产生硫酸和硫酸铁,硫酸溶解含铀酰离子的铀矿物,硫酸铁使UO 2氧化成U O 2+2。
在浸矿细菌、氧、水存在条件下,黄铁矿将会有如下反应:FeS 2+7O 2+2H 2O(细菌) 2FeSO 4+2H 2SO 4;硫酸亚铁被氧化成硫酸铁:4FeSO 4+2H 2SO4细菌 2Fe 2(SO 4)3+2H 2O;硫酸铁将四价铀氧化成六价铀:2UO 2+2Fe 2(SO 4)3 2UO 2SO 4+4FeSO 4。
低品位铀矿石微生物柱浸试验
作者简介 ： 李江 （９ ６） 男， １ ６ 一， 山东济南市人 ， 副教授 ， 博士．
２１ ０ ２年 ６ 期
有 色 金 属 （ 炼 部 分 ） ｈｔ： ｙｙ． ｇｉ 冶 （ｔｐ／ ｓ １ ｒ ／ ｂ ｍｍ．ｎ ｃ）
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位测 试结果 见表 １ 。根据 各 粒径 矿石 品位 及粒 径 比 ｝ 一芬 Ａ ＺＺ Ｚ ＺＺ 计 一 ！ 一 － 日 计 算 ， 矿 品 位 为 ０ ０ ２ 。 原 ．６ ６ 表 １ 矿样 粒径分 布及 原矿 品位
ＬＩ ｉｎ ａ ｇ，ＬＩ Ｙａｊ ，ＺＨＯＵ —ｈ ｎ，ＣＨＥ ｉｎ — ｕ Ｊ Ｕ －ｉ ｅ Ｇｕ ｃ ｕ Ｊａ ｇ ｈ ａ
（ ｓ ｉａＩ ｓｉｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ Ｅａ ｔＣｈｎ ｎ ｔｔｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｆ ｚ ｏ ４ ０ ０，Ｊａ ｇ ｉ ｕ ｈ ｕ３ ４０ ｉｎ ｘ ，Ｃｈｎ ） ｉａ
低， 多数 在 ０ １ ～ ０ ３ ， 总储 量 的 ６ ， 于 ．％ ． 占 Ｏ 低
０ １ 的低 品位铀 矿石 占 ３ ｕ 。采 用 常 规水 冶 方 ． ３ ］ 法 处理 低 品位铀 矿石 的成本 太 高 、 济效益 很差 ， 经 因 此 这部 分 资源长 期得 不到 有效 利用 。如果 低 品位 铀 矿 石 能够得 到经 济 利用 ， 我 国硬 岩 铀 矿 出矿 品位 将 由 ０ １ 以上 降 低 到 ０ ０ ～０ ０ ， 铀 矿 石 采 。 ．３ ．７ 则 Ａ ０
中 图分 类 号 ： ２ ２ １ ＴＬ １ ． ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ７ ７ ４ （ Ｏ ２ ０ —０ ６ ０ １ ０ — ５ ５ ２ １ ） ６０ ３ — ３
Ｃｏ ｕ ｎ Ｂｉ ｌ ａ ｈ ｎ ｆ Ｌｏ ｇ ａ ｅ Ｕｒ ｎ ｕ ｅ ｌ ｍ ｏ ｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｗ。 ｒ ｄ ａ ｉ ｍ Ｏｒ
相山铀矿微生物浸出试验及机理初步探讨
相山铀矿微生物浸出试验及机理初步探讨相山铀矿是我国重要的铀矿资源之一，开发利用该矿产对我国核能产业发展具有重要意义。
然而，相山铀矿中的铀矿石存在着较高的浸出率和低的浸出效率等问题，严重制约了该矿产的开发利用。
为了解决这一问题，我们进行了相山铀矿的微生物浸出试验，并初步探讨了其机理。
首先，我们从相山铀矿中分离出一株具有铀浸出能力的微生物，并将其培养繁殖。
然后，我们将这株微生物与相山铀矿进行接触，观察并分析其浸出效果。
结果显示，经过一段时间的培养和浸出作用，相山铀矿中的铀浸出率明显提高，浸出效率也有所增加。
为了进一步探讨微生物浸出的机理，我们对相山铀矿中的微生物进行了形态观察和分子生物学分析。
通过电子显微镜观察，我们发现这株微生物表面具有一层颗粒状物质，推测可能是微生物通过分泌物质与铀矿石发生作用。
通过分子生物学分析，我们发现这株微生物属于一种革兰氏阴性菌，其基因组中可能含有一些与铀浸出相关的基因。
基于以上观察和分析，我们初步推测相山铀矿微生物浸出的机理可能是微生物通过分泌物质与铀矿石发生作用，进而促进铀的溶解和浸出。
这些分泌物质可能包括有机酸、胞外多糖和酶等，它们可以与铀矿石表面的铀离子形成络合物，使其溶解出来。
此外，微生物本身可能还具有一些特殊的酶系统，能够将铀矿石中的铀离子还原成可溶性的铀化合物。
然而，目前我们对微生物浸出机理的认识还非常有限，需要进一步的研究来验证和完善这一初步推测。
未来的研究工作可以从以下几个方面展开：进一步分析分泌物质的组成和作用机制，探究微生物与铀离子的相互作用过程，以及研究微生物浸出过程中的条件和影响因素等。
总之，相山铀矿微生物浸出试验为解决相山铀矿开发利用中的问题提供了一种新的思路。
通过进一步研究微生物浸出机理，有望为相山铀矿的高效开发利用提供科学依据，并为其他铀矿的开发利用提供借鉴。
某铀矿石微生物浸出工艺实验研究
ｂｌ ｏ ａ ａ ｔ ｒｕｍ ｔ ｐＨ 一 ２ ４５。 ｎ ｈｅ １ ｅ ｔ ｄｄ ｂ ｃ ｅ ｉ ａ ． ａ ｄｔ ０
ｓ ｒ ｙ ｃ ｐａ ｉｙ ｃ ｎ ｌａ ｏ ａ ｂｅ ｔ ｒｒ ｓ ｌ． ｐ ａ ａ ｃｔ ａ ｅ ｄ ｔ ｔ ｅ ｅ ｕ ｔ 。
比的 比较 ， 实验 进行 过程 中基 本 按照 方案 执行 。 在
