晶體結構對黃銅礦、黃鐵礦生物浸出差異性影響

馬　駿，汪菊香，武　彪，溫建康，尚　鶴，武名麟（.北京有色金屬研究總院 生物冶金國家工程實驗室，北京 00080；2.中國有色金屬工業(yè)協(xié)會，北京 0084）

晶體結構對黃銅礦、黃鐵礦生物浸出差異性影響

馬駿1, 2，汪菊香1，武彪1，溫建康1，尚鶴1，武名麟1
（1.北京有色金屬研究總院 生物冶金國家工程實驗室，北京 100080；2.中國有色金屬工業(yè)協(xié)會，北京 100814）

在對黃銅礦、黃鐵礦晶體結構差異性分析的基礎上，研究在相同生物浸出條件下晶體結構對兩礦物浸出速率及浸礦用菌種群落演替規(guī)律的影響，并對其產(chǎn)生原因進行分析。結果表明：黃銅礦晶胞中單位結構基元內(nèi)不同結合方式原子間浸出難易程度不同，導致黃銅礦生物浸出速率隨浸出時間的延長而不斷降低；黃鐵礦晶胞內(nèi)各原子間結合方式單一，因而其浸出速率基本穩(wěn)定。兩礦物浸出過程中浸礦用菌種群落演替規(guī)律存在差異，在黃銅礦生物浸出過程中，Leptospirillum ferriphilum （L.f）由優(yōu)勢菌（占98％以上）轉(zhuǎn)為劣勢菌（占37％）；在黃鐵礦生物浸出過程中，L.f始終為優(yōu)勢菌（占90％以上）。由于L.f對Fe2+供應較敏感，因而兩礦物晶體結構不同所決定的Fe2+供應差異是浸礦用菌種群落演替差異產(chǎn)生的根本原因。

晶體結構；黃銅礦；黃鐵礦；生物浸出；差異性

近年來，生物冶金以其可處理低品位難選礦石、投資成本小、環(huán)境友好等優(yōu)勢，越來越引起人們的關注[1-2]。針對生物冶金過程的研究也不斷深入，研究人員提出生物冶金直接浸出機理、間接浸出機理、協(xié)同浸出機理等學說[3-5]。浸礦微生物在浸礦過程中的行為，所分泌的胞外聚合物（EPS）及其對浸礦過程的影響規(guī)律也已被發(fā)現(xiàn)。對浸礦后期，造成礦物浸出速率降低原因的研究正在不斷深入[6-8]。

學者在研究過程中還發(fā)現(xiàn)，不同礦物的浸出規(guī)律及浸出現(xiàn)象有所不同。在相同浸出條件下，黃鐵礦較黃銅礦更易浸出。Sulfolobus metallicus浸出黃鐵礦、閃鋅礦和黃銅礦過程中，礦物表面硫形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律存在差異：在黃鐵礦表面有黃鉀鐵礬、單質(zhì)硫及少量亞硫酸鹽的生成；在閃鋅礦和黃銅礦表面，則分別發(fā)現(xiàn)黃鉀鐵礬和單質(zhì)硫的生成，浸出過程中，黃銅礦表面還有銅藍、斑銅礦、輝銅礦等多硫化物的生成[9]。EPS 對Acidithiobacillus ferrooxidans在黃鐵礦表面吸附的促進作用要大于黃銅礦的[10]。Acidithiobacillus ferrooxidans在黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦表面未表現(xiàn)出明顯的選擇性。而草分枝桿菌、溝戈登氏菌、膠質(zhì)芽孢桿菌則更易吸附在黃鐵礦表面。即使使用相同菌種的同一菌株去浸出不同礦物，其浸出效率及浸出現(xiàn)象也存在差異[11]。

