黄铜矿生物浸出研

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低品位黄铜矿的磁场强化细菌浸出

低品位黄铜矿的磁场强化细菌浸出1汪模辉，袁源，陈文，王建伟，祝丽丽成都理工大学材料与化学化工学院，成都（610059）E-mail: wmh@摘要：本文针对低品位黄铜矿进行了磁场强化细菌浸出实验研究。

重点研究了磁场对细菌生长和细菌浸矿的影响。

实验结果表明，磁化处理后的培养基能促进细菌的生长繁殖，提高其氧化活性，进一步用于浸矿试验，提高了低品位黄铜矿中铜和铁的浸出率。

磁场强化细菌浸出的可能机理是通过改变水的结构, 促进氧气在水中的溶解, 提高矿石成分的溶解性，增强细菌细胞生物膜的穿透性。

关键词：低品位黄铜矿，细菌浸出，磁场，磁化处理，强化浸出1. 引言低品位硫化铜矿中的主要铜矿物是黄铜矿，从硫化矿电化学的角度看，黄铜矿的电化学活性在业已发现的金属硫化矿物中仅次于黄铁矿而处于不活泼(惰性)状态[1]。

研究表明，这些金属硫化矿物电化学活性依次增强的顺序如下：黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、方铅矿、磁黄铁矿、闪锌矿。

所以，在酸性介质中，黄铜矿往往难以化学氧化而成为阴极，黄铜矿的微生物浸出速度比其他许多硫化矿均要慢得多，因此微生物浸出低品位黄铜矿及其强化措施是近年国内外重要的研究课题。

已有文献报道利用诱变育种[2,3]、施加外电压[4]、利用某些金属离子催化强化[5]、加入表面活性剂[6]等方法强化细菌浸出低品位黄铜矿，但利用磁场强化黄铜矿细菌浸出尚未见文献报道。

磁化处理在土壤灌溉和浸种过程中的生物效应已有文献报道[7]，将磁化水处理菌种技术应用于低品位黄铜矿的细菌浸出是一次新尝试。

本文研究了磁化处理对浸矿细菌氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans，简称T.f)氧化活性和对低品位黄铜矿的细菌浸出效果的影响。

2. 实验部分2.1矿样实验所用矿样由四川省西昌市会理县凉山矿业有限公司铜矿厂提供。

样品经破碎，用75µm孔径（200目）筛网过筛、混匀备用。

矿样的多元素分析和物相分析结果分别见表1和表2。

黄铜矿生物浸出中钝化现象的研究

黄铜矿生物浸出中钝化现象的研究李永峰（江西理工大学矿加研11 江西赣州341000）摘要：在黄铜矿生物浸出过程中由于黄钾铁矾、单质硫以及多硫化物的生成，造成了浸出速率的下降即钝化现象。

经过多年的研究发现，可以通过Ag+催化、原电池效应以及采用中高温细菌生物浸出技术可以在一定程度上解决钝化现象。

关键词：黄铜矿；生物浸出；钝化Study on Inactivating Phenomenon of Chalcopyrite Bio-leachingYongfeng Li(Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000, China)Abstract:In the process of chalcopyrite bio-leaching, the creating about jarosite, sulphur and polysulfide makes the rate of chalcopyrite bioleaching dropped, inactivatingphenomenon. After research on this many years, the researchers discovered thatcatalysis of Ag+, battery effect or using bio-leaching technology of medium and hightemperature bacteria can solve the inactivating phenomenon to a certain extent. Keywords:Chalcopyrite; bio-leaching; inactivating生物浸矿技术由于其反应温和、能耗低、环境友好、流程短等优点，自20世纪50年代以来，受到各国湿法冶金工作者的重视。

微波和磁场强化细菌浸出黄铜矿研究

微波和磁场强化细菌浸出黄铜矿研究作者：秦亚平来源：《科技创新导报》 2011年第5期秦亚平(广东地质勘察局七一九地质大队广东肇庆 526020)摘要:本文考察了在pH值为2.0的条件下,不同接种量和矿浆浓度下黄铜矿中铜的生物浸出率,选定了最佳的浸出条件。

在此基础上研究了黄铜矿的生物强化浸出,采用微波和磁场强化后的水配制培养基,发现在强化后培养基中生长的细菌对黄铜矿的浸出率比普通培养基中的高,微波和磁场结合的情况下二次强化培养基的效果比单独微波和磁场的效果都好。