２ ２ 实 验 过 程 ．
１ ３号 相似 ， 、 、 ２ ４号相 似 。典 型 的 １ 柱子 的酸 化过 号
程见 图 １ 。从 图 １可看 出 ： 酸化 过 程 中 ， 着 溶 浸液 随
从 柱 顶渗 滤 到柱底 ， 出液 的 ｐ 随之 升 高 ， 浸 Ｈ 其值 可
ｐ 降为 ２４ Ｈ ． ５时 开始 加 菌 的 方 案 是 可 行 的 ， 且 在 菌 浸 阶段 采 用 １ 的 喷 淋 量 连 续 喷 淋 可 以达 到较 好 并 ｏ
的效 果 。
关键 词 ： 生 物 浸 铀 ； 矿 石 ； 出 率 ； 出周 期 ； 微 铀 浸 浸 耗酸 率 中 图 分 类 号 ： ８ ； ２２ １ ＴＦ ８ ＴＬ １ ． 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ７ ７ ４ （０ ０ ０ ～０ ３ —０ １ ０ — ５ ５ ２ １ ）５ ０ ２ ４
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｃｉ ｉ ａ ｄ Ｅｎ ｉｏ ｍ ｅ ｔ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｓ ｈ ｏ ｖ ｌ ｎ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｅａ ｔＣｈｉ ａ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｆｕ ｈ ｕ ３ ４ ０ ｏ ｓ ｎ ｎ ｔｔ ｔ ｆｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｚ ｏ ４ ０ ０，Ｃｈｉ ａ ｎ）
铀矿石不同酸度下细菌的溶浸试验_周仲魁
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－７５４５．２０１２．１１．０１５铀矿石不同酸度下细菌的溶浸试验周仲魁１，孙占学１，高峰２，高柏１（１．东华理工大学水资源与环境工程学院，江西抚州３４４０００；２．山东省地质环境监测总站，济南２５００１４）摘要：对某铀矿石在不同酸度下细菌溶浸浸铀进行了对比试验，分析了浸出过程中铀浸出率、酸耗和细菌生长等变化规律。
结果表明，该铀矿石不同酸度下细菌溶浸效果较好，液计平均浸出率为８７．７％，渣计平均浸出率为９４．１％；另外，在酸化阶段，硫酸浓度对浸出总耗酸影响不大，但浓酸可以大幅度缩短酸化时间；在细菌浸出阶段，ｐＨ越高耗酸越低，细菌生长情况越好，但铀浸出率并未随之增高，主要是因为较高ｐＨ的浸出液中容易产生铁的氢氧化物和铁矾沉淀，阻止了铀的进一步浸出。
关键词：铀矿石；细菌浸出；酸度；浸出率中图分类号：ＴＬ２１２．１＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－７５４５（２０１２）１１－００５２－０４Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｌｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ Ｕｒａｎｉｕｍ Ｏｒｅ ｕｎｄｅｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＡｃｉｄｉｔｉｅｓＺＨＯＵ Ｚｈｏｎｇ－ｋｕｉ １，ＳＵＮ Ｚｈａｎ－ｘｕｅ１，ＧＡＯ Ｆｅｎｇ２，ＧＡＯ Ｂａｉ １（１．Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３４４０００，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｊｉｎａｎ ２５００１４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｉｏｌｅａｃｈｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｏｒ ｏｎｅ ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｉｄｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｕ－ｒａｎｉｕｍ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ，ａｃｉｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ｔｈｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅ－ｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｇｏｏｄ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｌｉｑ－ｕｉｄ ｏｆ ８７．