Vol.26 No.6 李浩然等：微生物浸出金川露天剥离低品位镍矿 ·585· 吸附于矿物表面的细菌显不同于生长在液体培 TF菌浓度曲线相似（图2）.在最初阶段，由于硫比 养基中的细菌，现出一种强大的表面疏水性， 二价铁的能量高，T℉菌倾向于利用矿石中硫，使 将TF菌分别置于Leathen培养基（不加 大量的细胞附着在硫化矿物上，以菌种对矿石的 Fe(SO,)2HO)加硫化镍矿(1)和Leathen培养基（加 直接作用为主，随着游离细菌浓度的增加，菌种 F(SO)2·H,O2)中培养3d后用电泳仪检测电泳 对矿石的直接和间接作用同时发挥力量，使镍的 迁移率，2"按指定pH值，在含有1.0×10mL细胞 浸出率增大，矿物质量浓度低时，由于疏的含量 的细菌悬浮液中进行检测.1"用蛋白酶K处理后， 降低，使菌种间产生生存能量竞争，致使菌种活 检测成长于硫化镍矿基质中细菌的电泳迁移率， 性降低.镍的浸出率随之下降.这些结果表明，矿 继续培养1~2h后，再进行动电测试.测试结果 物质量浓度对生长在液相中和吸附在固相上细 表明：在不同条件下成长的氧化亚铁硫杆菌的电 菌氧化活性影响很大，同时吸附在固相上和游离 泳迁移率是溶液pH的函数，2（有亚铁离子的液 在液相中的细菌浓度对浸出率也将产生影响 态基质中)培养的细胞的等电离点为pH=2,而1中 100 ◆50kgm3 细胞的等电离点为pH=2~3.8,其化学性质随生长 80 --30 kg/m 环境的变化而变化.生长于液体培养基中和矿物 60 ★0kgm3 表面的细菌化学行为的差异，归于固体基质中成 40 长的细菌表面存在蛋白质膜.通过蛋白酶K的处 20 理，矿物基质中成长的细胞表面的蛋白质膜被有 0 23 5 6 效去除了，细胞的电动行为与生长于液体培养基 时间ld 中的细菌相似.实际上，硫化镍矿中成长的细胞 图2不同矿浆质量浓度对镍浸出率的影响 表面膜的存在就是造成上面观察到的等电离点 Fig.2 Ore pulp concentration influence on the leaching 变化的原因.这种蛋白质膜是T下菌吸附在矿物 rate of Ni 表面传递能量的需要 2.3铁离子初始质量浓度的影响 2.2矿浆质量浓度的影响 本实验考察了细菌浸出过程中铁离于对因 本实验旨在对不同露天剥离镍矿质量浓度 体-细胞表面间相互作用的影响.实验条件：T下 下浸出过程中铁和细胞生长行为进行研究.实 菌的初始浓度为(1-1.2)×102m3,温度30℃，pH= 验条件：T℉菌的初始浓度为(1-1.2)×10/m,温度 1.9,搅拌器转速150 r/min,矿浆质量浓度为50kg 30℃，pH=l.9,搅拌器转速150rmin,不加Fe,矿 m,Fe初始质量浓度分别为0,1,3和6kgm,同 浆质量浓度分别为10,30和50kgm.没有附着在 时进行了加Fe不加菌的对照实验 矿物表面上的细菌参与了对矿物的间接氧化作 向浸出体系里添加铁离子，最初增大了镍的 用，在浸出开始阶段，游离细菌的繁殖受到抑制， 浸出率（图3），而游离细胞表现出初始阶段的抑 生长很缓慢.在浸出后期，由于适应了生长环境， 制和低繁殖速度，这可能是由于二价铁离子存在 抑制作用逐渐减退，细菌繁殖速度加快.矿物质 的结果.3后，游离细胞表现出了较快的繁殖速 量浓度越高，这种趋势越明显（见图1） 度（图4）. 不同矿物质量浓度下镍的浸出曲线与游离 70 不加Fer 70r 60 Fe】-1k2m 60 ·50kgm 士[Fe】=3ke'm -30 kg/m' ◆Fe门=6kgm3 12010 ★一10kgm 40 0 20 是 20 摇 D 0 0 3 4 5 0 2 3 4 5 6 时间d 时间/d 图1不同矿浆质量浓度对游离TF菌生长率的影响 图3铁离子质量浓度对游离T下浓度的影响 Fig.1 Ore pulp concentration influence on free TF growth Fig.3 Fe"concentration influence on the density of free TF rateV 6 1 . 2 6 N 0 . 6 李 浩然 等 : 微生 物浸 出金 川露 天 剥离 低品位 镍矿 一 5 8 5 . 吸 附 于矿 物 表 面 的细 菌显 不 同于 生长 在 液 体培 养 基 中的 细菌 , 现 出一 种 强大 的表 面疏 水 性 . 将 T F 菌 分 别 置 于 L e at he n 培 养 基 ( 不 加 F e ( 5 0 4 ) 2 · H ZO ) 加硫化 镍矿 ( l # )和 L e at h e n 培养 基 (加 F e ( 5 0 ; ) 2 · H ZO )( 2 # ) 中培 养 3 d 后 用 电泳 仪检 测 电泳 迁移 率 , 2 # 按指 定 p H 值 , 在 含有 1 . 0 ` 10 , m/ L 细 胞 的细 菌悬浮 液 中进行 检测 . 1 #用 蛋 白酶 K 处理 后 , 检测 成长 于硫化 镍矿 基质 中细 菌 的 电泳迁 移 率 , 继续 培养 1一Z h 后 , 再进行 动 电测 试 `41 . 