不同礦物生物浸出過程各差異性現(xiàn)象的產(chǎn)生與不同礦物晶體結構不同所決定的各項性質(zhì)差異存在直接聯(lián)系。但目前研究多集中在不同礦物的某一性質(zhì)對浸出差異性的影響上，針對不同晶體結構對不同礦物生物浸出差異影響的研究鮮見報道。因此，本文作者將在對黃銅礦、黃鐵礦晶體結構差異性分析的基礎上，對黃銅礦和黃鐵礦生物浸出差異性進行研究，并對其產(chǎn)生原因進行相應的分析。

1　實驗

1.1實驗材料

實驗用黃銅礦與黃鐵礦均由某礦山富礦塊經(jīng)破碎、浮選后制得。浮選完成后使用1mol/L鹽酸和2 mol/L硫酸洗滌3次，再使用丙酮洗滌以除去礦樣表面浮選藥劑等污染。取粒徑小于75μm礦樣用于浸出實驗。其中黃銅礦含31.9％ Cu、25.19％ Fe、30.09％ S（質(zhì)量分數(shù)）；黃鐵礦含43.68％ Fe、46.44％ S。

黃銅礦和黃鐵礦礦物組成成分分別如表1和表2所列。

實驗用混合菌種取自北京有色金屬研究總院生物冶金國家工程實驗室菌種庫，由Leptospirillum ferriphilum（L.f ）、Acidithiobacillus caldus（A.c）、Sulfobacillus thermosulfidooxidans（S.t）3種細菌組成。其中L.f僅能通過氧化Fe2+來獲得代謝所需的能量；A.c僅能通過氧化還原態(tài)硫來獲得代謝所需能量；S.t可同時通過氧化Fe2+及還原態(tài)硫來獲得代謝所需的能量。

表1　黃銅礦礦物組成成分Table 1　Mineral composition of chalcopyrite

表2　黃鐵礦礦物組成成分Table 2　Mineral composition of pyrite

1.2實驗方法

原始菌種使用0k培養(yǎng)基，黃鐵礦、黃銅礦混合礦礦漿濃度為2％（質(zhì)量分數(shù)）條件下馴化培養(yǎng)。定期轉(zhuǎn)接，轉(zhuǎn)接濃度為20％。當菌濃度達到1×108L-1時開始單礦物浸出實驗。實驗用培養(yǎng)基組成如下：3.0 g/L （NH4）2SO4；0.5 g/L MgSO4·7H2O；0.5 g/L K2HPO4；0.1 g/L KCl；0.01 g/L Ca（NO3）2。

馴化完成后，取礦漿上清液40 mL，在11000r/min下高速離心5 min?；厥站嘤?0 mL離心管中，使用pH 1.7的稀硫酸混勻，11000 r/min下高速離心3 min，重復兩次，以洗脫細菌吸附的Cu、Fe等雜質(zhì)離子。將洗脫完成后的菌泥溶于配置好的200 mL、pH 1.7的0K培養(yǎng)基中，獲得單礦物浸出用菌液。分別稱取2 g黃銅礦、黃鐵礦置于250 mL錐形瓶中后，各取100 mL配置好的菌液置于錐形瓶中，獲得礦漿濃度2％的黃銅礦、黃鐵礦礦漿。稱取含礦漿的錐形瓶質(zhì)量、測定浸出液pH、電位φ（使用甘汞電極測定）等實驗參數(shù)后，置于45℃搖床中，搖床轉(zhuǎn)速為250 r/min。

每日測定礦漿pH、Eh，定時測定溶液中Cu和總Fe濃度。每日使用去離子水補加因蒸發(fā)而損失的水分。每兩日使用ICP-OES測定浸出液中Cu及總Fe濃度。每日使用重鉻酸鉀滴定法，測定浸出液中Fe2+濃度，滴定度0.1 g/L。每日使用血球計數(shù)板測定礦漿中細菌濃度。浸出15、30 d，使用16S rRNA法對浸礦用菌種群落組成進行測定。

單礦物浸出實驗設置平行對照組。

2　結果與分析

2.1兩礦物晶體結構差異

黃銅礦屬四方晶系，a0=0.524nm，c0=1.032nm，z=4。其晶體結構如圖1所示[12]。

圖1　黃銅礦晶體結構示意圖[12]Fig.1　Schematic diagram of chalcopyrite crystal structure[12]

