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黄铁矿是自然界中分布最广的硫化矿,它普遍存在于原生金矿床中,既可成为金的伴生矿物,也可成为金的载体。同时,黄铁矿还常与其他金属硫化物共生。作为浸矿细菌生长的主要能源,黄铁矿的浸出行为将直接影响其他金属硫化物的浸出。因此,研究黄铁矿的生物浸出过程具有重要的理论意义和应用价值。 本文采用电化学分析技术对HQ0211浸矿细菌参与黄铁矿的浸出行为进行研究,并采用摇瓶浸出试验,运用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等方法研究无菌和有菌条件下黄铁矿的浸出过程和机理。 循环伏安曲线研究表明:黄铁矿阳极反应过程由多步组成,首先氧化生成Fe2+和SO42-,接着Fe2+被氧化生成Fe3+。通过循环伏安曲线得到氧化还原峰的电位信息,综合各中间反应过程,黄铁矿最终被氧化成Fe3+和SO42-。 酸性条件、Fe3+离子溶液以及菌液中的Tafel极化曲线研究表明,Fe3+离子和细菌的存在会使黄铁矿腐蚀电流增大,极化电阻Rp减小,并且有菌时氧化速率更大。酸性溶液中黄铁矿的腐蚀电流1.41μA,1.0 g·L-1 Fe3+离子溶液中腐蚀电流为123.49μA,有菌体系下腐蚀电流则高达142.40μA;酸性条件下极化电阻Rp为1.84×106Ω·cm-2,1.0g·L-1Fe3+离子溶液中极化电阻Rp为7.59×104Ω·cm-2,有菌体系下极化电阻Rp仅有2.79×104Ω·cm·2。 交流阻抗研究表明,细菌和Fe3+离子存在可以降低膜层孔隙电阻。有菌时,膜层孔隙电阻Rf为45.20Ω·cm-2,Fe3+离子溶液以及酸性溶液中膜层孔隙电阻分别为857Ω·cm-2、6.80×104Ω·cm-2,比有菌时高了18.96倍和15044倍。 无菌和有菌体系下黄铁矿的浸出试验表明,细菌的存在会显著提高黄铁矿的浸出率。摇瓶浸出条件,矿浆浓度1%时,浸出18d后,酸性条件下浸出率为12.94%,含Fe3+离子酸性条件下浸出率为36.01%,而有菌时,黄铁矿的浸出率是酸性条件的6.91倍,Fe3+离子酸性条件的2.48倍,可达89.46%。