黄铜矿的此种微生物强化浸出方法具有对环境危害小、投资少、能耗低、药剂消耗少等优点。

关键词:微波磁场黄铜矿氧化亚铁硫杆菌(T.f)中图分类号:TD853.37 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0020-011 细菌浸矿原理细菌可氧化低价硫产生硫酸,在此过程中获得其生长繁殖的能量,并且从培养基中获得N、K、P及微量元素,以补充硫化矿物氧化所消耗的能源。

细菌最主要的作用是将二价铁连续不断地氧化成大多数难处理矿石的浸出所必不可少的三价铁。

黄铜矿的细菌浸出过程可简略表示为如下过程:2 实验内容2.1 细菌的活化在250mL锥形瓶中加入冷藏保存的菌液10mL,9K培养基90mL,用1∶1的硫酸调节pH为2.0,塞上塞子用牛皮纸包扎好放入恒温摇床(30℃,120r/min)内活化一周左右使菌种恢复活性,在此期间保持酸度不变。

2.2 用微波和磁场处理水(1)用微波的不同档和不同时间处理蒸馏水,将处理后的水配制培养基。

(2)用永磁铁磁化蒸馏水半小时,一小时,用磁化后的水配制培养基。

(3)用微波和磁场联合处理水,用处理后的水配制培养基。

2.3 浸矿实验用以上配制的培养基中生长的菌浸出黄铜矿中的铜,比较它们的浸出率。

具体方法:秤取10克铜矿于250mL锥形瓶中,加入10mL的菌,90mL的培养基,调节pH值为2.0,塞上塞子用牛皮纸包扎好后放入恒温振荡器里。

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出影响的研究现状报告

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出影响的研究现状报告黄铜矿是一种含铜硫化物矿物，广泛应用于冶金工业领域。

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出的影响已成为当前研究热点。

本报告将就矿物学因素对黄铜矿微生物浸出的影响进行分析和评价。

第一，黄铜矿的物化性质对微生物浸出产生影响。

黄铜矿的主要成分是黄铜矿矿物和黄铁矿矿物，黄铜矿的硬度和结晶度较高，往往难以被微生物有效浸出。

同时，黄铜矿与氧化铁矿等硫化物矿物共存时，可能会出现表面氧化物的覆盖，这种情况也很难被微生物浸出。

因此，矿物的结构和物理性质对微生物浸出黄铜矿的效果有着至关重要的影响。

第二，金属离子对微生物浸出的作用也十分显著。

黄铜矿的浸出并不是单纯由微生物进行的，其中还包括了一种化学反应——铜离子被还原成为可被微生物有效浸出的二价铜离子。

这种化学反应的产生与客观地配合微生物浸出，使得微生物更加容易进行黄铜矿的浸出。

第三，黄铜矿微生物浸出中所用到的微生物对浸出效果影响很大。

当前应用较广泛的微生物有两类，一类是颜色偏蓝的相似细菌株，另一种是醇酸杆菌。

其中相似细菌株的适应性强，可以适应在各种不同温度、酸碱度和铜离子浓度环境下工作。

而醇酸杆菌则适应范围有限，但其却具有极高的浸出效率。

选择合适的微生物可以提高浸出效率。

第四，微生物浸出实验的条件对微生物浸出效果影响也非常显著。

微生物浸出实验的环境往往会对微生物的繁殖、代谢、生存产生一定的影响。

包括温度、酸碱度、气氛、铜离子浓度等等因素都会对微生物浸出效果产生显著的影响。

选择合适的条件可以提高微生物浸出的效率。

综上所述，矿物学因素对黄铜矿微生物浸出的影响非常显著。

矿物的组成和物理性质、金属离子、微生物以及实验条件等因素的因素综合起来，可以得出最佳的微生物浸出效果。

今后可以通过进一步的研究来寻求更加优秀的黄铜矿微生物浸出方法。

黄铜矿微生物浸出的相关数据主要包括浸出率、铜离子浓度、微生物种类和实验条件等方面的数据。

以下对这些数据进行分析和解释。

黄铜矿的嗜热细菌生物浸出工艺研究温度-pH-氧化还原电位之间的依赖关系

黄铜矿的嗜热细菌生物浸出工艺研究:温度-p H-氧化还原电位之间的依赖关系J维尔凯兹等摘　要　嗜热细菌生物浸出黄铜矿的铜浸出率,取决于温度、p H和氧化还原电位,而且还取决于所使用的嗜热细菌的活性。

