.794. 工程科学学报，第40卷，第7期 胶硫钼矿(MoS2)是一种胶体状的非晶质含钼 温20可增强溶液对矿物表面的润湿作用，有利于钴 硫化物，主要呈不规则粒状集合体，加温可转变为六 矿石的生物浸出：此外，Behera与Suklat1]应用吐温 方晶系的辉钼矿.该矿物常与褐铁矿、黄铁矿等矿 20强化了黑曲霉菌对碳源的消耗，使铬铁矿表土中 物共生，是钼矿资源开发过程中最难处理的钼矿物 镍的浸出率提高了约15%.迄今为止，表面活性剂 之一·目前，我国已探明的胶硫钼矿资源主要分布 在钼矿生物浸出的应用研究尚未见报道.鉴于此， 在江西安远县、浙江蒋村、河北沽源县、贵州遵义、河 本文以氧化亚铁硫杆菌为浸矿菌种，研究非离子表 南嵩县等地，资源价值非常大[) 面活性剂吐温20对胶硫钼矿生物浸出的影响，并探 胶硫钼矿型难选钼矿的处理难点在于钼矿物嵌 讨其作用机制，为此类表面活性剂在胶硫钼矿生物 布粒度细、单体解离困难、易泥化和可浮性差，传统 浸出的应用提供理论依据 的物理选矿和冶金技术很难实现对矿石中钼的有效 1试验材料与方法 回收).为此，研究者提出了氧化焙烧-酸浸]、强 磁选-酸浸4、浮选-碱浸出]、浮选-生物浸出6]等 1.1矿样性质 一系列强化钼回收的选冶联合工艺，但上述方法存 取自河南嵩县的褐铁矿型胶硫钼矿，经手工 在钼回收率低、生产成本高、易造成环境污染等局限 挑选和摇床分选抛除部分脉石矿物后，研磨至 性，难以在工业生产中推广应用.因此，开发一种经 -0.045mm粒级作为试验矿样.矿样的主要化学 济、高效和环境友好的新工艺对胶硫钼矿资源的利 成分分析见表1，矿样中M0的质量分数为 用具有重要意义. 4.48%,其他有价金属元素Pb、Zn和Cu的含量较 近年来，研究发现添加表面活性剂可调节矿物 低.矿样中金属矿物主要为胶硫钼矿和褐铁矿，还 表面性质，提高生物浸矿的效率，该方法具有成本 含有少量的黄铁矿和方铅矿，非金属矿物主要为 低、效果显著的优点，越来越受到研究者的青睐，此 石英和钾长石.矿样中钼的物相分析结果如表2 类研究主要集中在温和性的吐温类表面活性剂 所示，钼主要以胶硫钼矿形式存在，胶硫钼矿中钼 上[).如Peng等s】添加吐温80使黄铜矿中铜的生 占有率约为91.8%，还含有少量的钼铅矿、辉钼矿 物浸出率提高了约16%：刘伟等]的研究表明，吐 和钼华 表1矿样的主要化学成分（质量分数） Table 1 Chemical element analysis of the sample % Mo TFe Pb Zn Cu Si0, Al203 K20 BaO Mgo 4.48 18.67 11.33 1.12 0.63 0.31 35.90 7.17 5.51 4.95 0.56 表2矿样中钼的物相分析结果 L-1,Ca(N03)20.01gL-,FeS04·7H2044.2g· Table 2 Chemical phase analysis of molybdenum in the sample L-1.其中，基础盐溶液采用121℃高压蒸汽灭菌20 矿物种类 矿物质量分数/% 钼的占有率/% min,亚铁溶液采用微孔滤膜（中0.22m)过滤除菌 胶硫钼矿 6.8 91.8 两者混合后调节pH值至2.0. 钼铅矿 0.3 3.9 1.3试验方法 辉钼矿 0.2 3.0 本研究中细菌代谢活性测定与生物浸出试验均 钼华 0.1 1.3 在250mL锥形瓶中，于温度30℃、转速170r·min-1 总计 7.4 100.0 的气浴恒温振荡器(ZD-85A)中进行.取95mL9K 1.2 菌种和培养基 液体培养基，接种5mL生长至稳定期的A.ferrooxi-- 试验所用菌种是从西藏甲玛地区酸性矿坑水中 das,分别加入不同用量的吐温20（化学纯）进行振 筛选并分离出来的氧化亚铁硫杆菌单菌株，代号为 荡培养，定期取样检测培养体系中Fe2+浓度，Fe2+ Acidithiobacillus ferrooxidans strain XZ11(以下简称 浓度采用重铬酸钾滴定法测量，Fe2+的氧化率由公 A.ferrooxidans),GenBank登录号为KJ573102 式(1)计算所得.取95mL无铁9K培养基，添加1g 本研究所用细菌培养和生物浸出的培养基均为 升华硫（分析纯），接种5mL生长至稳定期的A.fer- 9K培养基，其组成如下：(NH)2S0,3.0gL, rooxidans,分别加入不同用量的吐温20后进行振荡 KHP040.5gL-1,Mgs0,·7H,00.5gL-1,KCl0.1g· 培养，定期检测培养液的pH值(PB-l0 Sartorius).工程科学学报,第 40 卷,第 7 期 胶硫钼矿(MoS2 )是一种胶体状的非晶质含钼 硫化物,主要呈不规则粒状集合体,加温可转变为六 方晶系的辉钼矿. 该矿物常与褐铁矿、黄铁矿等矿 物共生,是钼矿资源开发过程中最难处理的钼矿物 之一. 