10.3964/j.issn.1000-0593(2020)03-0934-07
基于光谱分析的砷黄铁矿生物浸出过程中铁/砷/硫形态转化研究
基于同步辐射装置的As/S的K边及Fe的L边X射线吸收近边结构光谱(XANES)和X射线衍射(SR-XRD),结合扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)及各项浸出参数的测定,系统研究了(中度嗜热菌、嗜热硫化杆菌)浸出砷黄铁矿过程中铁、砷、硫的形态转化.结果表明,在生物作用下,砷黄铁矿的溶解速率明显高于化学浸出体系,伴随矿物溶解释放到溶液中的砷和铁在生物浸出体系中主要为As(Ⅴ)和Fe3+,而在无菌化学浸出体系则主要为As(Ⅲ)和Fe2+;细菌胞外多聚物(EPS)在细菌与硫化矿物的相互作用过程中起着至关重要的作用,FTIR的结果表明,生物浸出体系中吸附在矿物表面的吸附菌的EPS中蛋白质和多糖的含量均高于游离菌EPS;SEM的结果表明,砷黄铁矿表面在生物浸出过程中逐渐被腐蚀,且有浸出产物覆盖,而化学浸出10 d后,矿物表面依旧比较光滑;SR-XRD的结果表明,元素硫(S0)、黄钾铁矾和砷酸铁在生物浸出第4 d生成,并随时间延长逐渐累积,最终成为浸出渣中的主要成分.Fe的L边XANES结果表明,在细菌作用下矿物表面逐渐被Fe(Ⅲ)浸出产物覆盖;As的K边XANES结果表明,浸出渣中砷的价态包括As(-Ⅰ),As(Ⅲ)和As(Ⅴ),拟合结果表明,经过10 d的生物浸出,砷黄铁矿、雌黄(A s2 S3)和砷酸铁在矿渣中所占的比例分别为18.6％,23.5％ 和57.9％,化学浸出10 d后,矿渣中除未溶解的砷黄铁矿外,仅有少量砷酸铁(6.2％)形成;S的K边XANES拟合结果表明,经过10 d的生物浸出,砷黄铁矿、S0、硫代硫酸盐、施氏矿物和黄钾铁矾在矿渣中所占的比例分别为15.3％,23.7％,3.5％,11.3％ 和46.2％,而在化学浸出10 d后的矿渣中,仅拟合到少量S0(7.8％).基于上述结果可以得出,铁、砷、硫在砷黄铁矿生物作用下的形态转化过程分别为:Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ),As(-Ⅰ)-As(Ⅲ)-As(Ⅴ),S-→S0→S2 O2-3→SO2-4.结合溶液中的浸出参数发现,随着S0、黄钾铁矾、砷酸铁和雌黄的大量累积,砷黄铁矿的生物浸出严重受阻.硫代硫酸盐的生成表明砷黄铁矿的溶解途径与黄铁矿相似.
X射线吸收边装置光谱、砷黄铁矿、嗜热硫氧化硫化杆菌、生物浸出、形态转化
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TF18(冶金技术)
国家自然科学基金-辽宁联合基金项目U1608254;国家自然科学基金项目51774342
2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共7页
934-940