研究了在不同的p H值和温度并有着不同的初始Fe3+数量的条件下,使用三种嗜热细菌浸出时达到的铜浸出率。

获得的结果表明,由于Aci dianus brierl eyi(缩写为A1bri erleyi菌)浸出铁(以Fe3+形式)的能力很低,由接近临界值(450mV,Ag°/AgC l参比电极)的氧化还原电位,反映出达到了很高的生物量浓度,在这样的氧化还原电位下浸出时铜浸出率最高。

相比之下,由于S ul f olobus met al li cus(S1met al l icus菌)和Met al losp haer a sed ul a(缩写为M1sed ula菌)较高的浸出铁(以Fe3+形式)的能力,由很高的氧化还原电位反映出的很高的生物量浓度,再结合Fe3+以黄钾铁矾(KFe3[SO4]2(O H)b)形式的沉淀作用,因而就降低了浸出速率。

因此,在对于嗜热细菌的生长是最佳的温度时,并不总是意味着能达到很高的铜浸出率。

一般地说,最高的铜浸出率是在初始p H值为115的条件下达到的。

然而,在初始p H值为215时观测到比在p H210时达到了更高的浸出率,证实了在高p H值时黄铜矿的生物浸出是受氧化还原电位而不是由p H或温度所控制的。

当提供的为激发浸出反应所需的初始的Fe3+数量不足时,双向酸杆菌的生物浸出能力就会降氏,或浸出反应受到抑制,而硫化裂片菌和金属丝菌对初始的Fe3+提供量就没有那么敏感。

这一结果证实了对矿物表面直接的酶促催化作用,能引发黄铜矿的生物浸出反应,但稍后氧化还原电位就控制着黄铜矿的浸出速率。

关键词　生物浸出　嗜热细菌　黄铜矿前　言由于黄铜矿(CuFeS2)的难浸性,因此对它们进行生物浸出时必须采用高温和嗜热的细菌。

微生物强化浸出及微波技术在黄铜矿冶金中的运用

15Metallurgical smelting冶金冶炼微生物强化浸出及微波技术在黄铜矿冶金中的运用李正中（云南锡业股份有限公司铜业分公司，云南蒙自 661100）摘要：在以往的湿法炼铜工艺中，应用微生物的氧化活性，通过加热搅拌的方式进行黄铜矿的浸出，但是浸出效率不高，应用微生物强化浸出技术，比如，在浸出液中加入适当的金属阳离子，或者是表面活性剂，改善微生物的遗传物质，提高微生物的活性，从而提升浸出效率。

运用微波电磁波的穿透性，以及热效应和非热效应，通过加热黄铜矿，起到很好的催化作用，可加快黄铜矿的浸出效率，与传统的加热方式相比，微波技术加热的可选择性，以及浸出无污染的特性，使其在冶金行业中得到一定的应用，在倡导环境保护的今天，具有十分广阔的推广前景。

关键词：微生物强化浸出；微波技术；黄铜矿冶金中图分类号：TF18 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）18-0015-2收稿日期：2020-09作者简介：李正中，男，生于1979年，汉，云南大理人，本科，冶炼工程师，研究方向：有色冶金。

湿法炼铜是一种非常环保的冶金技术，与火法冶金相比，其不会产生SO 2，对环境的污染程度较小，受到了冶金行业的普遍关注。

湿法炼铜的浸出技术较多，比如，生物堆浸、微生物浸出、搅拌堆浸、加压浸出等，其中，微生物浸出受到的关注度教高，其对环境的污染非常小，并且冶金投入的成本低，在冶金行业内应用较为普遍。

1 微生物强化浸出在黄铜矿冶金中的运用低品位硫化铜矿是冶炼黄铜的主要矿物质，而其中黄铜的浸出对技术要求较高，并且浸出困难，需要强化微生物的浸出能力，提高浸出的效率，可以应用以下措施，增强微生物的活性，从而加快浸出速度，缩短浸出时间。

1.1 微生物浸出原理微生物浸出的原理是，利用其细菌的氧化性，与矿石中的低价硫发生反应，细菌获取了生长所需的营养物质，同时细菌通过培养基，获取N、K、P，和其他微量元素，满足自身生长繁殖的需求，再与矿石中的二价铁发生氧化反应，生成三价铁，而三价铁具有很强的浸出能力，可用于浸出难度大的矿石冶金中。