７％，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｌａｇ ｏｆ ９４．１％．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒ－ｅｎｔ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｉｄ．Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｃａｎｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｉｎ ｂａｃｔｅｒｉａ ｌｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｉｓ，ｔｈｅ ｌｅｓｓ ｔｈｅ ａｃｉｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ ａｒｅ．Ｔｏ ｎｏｔｅ，ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｓ ｎｏｔ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｇｏｏｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ ａｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ ｉｒｏｎ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｅｒ－ｒｏａｌｕｍｅｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ；ｂｉｏｌｅａｃｈｉｎｇ；ａｃｉｄｉｔｙ；ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ收稿日期：２０１２－０９－０５基金项目：国家自然科学基金项目（４１１６２００７）；国家高技术研究发展计划资助项目（２０１２ＡＡ０６１５０４）；科技部国际合作项目（２０１１ＤＦＲ６０８３０）；江西省科技厅科技计划项目（２０１１２ＢＦＢ２９００２）作者简介：周仲魁（１９８０－），男，广西资源人，硕士，讲师；通讯作者：孙占学（１９６２－），男，江西修水人，博士，教授． 随着铀资源需求量的逐渐提高和高品位矿石的日渐减少，新型铀矿冶炼技术日益受到人们的关注［１－２］。
嗜酸铁硫氧化菌在生物浸铀过程中的协同作用研究
嗜酸铁/硫氧化菌在生物浸铀过程中的协同作用研究微生物浸矿技术得到快速发展。
由于各种浸矿微生物自身特性及生理生化性能的不同,在浸矿行为中所起到的作用不同,细菌混合浸矿可以起到优势互补的作用。
因此利用混合细菌浸矿成为当今微生物浸矿研究的热点。
浸矿过程中的主体菌种包括硫化菌和铁细菌,对其在浸矿过程中的协同作用研究是微生物浸矿研究的关键。
本文从江西某矿山样品中分别通过用9K液体培养基和FeSO双层厌氧固体培养基,waksman液体培养基和iFeO双层厌氧固体培养基富集、反复划线分离纯化出两种不同性状的细菌,再用极限稀释的方法对细菌数量进行计算,通过扫描电镜观察两种细菌的个体形态,再对其进行16SrDNA鉴定,确定其分别是嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidthiobacillus thiobacillus)。
对两种细菌进行碳硅泥岩型铀矿石浸出液适应性驯化,然后分别设计细菌变量摇瓶浸出试验、两种细菌不同混合比浸出试验并通过原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization)分析细菌组成结构变化,最后依据上述实验所得各数据,选择合适的细菌接入比(嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌)、反应温度、反应时间等实验参数对721两种堆浸结垢矿石进行微生物试浸出处理。
得到如下结果:从碳硅泥岩型铀矿环境中富集分离到两株细菌,经理化性质、扫描电镜鉴定及16SrDNA序列结果,鉴定其分别为Acidthiobacillus ferrooxidans和Acidthiobacillus thiobacillus,经适应性驯化后,嗜酸氧化亚铁硫杆菌能较好的适应碳硅泥岩型铀矿石浸出液,氧化亚铁能力没有下降,可以在24h内完全氧化4g/L的Fe2+,嗜酸氧化硫硫杆菌产酸能力略有下降,将体系pH 值从4左右下降到1.7的时间由2天延长到4天。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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广东化工 2012年第17期· 28 · 第39卷总第241期两种混合菌群浸出铀矿石的正交试验研究蔡向鲲，李江，吕飞龙(东华理工大学，江西抚州 344001)[摘要]本试验使用两种不同来源的混合菌群，经驯化后，设计L9(33)的正交摇瓶试验来考察温度、pH、菌群搭配三种因素对含钛铀矿石的浸出效果。