测 试 结果 表 明 : 在 不 同条件 下成 长 的氧 化亚 铁硫 杆菌 的 电 泳迁 移 率 是溶液 p H 的 函 数 , #(z 有亚 铁离 子 的液 态基 质 中)培 养 的细胞 的等 电离点 为p H = 2 ,而 1 月 中 细 胞 的等 电离 点为 p H = 2一 3 . 8 , 其 化学 性质 随 生长 环 境的变 化而 变化 . 生 长于 液 体培 养基 中和 矿物 表 面 的细 菌化 学行 为 的差异 , 归 于 固体 基质 中成 长 的细 菌表 面存在 蛋 白质 膜 . 通 过 蛋 白酶 K 的处 理 , 矿物 基质 中成 长 的细胞表 面 的蛋 白质膜 被有 效 去除 了 , 细胞 的 电动 行为 与生长 于液 体培 养基 中的细 菌相 似 . 实际 上 , 硫化 镍 矿 中成 长 的细胞 表 面 膜 的存 在 就 是造 成 上面 观 察 到 的等 电离 点 变 化 的原 因 . 这种 蛋 白质 膜是 FT 菌吸 附在 矿物 表 面传 递 能量 的 需要 . 2 .2 矿 桨质 量 浓度 的 影响 本 实 验 旨在 对 不 同露 天 剥 离镍 矿 质 量 浓 度 下浸 出过 程 中铁 和细 胞 生长 行 为进行 研 究 15 , . 实 验条 件 : T F 菌 的初始 浓度 为 ( l 一 1 . 2 ) “ 10 ” /耐 , 温 度 3 0 ℃ , p十 1 . 9 , 搅 拌器 转速 15 0 r加i n , 不加 F e , 一 , 矿 浆质 量浓 度分 别为 10 , 30 和 50 k创m , . 没有 附着 在 矿物 表 面 上 的细 菌 参 与 了对 矿物 的 间接氧 化 作 用 . 在浸 出开始 阶段 , 游 离细 菌 的繁殖 受到抑 制 , 生长 很缓 慢 . 在浸 出后 期 , 由于适 应 了生长环 境 , 抑 制作 用逐 渐 减退 , 细菌 繁殖 速 度加 快 . 矿 物质 量 浓度 越 高 , 这种 趋 势越 明 显 (见 图 1) . 不 同矿物 质 量 浓 度 下 镍 的浸 出 曲线 与游 离 T F 菌浓度 曲线相似 ( 图 2) . 在 最初 阶段 , 由 于硫 比 二 价铁 的能量 高 , T F 菌倾 向于利 用矿 石 中硫 , 使 大 量 的细胞 附着在 硫化矿 物 上 , 以菌 种对矿 石 的 直 接 作用 为主 , 随着 游离 细 菌浓度 的增 加 , 菌种 对矿 石 的直接 和 间接作用 同时发挥 力量 , 使镍 的 浸 出率 增 大 . 矿 物 质 量浓 度低 时 , 由于硫 的含量 降低 , 使 菌种 间产 生 生 存 能量 竞 争 , 致 使菌 种活 性 降低 . 镍 的浸 出率随之 下 降 . 这 些结 果表 明 , 矿 物 质 量浓 度 对 生长 在 液相 中和 吸 附在 固相 上 细 菌氧 化 活性影 响很 大 , 同 时吸 附在 固相 上 和游 离 在 液相 中的细 菌浓 度对 浸 出率 也将 产 生影 响 . 10 0 f — 一了一一一一一一一一 一 — 一 ~ 一 一二万一门 - . 卜 5 0 k g/ m - . 卜 3 0 k g加 ~ . 尸 10 k g/ m 川叫| 川l ! l 只642川例。| 芝哥王班测 时 间d/ 图 2 不 同 矿 浆质 量浓度 对镍 浸 出率 的 影响 F ig . 2 o r e Pu l P e o n e e n t r a ti o n i n fl u e n e e o n t h e l e a e h i n g r a t e o f N i .2 3 铁 离 子初 始 质量 浓度 的影 响 本 实 验 考 察 了细 菌 浸 出过 程 中铁 离 于 对 固 体 一 细 胞表 面 间相 互作 用 的影 响 . 实验 条件 : T F 菌 的初 始浓 度 为 ( l 一 1 . 2 ) x l o , , /m , , 温 度 30 co , p H - 1 . 9 , 搅拌 器转 速 150 r/ m in , 矿浆 质 量浓 度 为 50 k留 m 3 , F e , 初始 质量 浓 度分 别 为 0 , l , 3 和 6 k g /m 3 , 同 时进 行 了 加eF +3 不加 菌 的对 照 实验 . 向浸 出体 系 里 添 加铁 离子 , 最 初增 大 了镍 的 浸 出率 ( 图 3) , 而游 离 细胞 表现 出初始 阶段 的抑 制 和低 繁殖速 度 . 这 可能 是 由于 二 价铁 离子存 在 的结 果 . 3 d 后 , 游 离细 胞表 现 出 了较快 的繁殖 速 度 ( 图 4) . nU0 ǎ 7 UO 月 64 乙, ǎ 巴巴。一í侧说堰日 7 0 6 0 介一 ǎ 价一 。侧说堰。一í日 时间 d/ 图 1 不 同矿桨 质量浓 度对 游离 T F 菌生长 率的 影响 F ig . 1 o r e P u l P r a t e e o n e e n t r a t i o n i n l u e n e e o n fr e e T F g r o w th 时 f司/d 图 3 铁 离子 质量 浓度对 游离 T F 浓度 的影 响 F ig · 3 F e , + c o n e e n t r a t i o n i n fl u e n e e o n t h e d e n s iyt o f fr e e T F