黄铜矿的嗜热菌浸出及过程机理研究

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我国细菌浸出低品位黄铜矿研究现状

的浸出率，在浸矿时问为１个月后，低浓度氨水的联
１浸矿细菌的选育
研究者通常运用遗传学手段，目的地改良原有始菌株，以获得适合实际浸矿所需要的优良菌种，运
合浸出的铜浸出率增长较高，铜浸出率随着氨水且浓度的变化表现出先增加后下降再逐渐增加的趋势，说明低浓度的氨水对联合浸出有促进作用。这
铁硫杆菌（ｈｏａｃｌｓｅｏｘｄｎ）氧化硫硫杆Ｔｉｂｃｉｕｒｏｉｓ和ｌｆｒａ菌（ｉｂｃｉｕｉｘｄｎ）Ｔｏａｃｌｔｏｉａｓ。关于细菌浸铜的研究，ｌｓｈｏ
选择和样品处理适当时，可能导致遗传基因发生变异，而创造新基因引起体内生化途径的改变，从产生新型菌株。王建伟，模辉，汪等研究了紫外线诱变使细
一
用传统的驯化手段定向育种、诱变育种、杂交育种及
基因工程育种，来改善浸矿细菌的各种品质，如生长繁殖速度和氧化矿石的活性；有机物、面活性对表剂、金属离子的耐受性；抗温度变化能力等。刘新星，建平，谢等用磁泳的方法选育出生
理特性有差异的近磁、磁菌。用强磁选将浸矿细远
研究拓展了传统浸铜菌的范围。有研究者运用不同方法从菌中克隆基因。
开始纯化一些具信与浸矿有用的酶，硫代硫酸氧如

斜方蓝辉铜矿,铜蓝和黄铜矿生物浸出及机理

斜方蓝辉铜矿,铜蓝和黄铜矿生物浸出
及机理
斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿是含铜硫化物矿物，在传统的冶金过程中难以完全回收其中的铜资源。

而生物浸出是一种环保高效的新技术，可以有效地回收含铜硫化物矿物中的铜资源。

生物浸出是指利用特定的微生物或其代谢产物，使矿石中的金属离子溶解出来，并在溶液中形成稳定的配合物，从而实现金属的分离和富集的过程。

在斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿的生物浸出过程中，常用的微生物有浸铜硫氧化细菌、浸铜硝化细菌和铜硫化还细菌等。

其中，浸铜硫氧化细菌是应用最广泛的一种，因其对多种硫化物矿物具有较好的浸出效果。

此外，生物浸出还可以通过调节温度、pH值、溶液中的氧气含量、微生物种类等因素来控制浸出反应的进程和效率。

通过研究斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿生物浸出的机理，可以进一步完善生物浸出技术，提高浸出效率和产品纯度，实现矿产资源的可持续利用。

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细菌生物浸出黄铜矿中铜的试验研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｒｏｎｏｘｉｄｅｓｕｌｆｕｒｂａｃｉｌｌｕｓｇｒｏｗｔｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｏｌｅｏｆｂａｃｔｅｉａｒｌａｄｓｏｐｔｒｉｏｎｉｎｌｅａｃｈｉｎｇｃｈａｌｅｏｐｙｒｉｔｅａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．品位、易选的矿产资源逐渐减少，而百分含量低、杂质含量高、可选性差的黄铜
ｒｏｎｏｘｉｄｅｓｕｌｆｕｒｂａｃｉｌｌｕｓｇｒｅｗｉｎｓｕｌｆｕｒ．ｓｏｄｉｕｍｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｅａｎｄｆｅ￣ｏｕｓｉｏｎｓｍａｔｉｒｘｗｅｒｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｏｍｐａｉｓｒｏｎｅｘｅｒｐｉｍｅｎｔｓ．Ｂａｃｔｅｉｒａｔｒａｉｎｅｄｉｎｓｏｌｉｄｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｕｌｆｕｒｎｅｅｄａｂａｅｔｅｒｉｌａａｄｓｏｐｔｒｉｏｎｆｏｒｃｅ．ｔｈｉｓｆｏｒｃｅＷＳＳｄｉｆｅｒｅｄｆｒｏｍｔｈｅｆｏｒｃｅｎｅｅｄｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｏｆｏｌｓｕｂｌｅｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｅａｎｄｆｅ￣ｏｕｓｉｏｎｓｉｎｉｎｏｒｇａｎｉｃｓｌｔａｍｅｄｉｕｍ．Ｔｈｅｌｅｃｈａｉｎｇｒａｔｅｏｆｃｅｌｌｓｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｉｎｓｏｌｉｄｍａｔｉｒｘｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇ

