混合微生物脱硫浮选细粒煤界面作用研究

One of the most important research areas for fine coal benefication is developing the non-toxic flotation reagents with strong force and high selectivity. A new technology of the biodesulfurization flotation of high sulfur coals by synergic treatment of Thiobacillus ferrooxidans(T.fer) and Rhodotorula mucilaginosa(R.muc) is proposed. The two key scientific issues, regulation of synergistic effect on fine coals in mixed microbial and interfacial interactions between microbial and minerals will be investigated by using experiments and model analysis. The performance in biodesulfurization-flotation of mixed microbial and their synergy mechanisms will be studied. The action site, pathway and fixed action to fine coal of biological oxidation by T.fer and R.muc, slurry pH and other factors will be researched to reveal the effects on biodesulfurization efficiency and bioflotation recovery. Immobilization technique with polyurethane foam acting as a carrier will be mastered. Furthermore, the impact of different factors on the adsorption to fine coal particles will be evaluated. Molecular model of the interfacial adsorption interactions will be established to observe the law for cell-mineral-solution multiphase interfacial interactions. And the basic data will be used to guide the technology improvement of green coal benefication.

研究开发作用力强、选择性好和无毒的浮选药剂是当前细粒煤洗选研究的重要方向之一，本项目提出胶红酵母和氧化亚铁硫杆菌混合微生物协同处理高硫细粒煤的脱硫浮选新思路。利用实验研究和模型分析方法，围绕混合微生物的协同作用规律调控和微生物与矿物的界面作用规律这两个关键科学问题，研究混合微生物的脱硫浮选性能和协同作用机制，深化氧化亚铁硫杆菌生物氧化作用的位点、途径和固定作用机制，揭示菌体生物量、协同模式与配比、矿浆pH值等对脱硫率和浮选回收率的影响规律；掌握以聚氨酯材料作为载体的混合微生物固定化优化制备方法；探索不同因素对微生物吸附于细粒煤的影响规律，借助Materials Studio软件建立界面吸附作用的分子模型，揭示菌体-矿物-溶液复杂多相界面作用规律，指导煤炭洗选绿色化工艺改进。

研究开发作用力强、选择性好和无毒的浮选药剂是当前细粒煤洗选研究的重要方向之一。本研究选用从褐煤中筛选的细菌FML和酵母菌RH，以疏水性草分枝杆菌M.ph为对照，研究微生物在原煤表面的吸附作用和表面改性作用。首先分离筛选到两株能有效改变细粒煤表面特性的菌株，菌落形态、生理生化特征和分子序列片段分析等结果表明菌株为胶红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）和黄单胞杆菌（Xanthomonas hortorum），并对其生物学培养特征进行了描述。进而研究了微生物菌体细胞在原煤表面的吸附，通过分析微生物处理前后矿物颗粒Zeta电位、接触角及菌体吸附量的变化，证明了菌体细胞能够选择性吸附在矿物表面，使细粒煤表面性质发生了一定程度的改变，RH更易吸附在精煤颗粒表面而增强精煤的疏水性，FML则主要是使得原煤中矸石部分更加亲水，从而加大了原煤中不同组分可浮性的差异，有利于提高浮选的选择性和浮选效率。同时借助红外光谱分析、扫描电镜观察和吸附等温方程的构建，并结合扩展DLVO理论深入探讨了混合微生物对细粒煤分散体系稳定性作用的机理，分析了微生物在煤表面的选择性吸附模式和作用机理，揭示了在不同条件下菌株分别通过静电吸附和疏水相互作用等改变了细粒煤表面特性的同时，实现了对其选择性浮选或絮凝。本研究为解决化学浮选药剂用量过多和二次环境污染问题奠定了坚实的工作基础，同时对于煤泥浮选的绿色化发展提供了可行的启示性方向。项目资助发表核心论文共10篇，其中SCI检索论文2篇，Ei检索论文1篇。辅助培养博士生3名，硕士生1名，其中2名博士生已经取得博士学位，2名在读。项目投入经费25万元，支出21.6735万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费3.3265万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。