從圖1中可以看出，黃銅礦單位晶胞內(nèi)含有4個Fe原子、4個銅原子、8個S原子，其最簡化學式為CuFeS2。在黃銅礦晶胞中左側(cè)由上自下的S原子中：第一個S原子左上與晶棱Cu原子相連，左下與晶面Cu原子相連，右上與晶面Fe原子相連，右下與晶面Fe原子相連；第二個S原子左上與晶面Cu原子相連，左下與晶棱Fe原子相連，右上與晶面Fe原子相連，右下與晶面Cu原子相連；第三個S原子左上與晶棱Fe原子相連，左下與晶面Fe原子相連，右上與晶面Cu原子相連，右下與晶面Cu原子相連；第四個S原子左上與晶面Fe原子相連，左下與晶棱Cu離子相連，右上與晶面Cu原子相連，右下與晶面Fe原子相連。黃銅礦晶胞右側(cè)自上而下的S原子中第一個S原子上、下、左、右與各原子連接方式與黃銅晶胞自上而下左側(cè)第一個S原子連接方式呈晶面對稱，右側(cè)其他3個S原子也各與左側(cè)其他3個S原子呈晶面對稱。因而，在黃銅礦晶胞中共有4類S原子，每種2個。即在黃銅礦晶胞中S原子共有4套等同點，相應的Cu、Fe均有兩套等同點，其結構基元為Cu2Fe2S4，單位黃銅礦晶胞中含有2個結構基元。

黃鐵礦屬等軸晶系，a0=0.5417nm，z=4。黃鐵礦晶體結構如圖2所示[13]。

從圖2中可以看出，黃鐵礦單位晶胞內(nèi)含有4個Fe原子、8個S原子，其最簡化學式為FeS2。8個S原子中，每2個S原子形成啞鈴狀對硫離子，在黃鐵礦晶胞中，啞鈴狀對硫離子與Fe原子間結合方式單一，每個啞鈴狀對硫離子均在前、后、左、右、上、下6個方向與1個Fe原子相連。

圖2　黃鐵礦晶體結構示意圖[13]Fig.2　Schematic diagram of pyrite crystal structure[13]

通過對兩礦物晶體結構分析可知，兩礦物晶體結構組成存在差異，晶體結構不同決定其物理、化學性質(zhì)不同，因而兩礦物在生物浸出過程中所產(chǎn)生的現(xiàn)象也應存在差異。

2.2兩礦物生物浸出差異性現(xiàn)象

2.2.1兩礦物生物浸出速率差異性

在上述實驗條件下進行兩礦物生物浸出實驗。根據(jù)每兩日測定的浸出液中主要金屬離子濃度，計算得到黃銅礦與黃鐵礦生物浸出率，結果如圖3所示。

從圖3中可以看出，兩礦物生物浸出率存在差異。浸出30 d，黃銅礦中Cu的浸出率為14.5％，黃鐵礦中Fe的浸出率為21.06％。

圖4和5所示分別為黃銅礦和黃鐵礦實際生物浸出速率隨時間變化曲線及線性擬合曲線。

由圖4和5可知，生物浸出過程中黃銅礦的浸出速率隨浸出時間的延長不斷降低（見圖4），黃鐵礦的浸出速率則基本保持穩(wěn)定（見圖5）。

2.2.2浸出液中Fe2+濃度差異變化

在兩礦物生物浸出過程中，F(xiàn)e2+占總Fe比例以及浸出液電位φ隨時間變化曲線分別如圖6和7所示。

由圖6和7可知，兩礦物生物浸出過程中Fe2+占總Fe比例及浸出液φ隨時間變化趨勢存在差異。黃銅礦生物浸出過程中，浸出液中Fe2+濃度始終低于檢測限，浸出液中總Fe幾乎全部為Fe3+（見圖6）。而黃鐵礦生物浸出液中Fe2+占總Fe比例隨時間變化存在波動（見圖7）。