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第一章文献综述1.1铜的性质及用途铜（Cu）是元素周期表中第二十九号元素，属于IB族，相对原子质量为63.54，是一种呈紫红色金光泽的金属。

其密度8.92t/m3，熔点1083.4℃，沸点2567℃。

延展性和导热性强；导电性高，仅次于银；硬度2.5～3，比重8.5～9。

当铜中有杂质存在时，对其导电率有决定性影响。

铜是人类最早发现和使用的金属之一，在6000多年前就已被人类使用。

在当前世界金属消费量中，铜仅次于铁和铝，居第三位。

铜的导电率仅次于银，且铜比银的价格要低，所以铜在电器、电子技术等工业部门中应用最广，用量也最大。

在通讯、水以及气的输送中也要使用铜。

铜的导热性能也较好，仅次于银和金，其导热率约为银的73%，因此常用铜来制造加热器、冷凝器等设备。

铜的延展性较好，易于成型和加工，在飞机、船舶、汽车等制造业多用来生产各种零部件。

铜的耐蚀性较强，盐酸和稀硫酸与铜不起作用，因此在化学运输中多用来制造真空器、管道等。

铜和黄铜还广泛地应用于自来水管道系统，可以提高管道系统的抗细菌能力[1]。

在当今社会，铜及其合金材料已成为人类在新世纪科技飞速发展不可或缺的主要金属。

随着铜金属的应用领域不断拓展，其消耗量也将不断增加。

1.2铜资源分布概述1.2.1世界铜资源分布概况世界铜矿资源较为丰富，主要铜生产国是智利，其产量约占世界三分之一，其次是美国、印度尼西亚、秘鲁、澳大利亚、俄罗斯和中国[2]。

从国家分布情况来看，智利、美国、秘鲁三国的铜资源储量约占世界总储量的43.6%，美洲占了世界储量的近一半。

而我国铜矿保有储量仅占世界储量基础的5.53%，居世界第七位，人均拥有量远低于世界平均水平，属绝对数量尚占优势，相对数量不足的矿产，对经济发展的支撑能力较低。

根据国土资源部全国矿产储量数据库2009年的统计数据所显示，建国以来至2008年底全国累计查明铜资源储量约9949.74万吨。

我国铜精矿的主要产地集中于江西、云南、西藏、安徽、及甘肃五个省（区），其中江西、云南、西藏三个省（区）查明资源储量合计占全国的48.6%，基础储量合计占全国的41.1%，因此，这三个省（区）是我国铜工业的重要原料基地。

铜矿成矿类型多样，按其地质-工业类型可分为：①斑岩型铜矿；②砂页岩型铜矿；③铜镍硫化物型铜矿；④黄铁矿型铜矿；⑤铜-铀-金型铜矿；⑥自然铜型铜矿；⑦脉型铜矿；⑧碳酸岩型铜矿；⑨矽卡岩型铜矿。

其中最重要的是前四类，它们占世界铜总储量的96%左右[3]。

各主要产铜国的资源大部分集中在斑岩型、砂页岩型、铜镍硫化物型和黄铁矿型铜矿中。

世界超大型铜矿的矿床类型、矿床数与储量情况见表1-1。

表1-1 世界超大型铜矿的矿床类型、矿床数与储量[3]矿床类型矿床储量数量（个）所占比例（%）铜（万吨）所占比例（%）斑岩型38 63 47920 64砂页岩型15 25 18241 24铜镍硫化物型 3 5 3500 5黄铁矿型 2 3 1527 2铜铀金型 1 2 3200 4自然铜型 1 2 700 1总计60 100 75088 1001.2.2我国铜资源分布概况我国地域辽阔，铜矿类型相对比较齐全。