采用双层平板技术初步分析与鉴定了初始菌与结束菌的种群变化情况；正交分析结果显示适应细菌浸出此类铀矿石的最佳条件是初始pH 2.0，37 ℃恒温，菌群组合为334。
[关键词]双层平板技术；正交试验；细菌浸铀。
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)17-0028-02Orthogonal Test of Uranium Bioleaching with Two Kinds of Mixed BacteriaCai Xiangkun, Li Jiang, Lv Feilong(East China Institute of Technology, Fuzhou 344001, China)Abstract: Using two kinds of mixed bacteria that by domestication in this test, the effect of bioleaching uranium ore in conditions with temperature, pH value and strains was explored by L9(33)orthogonal design. By using overlay technique to identify the changes of mixed bacteria from the beginning and the end. The result by orthogonal design showed that optimum condition for this uranium bioleaching were pH 2.0 in substrate, in constant temperature of 37 ℃, strain was 334.Keywords: overlay technique；orthogonal design；uranium bioleaching微生物浸矿过程中，对于菌群的选择至关重要，同时环境温度，浸矿介质(培养基)的pH影响着菌的生长[1-2]，因此在室内进行的菌种驯化以及菌群条件的适应性研究，对于扩大试验及工业生产都具有指导意义。
一般来说，土著菌群对于同一矿区环境的适应能力要优于同类型的其他菌群[3-4]，因此以土著菌群的优势为基础，同时开发多菌种混合作用的生化反应系统有利于多菌种之间的协同作用和共代谢作用的进行，有利于提高生化反应系统的稳定性和耐冲击负荷能力，使菌种能占据各自优势微环境，从而使反应器(包括摇浸、柱浸、堆浸和槽浸等浸矿环境)中的浸出效果更好。
此试验目的在于考察某矿山土著菌群与其他来源的菌群对目标矿石的浸出能力，通过设计正交试验的实验结果，分析极差得到pH、温度与菌群搭配等因素的最佳条件，并通过显著性检验，来验证试验结果的可靠性。
1 材料与方法1.1 菌种来源(1)334；某矿山井下矿石分离富集得到的土著菌群；(2)KT；室内黄铁矿摇瓶实验应用菌群。
1.2 培养基(1)通用培养基；改良9K培养基；iFeO双层固体培养基；FeO 双层固体培养基；FeSO双层固体培养基；YF单层固体培养基；[5-8]。
(2)摇瓶试验液体培养基；采用矿石制备中泡出的酸化液直接作为培养基，最后得到的酸化液总体积为10 L。
另外加入FeSO4·7H2O，Fe2+浓度为3 g/L，硫酸溶液调节pH为1.6，灭菌，备用。
1.3 矿石制备使用某矿山铀矿石，称取矿石10 kg，混匀后粉碎至1.25 mm 以下。
用硫酸溶液对矿石进行酸化，然后逐渐增加酸化液的量，用搅拌器不断搅拌，使溶液的pH控制在1.6左右，24小时内变化值不超过0.05时，酸化结束[9]。
将酸化液倒出后，矿石烘干磨碎，从中取出100 g矿石细碎至200目，检测出矿石品位为0.306 %。
其余用四分法进行缩分后备用，每份样品为20 g。
1.4 菌种驯化由于铀矿石酸化液中几乎没有用作细菌生长的Fe2+能源，因此，刚从-80 ℃冰箱中取出的菌种需要用9K培养基进行复壮，接种量为20 %，置于30 ℃恒温摇床培养，转速为160 r/min。
待菌种氧化Fe2+能力达到3~4 g/L·d，再采用逐级驯化的方式在9K培养基中添加酸化液(其中FeSO4·7H2O为25 g/L)，直到菌种能适应100 %成分的酸化液为止，以此获得摇瓶试验需要用的菌种。
1.5 正交试验影响细菌浸矿效果的可能因素主要有菌种、环境温度、pH。
采用正交试验设计方案进行试验，每组实验设置三个平行样，菌群KT与土著菌群334做正交试验；设置三组空白组对照试验，以温度为梯度，pH都为1.6。
待菌种驯化好之后，进行扩大培养，准备足够试验使用的菌液；同时，将矿石及酸化液分装之后进行湿热灭菌，待摇瓶冷却之后进行接种。
试验使用500 mL摇瓶，菌液按20 %接种，矿浆为10 %，摇床转速为160 r/min。
