基于硫化矿生物浸出的硫形态转化及迁移机制的研究

本项目主要基于浸矿功能菌/矿物相互作用和对硫的K边XANES的分析，研究同种能量代谢的功能菌、不同能量代谢的功能菌及不同能量代谢功能菌组合作用下，金属硫化矿生物浸出过程中浸矿功能菌种群演替、矿物表面和浸出液中硫的形态与转化及其受环境因素的影响。通过这些研究揭示功能菌种群、硫的分子形态转化与环境因素之间的关系，阐明硫化矿生物浸出过程的硫形态转化及迁移机制，为进一步阐明浸矿功能菌生物浸出金属硫化矿过程中的硫氧化机理提供理论依据，同时为预防硫形态钝化层的形成，优化生物浸出工艺提供理论指导。

本项目主要基于同步辐射技术的硫的K边XANES的分析，辅以Raman、FT-IR、XRD、循环伏安、扫描电镜和微生物群落分析，较系统地研究了典型的单一和混合浸矿微生物浸出典型金属硫化矿过程中含硫中间体或含硫产物（包括次生硫化矿物、元素硫、黄钾（铵）铁矾等）的形成、转化、赋存形式以及对浸出过程的抑制或促进作用，研究了黄铜矿高温（生物）浸出过程中的（电）化学反应和矿物溶出过程，以及环境因素（包括温度、pH、矿浆浓度、活性碳和NaCl等）对浸出过程中的主要含硫产物（元素硫和铁矾类物质）的赋存形式及其作用的影响，分析了浸出过程中微生物数量或群落结构演替、硫的形态转化与浸出性能间的关系。此外，该项目还基于同步辐射技术的铁铜K边XANES及微区显微分析对硫化矿生物浸出过程及矿物表面微区的铁铜形态进行了初步研究。所取得的主要成果为:.1. (a)揭示了不同能量代谢特征的典型单一浸矿微生物浸出金属硫化矿（黄铜矿，黄铁矿，闪锌矿）过程中硫形态转化途径，以及含硫中间体或产物对浸出过程的抑制或促进作用；(b)揭示了混合菌浸出黄铜矿过程中群落动态变化、硫形态转化及其对浸出性能的关系；(c)揭示了典型环境因素(pH, 温度，矿浆浓度, 活性碳和NaCl等)对黄铜矿高温生物浸出过程中典型硫形态(元素硫和铁矾类物质)的赋存形式及其对浸出性能的影响效应; (d) 阐明了黄铜矿高温生物浸出过程的化学反应机制和矿物溶出过程机制。.2. 发展了基于同步辐射的硫的K-边，铁铜的L-边XANES分析矿物表面硫铁铜等的化学形态的方法。.3. 将XANES方法与循环伏安、拉曼与FT-IR光谱方法相结合，建立了原位表征微生物-矿物相互作用过程中矿物成分（硫，铁，铜等）的赋存形态及其转化的研究方法和体系。.4. 发表SCI文章12篇，EI文章13篇，专利1份；培养博士3名，硕士4名。.这些研究成果为进一步阐明浸矿功能菌生物浸出金属硫化矿过程中的硫氧化机理提供了理论依据和实验方法的指导，也为预防硫形态钝化层的形成，优化生物浸出工艺提供了理论和实践指导。本项目研究为相关人才培养做出了贡献。