圖3　兩礦物浸出率隨時間變化曲線Fig.3　Changing curves of leaching rates of two minerals with time

圖4　黃銅礦浸出速率隨時間變化曲線Fig.4　Changing curves of chalcopyrite leaching rate with time

圖5　黃鐵礦浸出速率隨時間變化曲線Fig.5　Changing curves of pyrite leaching rate with time

圖6　Fe2+占總Fe比例隨時間變化曲線Fig.6　Changing curves of Fe2+fraction of total Fe with time

圖7　浸出液φ隨時間變化曲線Fig.7　Changing curves of leaching liquor potential with time

生物浸出過程中，浸出液φ高低與Fe2+占總鐵比例呈負相關關系。Fe2+占總鐵比例升高，則浸出液φ降低，反之φ升高。圖7所示的浸出液φ變化趨勢與圖6中Fe2+占總鐵比例隨時間變化趨勢相符。

2.2.3浸出液中細菌濃度及菌種群落演替差異

在黃銅礦、黃鐵礦生物浸出過程中，浸礦用細菌濃度及群落組成隨時間變化趨勢存在差異。圖8所示為細菌濃度隨時間變化曲線。

圖8　浸礦用細菌濃度隨時間變化曲線Fig.8　Changing curves of bacteria concentration with time

由圖8可知，兩礦物生物浸出前20 d，浸礦用細菌濃度隨時間變化趨勢相差不大，均呈不斷上升的趨勢。生物浸出20 d后，黃銅礦浸礦用細菌生長代謝進入衰亡期，細菌濃度不斷降低；黃鐵礦浸礦用細菌生長代謝進入穩(wěn)定期，細菌濃度基本保持穩(wěn)定。

在單礦物浸出實驗開始前、浸出第15、30 d分別對浸礦用菌種進行群落結構組成分析，結果如圖9所示。

圖9　浸出過程中菌種群落演替差異Fig.9　Differences of bacterial community succession in minerals bioleaching

由圖9可知，與原始浸礦用菌種群落結構組成相比，兩礦物生物浸出過程中菌種群落演替規(guī)律存在差異。在黃銅礦生物浸出過程中，L.f由優(yōu)勢菌（占98％）轉(zhuǎn)為劣勢菌（占37％）；在黃鐵礦生物浸出過程中，L.f始終為優(yōu)勢菌（占90％）。

2.3兩礦物生物浸出差異性產(chǎn)生原因

2.3.1兩礦物生物浸出速率差異性產(chǎn)生原因

從兩種礦物晶體結構分析可以得知，黃銅礦晶胞中單位結構基元內(nèi)Cu、Fe、S原子間結合方式不同，不同結合方式的Cu、Fe、S原子浸出難易程度不同。在黃銅礦生物浸出過程中，較易浸出的Cu、Fe、S原子優(yōu)先浸出，隨著浸出時間的延長，黃銅礦表面晶胞中較易浸出的Cu、Fe、S原子含量不斷降低，表面晶胞中剩余的較難浸出的Cu、Fe、S原子含量不斷升高，與浸出前相比，黃銅礦生物浸出難度增大，從而導致黃銅礦生物浸出速率隨浸出時間的延長而不斷降低。

在黃鐵礦晶胞中，由于Fe、S原子的連結方式較單一，因而在黃鐵礦生物浸出過程中，黃鐵礦晶胞中的Fe、S原子間不存在浸出難易程度的差異，從而導致黃鐵礦生物浸出速率隨浸出時間的延長基本保持穩(wěn)定。

由以上分析可知，兩礦物晶體結構差異是導致其生物浸出速率隨時間變化趨勢差異的關鍵因素。

2.3.2浸出液中Fe2+濃度差異產(chǎn)生原因

黃銅礦晶胞中，F(xiàn)e原子與導帶相連接，Cu原子與價帶相連接，該結構導致黃銅礦可同時在Fe3+及H+作用下而分解。分解過程中主要反應如下式（1）～（4）所示[14]：