其中最主要的有斑岩型、矽卡岩型、层状型（包括变质岩层状型和含铜砂页岩型）、火山沉积型（黄铁矿型铜矿）和铜镍硫化物型，占全国铜矿总储量的90%以上[4-5]。

（1）斑岩型铜矿是我国最重要的铜矿类型，约占全国铜矿总储量45.15%，是我国铜金属产量的主要来源。

我国典型的斑岩型铜矿有江西的德兴铜矿、富家坞斑岩铜矿和西藏的江达玉龙铜矿。

（2）矽卡岩型铜矿在我国具有特殊的重要性，其中铜储量占全国铜矿总储量的约30%，仅次于斑岩型铜矿。

中国的矽卡岩型铜矿有江西城门山铜矿、湖北大冶铜录山铜矿。

（3）层状型（包括变质岩层状型和含铜砂页岩型）在我国分布也不少，约占全国总储量的11%。

该类铜矿除了富含铜金属外，尚伴生有铅、锌、钴等，部分铜矿还有多种稀有元素和放射性元素。

（4）火山沉积型（黄铁矿型铜矿）占全国总储量的7%。

矿床几乎都是地槽发育早期海底火山活动的产物，受各级火山构造控制。

甘肃白银铜矿是这类矿床的典型代表。

（5）铜镍硫化物型铜矿约占我国铜矿总储量的71.5%。

我国铜矿床主要集中在安徽安庆、铜陵等地区，江西德兴、瑞昌、永平等地区[6-7]。

1.3黄铜矿浸出机制1.3.1直接作用机制生物浸出的直接作用机制（图1）是指浸矿微生物吸附于矿物表面，直接氧化分解硫化矿物的过程。

微生物在其紧固器、菌毛或矿物表面黏着力的作用下，附着在硫化矿物表面的相关区域并通过微生物内的铁氧化酶和硫氧化酶氧化硫化矿物，将不溶性的硫化物转化成可溶性的硫酸型物质，从而获得生命所需的能量。

通过显微镜观察，可以清楚地看到氧化亚铁硫杆菌吸附在矿石表面。

图1 生物浸出直接作用和间接作用模式［11］Samposn Philips等人［12］在证实了微生物在矿物表面的吸附现象之后，对生物浸出的直接作用模型提出了较为具体的解释，他们认为微生物对硫化矿直接浸出的过程为：微生物吸附到矿物表面，氧化分解硫化物，得到氧化产物如二价铁离子、元素硫等，这些物质都能为微生物生长和代谢提供能量，而矿物氧化分解过程中释放的电子则通过细胞壁到达细胞质膜，在那里与微生物呼吸的氧结合。

然而研究人员对于微生物吸附到矿物表面的作用方式持不同意见。

Golovacheva等［13］认为微生物是以化学吸附方式吸附在矿物表面，但Takakuwa 等［14］则认为是通过物理吸附。

在支持化学吸附的研究中，Golovacheva等［13］发现在生物浸矿过程中微生物可能是通过一层未知黏膜黏附在矿物表面。

他们推测这种黏膜可能是某种蛋白质，微生物是通过氢键、离子键、化学键或蛋白酶与矿物表面发生作用的。

在支持物理吸附的研究中，静电力作用被认为是微生物在矿物表面发生吸附的一种有效途径。

Devasia 等人［15］通过对微生物、矿物及与微生物作用后矿物表面的Zeta电位测定发现，微生物与矿物的作用使微生物和矿物表面的Zeta电位发生了很大的变化，证明微生物的吸附对硫化矿表面的电性有较大影响。

尽管研究人员对金属硫化矿的生物浸出进行了大量研究，但由于浸出体系的复杂性，对微生物在矿物表面的直接作用机制并无定论，他们大体认为微生物对硫化矿浸出的直接作用可表示为MS+2O2=MSO4，式中，M为Cu、Zn、Pb、Co、Ni等金属。