1.6 分析方法采用双层平板技术，摇瓶试验开始与结束时，我们将菌液用无菌水稀释200倍，采用划线法分离菌种。
两个菌群分别在iFeO、FeO、FeSO、YF四种平板表面划线，30 ℃静置培养15天，检测菌种组成。
试验共进行60天，以铀浸出率结果为标准进行正交分析。
铀的分析；亚钛还原法。
2 结果与讨论2.1 菌种驯化见表1。
表1 驯化周期Tab.1 The time of Species of domesticated334 KT 驯化级数培养代数生长时间/h 培养代数生长时间/h1 29 1 28复壮2 24 2 231 31 1 2920 %酸化液 2 24 2 231 32 1 302 26 2 2750 %酸化液3 23 3 241 33 1 342 25 2 2570 %酸化液3 23 3 241 30 1 342 27 2 2880 %酸化液3 24 3 241 35 1 362 26 2 27100 %酸化液3 24 3 24注：5 g/L Fe2+氧化率为95 %~100 %的时间从表1可以看到，两种菌群从-80 ℃取出用9K进行复壮的时间都是比较快的，与保存前的氧化能力相比，慢4~5h，说明低温快速冷冻方法短期内保存菌种的方法，是比较方便有效的；而随[收稿日期] 2012-10-18[作者简介] 蔡向鲲(1985-)，男，益阳人，硕士研究生，主要研究方向为微生物浸矿。
2012年 第17期 广 东 化 工 第39卷 总第241期 · 29 ·着酸化液的加入，菌液的生长收到酸化液中的重金属离子等因素影响，受到不同程度的抑制，特别在酸化液超过50 %以后，每一级驯化的第一代适应周期都延长了很多，而第二代又能迅速回复氧化Fe 2+的能力，说明两种混合菌液中的菌的适应能力比较强，并且最后都可以适应100 %酸化液成分的培养基。
菌液的驯化实验说明，这两种菌群适应能力都较好，适合做进一步的浸矿试验研究。
2.2 平板分析平板分析结果如以表2所示。
表2 起始菌群菌种组成Tab.2 The results of the initial strains by overlayer technique平板 iFeO FeO FeSO YFKT At.f At.f 、酵母菌 酵母菌 待定 334类似At.f类似At.f未形成典型菌落无表3 结束菌群菌种组成Tab.3 The results of the ultimate strains by overlayer technique平板 iFeO FeO FeSO YFKT At.f At.f At.f 、酵母菌无KT+334 At.f At.f 、酵母菌At.fAcidiphilium sp.、待定 334At.fAt.f 、酵母菌Acidiphilium sp.、酵母菌 Acidiphilium sp.两种菌在实验开始前皆为混合菌群，其中KT 菌群来源于开放性的室内实验，因此开始时有兼性异养菌存在于群落当中。
两种细菌群落开始与结束相比较，其中主要的群落都没有发生改变，这是由于实验在驯化期，就是以FeSO 4·7H 2O 作为主要能源，来培养以铁作为能源的主导菌，且驯化阶段与实验阶段，液体培养基成分未发生变化，因此菌群变化不大。
同时，由于实验在一个相对封闭的体系中进行，因此群落变化比开放性实验的群落变化要小一些。
2.3 正交试验分析表4 空白对照组试验结果 Tab.4 The results of the control test浸出率/% 序号温度TpH菌群组合(Bc)平行平行2 平行3K1 20 1.6 空白1 1.95 1.95 1.95 K2 30 1.6 空白2 3.90 3.90 3.90 K3 37 1.6 空白3 5.85 5.8 5 1.95表5 正交试验结果数据Tab.5 The results of the orthogonal design浸出 序号温度T pH菌群组合 (Bc)平行1平行2平行3Ⅰ1 20 1.2 KT 27.29 29.2429.24Ⅰ2 30 1.6 KT 38.99 38.9937.04Ⅰ3 37 2.0 KT 48.74 48.7448.74Ⅱ1 20 2.0 KT+334 40.94 46.7946.79Ⅱ2 30 1.2 KT+334 21.44 21.4421.44Ⅱ3 37 1.6 KT+334 48.74 48.7448.74Ⅲ1 20 1.6 334 37.04 37.0437.04Ⅲ2 30 2.0 334 58.48 60.4356.53Ⅲ3 37 1.2 334 38.99 38.9938.99从空白对照组的试验结果可以看出，没有加入细菌的摇瓶中，随着温度的升高，矿石中铀的浸出相应的会多一些，但作用不明显；在温度与pH 相同的情况下，加入细菌的浸铀效率要比没有加入细菌的高出40 %左右。
这说明以氧化亚铁硫杆菌为主的细菌群对浸出钛铀矿石效果明显，并且可以减少硫酸等化学氧化剂的浪费，降低环境污染。
正交分析使用DPS 数据处理系统进行统一处理，分析结果如下：极差越大，说明此条件对试验结果影响能力越大。
此试验最佳条件为pH=2.0，温度=37 ℃，菌群组合为334。