在黃鐵礦晶胞中，價帶電子只能從金屬原子的電子軌道中獲得，因此黃鐵礦晶胞中的Fe—S鍵只能在Fe3+的氧化作用下，經(jīng)電子轉(zhuǎn)移而被破壞，黃鐵礦不會在H+作用下分解。黃鐵礦分解過程中主要發(fā)生反應如式（5）～（7）所示[15]：

從上述反應式中可以發(fā)現(xiàn)，在無菌條件下，黃銅礦、黃鐵礦分解過程中產(chǎn)生的Fe離子應以Fe2+形式存在。因而，生物浸出條件下浸出液中Fe2+占總鐵比例的降低主要為鐵氧化細菌對Fe2+的氧化作用所致。2.3.3浸出液中細菌濃度及群落演替差異產(chǎn)生原因

由圖6可知，在黃銅礦生物浸出過程，F(xiàn)e2+的生成速率始終低于鐵氧化細菌對其氧化利用速率。黃銅礦晶體結構決定其浸出速率隨浸出時間的延長而不斷降低，將導致浸出液中Fe2+供應速率不斷減慢。與之相應的，黃銅礦生物浸出初期，細菌濃度較低，浸出液中Fe2+供應相對較充足，鐵氧化細菌L.f代謝繁殖速率相對較快，絕對數(shù)量的增加，使其在浸出第15 d成為優(yōu)勢菌。隨浸出時間的延長，L.f絕對數(shù)量不斷增大，F(xiàn)e2+供應速率不斷降低，L.f無法獲得足夠的能源物質(zhì)進行代謝繁殖，從而進入衰亡期。該過程在造成黃銅礦浸礦用細菌濃度不斷降低的同時，也造成在浸出第30 d，L.f由優(yōu)勢菌轉(zhuǎn)為劣勢菌。

黃鐵礦生物浸出過程中，F(xiàn)e2+占總鐵的比例變化存在波動。在黃鐵礦生物浸出前期，F(xiàn)e2+生成速率低于鐵氧化細菌對其氧化利用速率。在浸出中后期，F(xiàn)e2+的生成速率與鐵氧化細菌對Fe2+氧化利用速率間形成了動態(tài)平衡。結合圖8可知，在黃鐵礦生物浸出前期，由于細菌濃度相對較低，F(xiàn)e2+的生成速率可滿足鐵氧化細菌的代謝繁殖需要，細菌濃度不斷升高。在浸出中后期，由于黃鐵礦生物浸出速率基本保持不變，因而Fe2+的生成速率也基本保持穩(wěn)定，浸出液中Fe2+供應充足，鐵氧化細菌生長狀態(tài)良好，細菌濃度不斷升高。最終，細菌生長進入穩(wěn)定期，細菌濃度相對不變，F(xiàn)e2+的生成速率與鐵氧化細菌L.f對Fe2+氧化利用速率間形成動態(tài)平衡。與之相應的，由于黃鐵礦生物浸出過程中，F(xiàn)e2+供應充足，因而L.f生長狀態(tài)良好，在整個浸出過程中均為優(yōu)勢菌。

生物浸出過程中浸礦用細菌濃度的增加將利于礦物的浸出過程。由圖8可知，兩礦物生物浸出前20 d，浸礦用細菌濃度均在不斷升高，浸礦用細菌對黃銅礦、黃鐵礦浸出過程的促進作用不斷增大，但兩礦物生物浸出速率均未隨細菌濃度的升高即對浸出促進作用的增大而增大，黃銅礦生物浸出速率隨浸出時間的延長不斷降低，黃鐵礦生物浸出速率則基本保持穩(wěn)定。該結果表明，兩礦物生物浸出速率差異的產(chǎn)生，未受浸礦用細菌濃度差異變化的影響，導致其浸出速率差異產(chǎn)生的關鍵因素應在為二者晶體結構的不同。