1.3.2间接接作用机制在多金属硫化矿床中，通常含有黄铁矿，黄铁矿在自然条件下会被缓慢氧化，生成硫酸亚铁和硫酸。

当环境中存在微生物时，亚铁离子将被氧化成三价铁，而硫被氧化为硫酸。

三价铁在酸性条件下是一种很有效的矿物氧化剂和浸出剂，多种硫化矿物都可被硫酸高铁浸出，其中也包括黄铜矿。

黄铜矿氧化分解过程中会释放亚铁离子，后者被微生物氧化重新生成三价铁离子，这就是微生物浸出的间接作用机制。

一般认为矿石中的硫化矿物是在氧化剂和酸性环境的作用下发生化学溶解，微生物主要起一个催化作用，即不断氧化亚铁离子重新生成三价铁离子，并提供适宜的酸性环境。

几种常见硫化矿的生物浸出间接作用机理如下：4Fe2++O2+4H+→4Fe3++2H2O（微生物作用），2Fe3++FeS2（黄铁矿）+2H2O→3Fe2++ 2S2－4+4H+（化学作用），4Fe3++Cu2S（辉铜矿）→4Fe2++S+2Cu2+（化学作用），4Fe3++CuFeS2（黄铜矿）→5Fe2++2S+Cu2+（化学作用）．如图2所示，根据硫化矿物的不同，生物浸出的间接作用机制又可分为硫代硫酸盐机制和多硫聚合物机制[16]。

一般来说，FeS2、MoS2、WS2是经硫代硫酸盐途径被三价铁离子氧化的，因而这个途径中三价铁离子是必不可少的，从而也说明只有铁氧化菌才能浸出这类矿物。

而大部分硫化矿如PbS、ZnS、CuFeS2、MnS2、As4S4和As2S3的降解则来源于三价铁离子或质子（H+）的攻击，其氧化经过多硫聚合物和单质硫氧化途径。

因此凡是能氧化硫化合物的微生物均能用于这些矿物的浸出。

但是铁氧化菌的加入有利于三价铁的再生，从而加速多硫聚合物途径的反应。

图2硫代硫酸盐机制和多硫聚合物机制［8］A.f(Acidithiobacillus ferrooxidans)和L.f(Leptospirillumferrooxidans)等铁氧化菌在矿物的浸出过程中一直起着主导的作用，是三价铁离子生成的基础，而A.t(Acidithiobacillus thiooxidans)等硫氧化菌主要用于氧化各种硫的中间产物，如单质硫等。

它们在浸出过程中的作用具体如下：（1）二价铁离子由铁氧化菌或部分由氧气（无铁氧化菌的情况下）氧化成三价铁离子；（2）三价铁离子氧化硫化矿，产生单质硫覆盖在矿物表面阻碍有价金属离子的持续浸出；（3）硫氧化菌氧化矿物表面的单质硫或其他中间硫化合物，生成硫酸，从而为浸矿微生物的生长和三价铁的氧化提供酸性环境。

1.3.3间接接作用机制硫化矿生物浸出过程中微生物胞外多聚物的提取及鉴定为生物浸出理论的发展做出了重要贡献。

1998年，Gehrke等人［17］成功地从浸矿微生物提取到胞外多聚物，并对其成分和含量进行了分析。

胞外多聚物的成分主要为糖类和脂肪酸，并含有少量的蛋白质。

另外，他们还在胞外多聚物中发现了三价铁离子，并推测胞外多聚物中的糖醛酸能以2:1的比例与三价铁离子结合形成复合物，从而达到富集三价铁离子的效果。

SEM结果显示，浸矿微生物吸附到矿物表面后，会产生大量胞外多聚物包裹自身并覆盖矿物表面，而这些物质很有可能能将三价铁离子富集到矿物表面，从而达到氧化硫化矿的结果。

2001 年，Tributsch等人［9］认为吸附于矿物表面的微生物存在两种浸出方式：第一种是能氧化硫的微生物（如氧化硫硫杆菌）紧贴在矿物表面，以矿物分解释放的HS－、S0和S2O32－为生长能源物质（图3）。

第二种是能氧化亚铁的微生物(如氧化亚铁钩端螺旋菌)通过胞外多聚物与矿物表面形成一个氧化空间，里面有富集的三价铁离子；三价铁离子氧化矿物后产生的二价铁成为铁氧化菌生长的能源物质，游离微生物的作用主要是为氧化矿物提供充足的三价铁来源和保持适宜的酸性环境（图4）。

因此，他们认为生物浸出的“直接—间接作用”理论已经过时，建议用“接触”替代“直接”这个概念，提出生物浸出机制主要有3种：间接作用、接触作用和合作作用机制，具体如图5所示。

1.3.4直—间接接触作用机制2003年，Crundwell[10]对Tributsch的理论进行了修正，将他的“接触作用”理论描述为“间接接触”和“直接接触”，再通过总结前人的浸矿理论，提出了一种新的硫化矿生物浸出模型：间接作用—直接接触—间接接触作用机制（图6）。