目前,我国已探明的胶硫钼矿资源主要分布 在江西安远县、浙江蒋村、河北沽源县、贵州遵义、河 南嵩县等地,资源价值非常大[1] . 胶硫钼矿型难选钼矿的处理难点在于钼矿物嵌 布粒度细、单体解离困难、易泥化和可浮性差,传统 的物理选矿和冶金技术很难实现对矿石中钼的有效 回收[2] . 为此,研究者提出了氧化焙烧鄄鄄 酸浸[3] 、强 磁选鄄鄄酸浸[4] 、浮选鄄鄄碱浸出[5] 、浮选鄄鄄生物浸出[6]等 一系列强化钼回收的选冶联合工艺,但上述方法存 在钼回收率低、生产成本高、易造成环境污染等局限 性,难以在工业生产中推广应用. 因此,开发一种经 济、高效和环境友好的新工艺对胶硫钼矿资源的利 用具有重要意义. 近年来,研究发现添加表面活性剂可调节矿物 表面性质,提高生物浸矿的效率,该方法具有成本 低、效果显著的优点,越来越受到研究者的青睐,此 类研究主要集中在温和性的吐温类表面活性剂 上[7] . 如 Peng 等[8]添加吐温 80 使黄铜矿中铜的生 物浸出率提高了约 16% ;刘伟等[9] 的研究表明,吐 温 20 可增强溶液对矿物表面的润湿作用,有利于钴 矿石的生物浸出;此外,Behera 与 Sukla [10] 应用吐温 20 强化了黑曲霉菌对碳源的消耗,使铬铁矿表土中 镍的浸出率提高了约 15% . 迄今为止,表面活性剂 在钼矿生物浸出的应用研究尚未见报道. 鉴于此, 本文以氧化亚铁硫杆菌为浸矿菌种,研究非离子表 面活性剂吐温 20 对胶硫钼矿生物浸出的影响,并探 讨其作用机制,为此类表面活性剂在胶硫钼矿生物 浸出的应用提供理论依据. 1 试验材料与方法 1郾 1 矿样性质 取自河南嵩县的褐铁矿型胶硫钼矿,经手工 挑选和摇床分选 抛 除 部 分 脉 石 矿 物 后,研 磨 至 - 0郾 045 mm 粒级作为试验矿样. 矿样的主要化学 成分 分 析 见 表 1, 矿 样 中 Mo 的 质 量 分 数 为 4郾 48% ,其他有价金属元素 Pb、Zn 和 Cu 的含量较 低. 矿样中金属矿物主要为胶硫钼矿和褐铁矿,还 含有少量的黄铁矿和方铅矿,非金属矿物主要为 石英和钾长石. 矿样中钼的物相分析结果如表 2 所示,钼主要以胶硫钼矿形式存在,胶硫钼矿中钼 占有率约为 91郾 8% ,还含有少量的钼铅矿、辉钼矿 和钼华. 表 1 矿样的主要化学成分(质量分数) Table 1 Chemical element analysis of the sample % Mo TFe S Pb Zn Cu SiO2 Al2O3 K2O BaO MgO 4郾 48 18郾 67 11郾 33 1郾 12 0郾 63 0郾 31 35郾 90 7郾 17 5郾 51 4郾 95 0郾 56 表 2 矿样中钼的物相分析结果 Table 2 Chemical phase analysis of molybdenum in the sample 矿物种类 矿物质量分数/ % 钼的占有率/ % 胶硫钼矿 6郾 8 91郾 8 钼铅矿 0郾 3 3郾 9 辉钼矿 0郾 2 3郾 0 钼华 0郾 1 1郾 3 总计 7郾 4 100郾 0 1郾 2 菌种和培养基 试验所用菌种是从西藏甲玛地区酸性矿坑水中 筛选并分离出来的氧化亚铁硫杆菌单菌株,代号为 Acidithiobacillus ferrooxidans strain XZ11 ( 以下简称 A. ferrooxidans),GenBank 登录号为 KJ573102. 本研究所用细菌培养和生物浸出的培养基均为 9K 培养基,其组成如下: ( NH4 )2 SO4 3郾 0 g·L - 1 , K2HPO4 0郾 5 g·L -1 ,MgSO4·7H2O 0郾 5 g·L -1 ,KCl 0郾 1 g· L -1 ,Ca ( NO3 )2 0郾 01 g·L - 1 , FeSO4·7H2 O 44郾 2 g· L - 1 . 其中,基础盐溶液采用 121 益高压蒸汽灭菌 20 min,亚铁溶液采用微孔滤膜(准0郾 22 滋m)过滤除菌, 两者混合后调节 pH 值至 2郾 0. 1郾 3 试验方法 本研究中细菌代谢活性测定与生物浸出试验均 在 250 mL 锥形瓶中,于温度 30 益 、转速 170 r·min - 1 的气浴恒温振荡器(ZD鄄鄄85A)中进行. 取 95 mL 9K 液体培养基,接种 5 mL 生长至稳定期的 A. ferrooxi鄄 dans,分别加入不同用量的吐温 20(化学纯)进行振 荡培养,定期取样检测培养体系中 Fe 2 + 浓度,Fe 2 + 浓度采用重铬酸钾滴定法测量,Fe 2 + 的氧化率由公 式(1)计算所得. 取 95 mL 无铁 9K 培养基,添加 1 g 升华硫(分析纯),接种 5 mL 生长至稳定期的 A. fer鄄 rooxidans,分别加入不同用量的吐温 20 后进行振荡 培养,定期检测培养液的 pH 值(PB鄄鄄10 Sartorius). ·794·