由以上分析可知，黃銅礦、黃鐵礦生物浸出過程，浸礦用細菌濃度及菌種群落演替差異的產(chǎn)生主要由Fe2+供應差異所導致的L.f的代謝繁殖規(guī)律所決定。當Fe2+供應充足時，其生長繁殖速率大于其他細菌，絕對數(shù)量的增加，使其成為優(yōu)勢菌。當Fe2+供應不足時，L.f代謝繁殖受到抑制，代謝繁殖速率的降低，導致其絕對數(shù)量的降低，最終成為劣勢菌。而浸出液中Fe2+供應差異的產(chǎn)生，主要由黃銅礦、黃鐵礦晶體結構不同所導致的生物浸出速率隨時間變化趨勢不同所決定。

3　結論

1）黃銅礦和黃鐵礦晶體結構不同，導致兩礦物在生物浸出過程中產(chǎn)生生物浸出速率、浸出液中Fe2+占總Fe比例、浸礦用細菌濃度隨時間變化趨勢及浸礦用菌種群落演替規(guī)律差異。

2）黃銅礦晶胞中單位結構基元內(nèi)不同結合方式離子間浸出難易程度不同，導致黃銅礦生物浸出速率隨浸出時間的延長而不斷降低。黃鐵礦晶胞中各離子間結合方式單一，各離子間浸出難易程度相同，因而隨浸出時間的延長，黃鐵礦浸出速率基本穩(wěn)定。

3）兩礦物晶體結構不同導致的浸出液中Fe2+供應差異是造成兩礦物浸出過程浸礦用菌種群落演替差異，進而導致Fe2+占總Fe比例隨時間變化差異產(chǎn)生的根本原因。

REFERENCES

[1] 尹升華, 吳愛祥, 王洪江, 韓斌.微生物浸出低品位礦石技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].礦業(yè)研究與發(fā)展, 2010, 30（1）：46-49.YIN Sheng-hua, WU Ai-xiang, WANG Hong-jiang, HAN Bin.Current status and present situation and development trend of low-grade ore bioleaching technology[J].Mining Research and Development, 2010, 30（1）：46-49.

[2] BRIERLEY J A, BRIERLEY C L.Present and future commercial applications of biohydrometallurgy[J].Hydrometallurgy, 2001, 59（2）：233-239.

[3] SAND W, GEHRKE T, JOZSA P G.（Bio）chemistry of bacterial leaching-direct vs.indirect bioleaching[J].Hydrometallurgy, 2011, 59：159-175.

[4] HIROYOSHI N, MIKI H, HIRAJIMA T, TSUNEKAWA M.A model for ferrous-promoted chalcopyrite leaching[J].Hydrometallurgy, 2000, 57：31-38.

[5] 楊顯萬.濕法冶金[M].北京：冶金工業(yè)出版社, 2011：286-291.YANG Xian-wan.Hydrometallurgy[M].Beijing：Metallurgical Industry Press, 2011：286-291.

[6] 李乾, 丁德馨, 王清良, 胡鄂明, 史文革, 馬麗媛, 劉學端.浸礦微生物共培養(yǎng)體系的耐氟特性及其在氟脅迫下的群落動態(tài)分析[J].中國有色金屬學報, 2014, 24（6）：1678-1684.LI Qian, DING De-xin, WANG Qing-liang, HU E-ming, SHI Wen-ge, MA Li-yuan, LIU Xue-duan.Fluoride tolerance of co-culture of bioleaching microorganisms and community dynamics under fluoride stress[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2014, 24（6）：1678-1684.

[7] ZENG Wei-min, TAN Sun, CHEN Miao, QIU Guan-zhou.Detection and analysis of attached microorganisms on the mineral surface during bioleaching of pure chalcopyrite with moderate thermophiles[J].Hydrometallurgy, 2011, 106：46-50.

