嗜酸微生物作用下黄铜矿多步氧化分解的协同作用机制

Chalcopyrite is one of the most plentiful and widespread copper-bearing minerals in nature, and recently bioleaching has become a hotspot and difficultly in the flied of the copper extraction technology. The chalcopyrite of different producing area and different crystal type are chosen in this work, the exclusive efficient combination of the acidophilic microorganism communication is screened and cultured in the first step, and then the communication succession and the influence rule of key components containing main ion composition, dissolved oxygen, intermediate products etc. are clarified by the integrated use of high performance computing, macro genomics, electrochemical synchrotron radiation, AMICSCAN, XAFS, XRD and other advanced research methods during the bioleaching process. The complexed chemical reaction during the bioleaching process of chalcopyrite was studied. And the law of delicately phase transformation and the change rule of the chemical elements was explored by the in-stiu techniques to further deepen the systematically comprehension of the interaction mechanisms between the multiple component behaviours and interfacial changes. At last, through the above ways, this work can be clarified the influence factors of chalcopyrite oxidation, passivation and dissolution process with different acidophilic microorganism and revealed the synergistic effect and reaction mechanism of key solution constituent in the chalcopyrite bioleaching system. Finally, it could be providing the theoretical basis for improving the dissolution kinetics and the ways of strengthening the bioleaching process of chalcopyrite. The research results can help to deepen our further understanding the mechanisms of chalcopyrite bioleaching, and it also is of great theoretical significance and application value to the industrialization of low grade copper sulphide ores biohydrometallurgy.

黄铜矿是自然界最重要的铜矿资源，其生物冶金是研究的热点和难点。针对不同产地不同晶型的黄铜矿，筛选培育并构建专属高效的浸矿微生物种群组合，综合运用高性能计算，宏基因组学、AMICSCAN、XAFS、电化学-同步辐射XRD等多种先进的研究手段，阐明黄铜矿生物浸出体系的微生物种群演替规律以及主要离子组分、溶解氧、中间产物等关键组分对浸出过程的影响规律；研究黄铜矿微生物浸出过程的复杂化学反应，实时原位研究矿物溶解过程精细的物相变化和化学元素转化规律；深入系统解析黄铜矿生物冶金体系多元组分行为与界面作用机制，阐明不同微生物作用下黄铜矿的氧化、钝化与溶解过程的影响因素；揭示黄铜矿生物冶金体系关键组分协同作用机制及其反应机理，进一步实现黄铜矿生物强化浸出，为改善黄铜矿生物浸出过程动力学提供理论依据。研究将进一步加深对黄铜矿微生物浸出机理的认识，对推进黄铜矿生物冶金产业化具有重要的理论指导意义。

黄铜矿是各种硫化铜矿中储量最丰富的一种难浸矿物，也是生物冶金产业化研究的最重要的对象。项目负责人运用多学科知识，采用同步辐射等先进手段，开展硫化铜矿生物浸出的基础研究。研究解析黄铜矿生物冶金体系多元组分行为与界面作用机制，阐明不同微生物作用下黄铜矿的氧化、钝化与溶解过程的影响因素；揭示黄铜矿生物冶金体系关键组分协同作用机制及其反应机理，进一步实现黄铜矿生物强化浸出，为改善黄铜矿生物浸出过程动力学提供理论依据。研究将进一步加深对黄铜矿微生物浸出机理的认识，同时，进一步认识斑铜矿、辉铜矿和铜蓝生物浸出作用机制。对推进黄铜矿生物冶金产业化具有重要的理论指导意义。研发出的系列新技术正在赞比亚谦比希铜矿、刚果金马本德铜矿以及国内德兴铜矿和阿克陶铜矿等开展应用。.共发表文章 20 篇，其中 SCI 论文17 篇，包括Journal of hazardous materials （1 篇）、SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT（2篇）、Hydrometallurgy （4篇）、Minerals Engineering （2 篇）等国际期刊。.项目负责人2019年获得有关浸矿微生物驱磁同步辐射大科学装置联合基金。2019年作为项目骨干参与生物冶金领域的重点基金。负责人获得湖南省杰出青年基金资助支持，当选国际生物冶金学术委员会委员，晋升三级教授。项目成员5人2019年以副教授破格获聘博导，3人晋升教授。引进特聘副教授1人，科研助理1人。项目成员先后获批面上基金5项，联合基金1项，青年基金2项。通过组织多学科交叉培养了一批优秀科技人才，形成由国际影响力、结构合理的原生硫化铜矿生物冶金学术小组。承办/ 协办 2 次全告国生、报告9 个，培养博士后 4 名、博士生3 名、硕士生 11名，获批青年基金 2 项，面上基金 5 项。引进1 名博士特聘副教授。与北京、合肥、台湾和上海光源开展合作研究。与犹他大学、昆士兰大学、加拿大女王大学等建立合作关系。