[8] KLAUBER C, PARKER A, BRONSWIJK W V, WATLING H.Sulphur speciation of leached chalcopyrite surfaces as determined by X-ray photoelectron spectroscopy[J].International Journal of Mineral Processing, 2001, 62：65-94.

[9] 趙小娟.Sulfolobus metallicus浸出三種典型硫化礦過程中礦物表面硫形態(tài)轉(zhuǎn)化研究[D].長沙：中南大學, 2011.ZHAO Xiao-juan.Research of the surface sulfur transformation in the process of three typical sulfide ore leaching with Sulfolobus metallicus[D].Changsha：Central South University, 2011.

[10] YU Run-lan, ZHONG Dai-li, MIAO Lei, WU Fa-deng, QIU Guan-zhou, GU Guo-hua.Relationship and effect of redox potential, jarosites and extracellular polymeric substances in bioleaching chalcopyrite by acidithiobacillus ferrooxidans[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2011, 21（7）：1634-1640.

[11] 趙珊茸, 邊秋娟, 王勤燕.結晶學及礦物學[M].2版.北京：高等教育出版社, 2012：291-292.ZHAO Shan-rong, BIAN Qiu-juan, WANG Qin-yan.The crystallography and mineralogy[M].2nd ed.Beijing：Higher Education Press, 2012：291-292.

[12] 賈春云, 魏德洲, 高淑玲, 劉文剛, 景宇.氧化亞鐵硫桿菌在硫化礦物表面的吸附[J].金屬礦山, 2007（8）：34-38.JIA Chun-yun, WEI De-zhou, GAO Shu-ling, LIU Wen-gang, JING Yu.Adsorption of thiobacillus ferrooxidans on surface of sulfide minerals[J].Metal Mine, 2007（8）：34-38.

[13] VAUGHAN D J.Mineral chemistry of metal sulfides[M].New York：Cambridge University Press, 1978.

[14] LI Hong-xu, WANG Dian-zuo.Fundamental analysis of sulfide bioleaching process based on semiconductor electrochemistry[J].Nonferrous Metals, 2004, 56（3）：36-48.

[15] SCHIPPERS A, JOZSA P, SAND W.Sulfur chemistry in bacterial leaching of pyrite[J].Applied and Environmental Microbiology, 1996, 62（9）：3234-3231.

（編輯王超）

Effects of crystal structure on differences of chalcopyrite and pyrite bioleaching

MA Jun1, 2, WANG Ju-xiang1, WU Biao1, WEN Jian-kang1, SHANG He1, WU Ming-lin1
（1.National Engineering Laboratory of Biohydrometallurgy, General Research Institute for Nonferrous Metals, Beijing 100080, China；2.China Nonferrous Metals Industry Association, Beijing 100814, China）

The effects of the crystal structure of chalcopyrite and pyrite on the of leaching rate and bacteria community succession of these two minerals bioleached under the same conditions were investigated on the basis of the analysis of the crystal structure.The results show that the leaching rate of chalcopyrite decreases with the increase of time, which is caused by the different leaching difficulty levels as the different bonding forms between different atoms in the structural motif of chalcopyrite cell.As the atoms in the pyrite cell have the same bonding form, so the leaching rate is basically steady.There is a difference of bacteria community succession between these minerals bioleaching process, Leptospirillum ferriphilum （L.f）changes from advantage bacterium （more than 98％）to disadvantage bacterium （account for 37％）in chalcopyrite bioleaching process, while L.f is always the dominant bacterium （more than 90％）in pyrite bioleaching process.As Fe2+has a great influence on the growth and multiplication of L.f, so the different crystal structures which lead to the Fe2+supply difference are the primary reason of bacterial species succession difference between these minerals.

crystal structure；chalcopyrite；pyrite；bioleaching；otherness

TF803.21

A

1004-0609（2015）10-2898-07

國家高技術研究發(fā)展計劃（2012AA061501，2012AA061502）

2015-01-12；

2015-05-16

溫建康，教授；電話：010-82241313；E-mail：kang3412@126.com