粤北大宝山多金属矿酸性矿山废水中氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的生物氧化作用研究

利用从大宝山尾矿库酸性矿山废水培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.菌)和废矿石中的黄铁矿进行不同pH值条件下加菌和不加菌氧化实验。通过测定实验过程溶液的阳离子、硫酸根离子含量和pH值,并通过实验固体产物的XRD分析和反应前后黄铁矿表面的扫描电镜(SEM)对比分析,探讨了大宝山酸性矿山废水中的A.f.菌在不同pH值条件下对黄铁矿的氧化作用。认为:大宝山黄铁矿氧化过程中除了产生Fe离子之外,还产生了Cd、As等毒性离子,黄铁矿在pH值为2.00的环境下比pH值为3.00的环境下更容易被氧化;A.f.菌对黄铁矿的氧化有明显的促进作用,在实验条件的30d内使黄铁矿的表观氧化速率提高2～3倍;黄铁矿的生物氧化作用应该包括非接触的间接氧化作用和接触氧化作用。     

30℃条件下氧化亚铁硫杆菌作用后黄铁矿的表面特征

为了深入研究氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿氧化的影响，本文设计了二组平行实验：一组在H2SO4溶液中加入黄铁矿；另一组在加入黄铁矿的H2SO4溶液接种氧化亚铁硫杆菌。溶液的pH值用浓硫酸调到2．5。利用扫描电子显微镜对新鲜黄铁矿表面及硫酸溶液和含氧化亚铁硫杆菌溶液淋滤过的黄铁矿表面进行了观察。实验结果表明，新鲜黄铁矿表面比较平滑，硫酸溶液淋滤的黄铁矿表面也比较平滑，未见明显的浸蚀坑，而在氧化亚铁硫杆菌作用后的黄铁矿表面上，存在大量各种型式的浸蚀坑。     

氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的氧化作用初探

利用自行分离培养的氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)为实验菌株,比较了黄铁矿化学氧化和生物氧化过程中溶液铁离子浓度的变化。研究发现,Fe3 对黄铁矿的氧化速率较低,而在细菌的作用下可以不断将Fe2 氧化成Fe3 使得黄铁矿的氧化速率明显加快,因此生物氧化具有更高的效率。经过44 d的氧化之后,利用扫描电镜对氧化后的黄铁矿表面进行了显微观察,发现Fe3 的化学氧化主要集中在化学键较弱的晶棱部位,而在生物氧化的情况下矿物表面充满了密集的溶蚀坑,溶蚀坑的形状与A.f菌的外形非常相近,且规则排列。这说明A.f菌能够吸附到黄铁矿表面,并且这种吸附具有定向排列的特点。     

铁离子和氧化亚铁硫杆菌对毒砂氧化产物的影响

<正>利用从粤北大宝山尾矿库酸性矿山废水培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.菌)菌株培养液(菌悬液浓度达到1×107个/mL)和毒砂粉末,在250ml的锥形瓶中进行系列浸泡实验,矿浆密度为3%(100mL溶液中含3g毒砂粉末)。将毒砂粉末加入含有Fe2+和不含Fe2+的9K培养基中,接种10%(加入的菌悬液/溶液总体积)的A.f液悬液,用1:1的H2SO4调节p H,分别为2.00、3.00和3.50,将锥形瓶放置于HZQ-C空气浴振荡器,培养温度为30℃,转速为150r/min,每日振荡20h;同时进行无菌浸泡的对比实验,实验为期30d。     

不同生长阶段氧化亚铁硫杆菌的Cu2+吸附研究

通过不同生长阶段的氧化亚铁硫杆菌对Cu2+的吸附实验研究,发现对数期和稳定期的氧化亚铁硫杆菌的Cu2+吸附容量存在一定差别,对数生长期比稳定期的氧化亚铁硫杆菌吸附量略高.同时,Cu2+的吸附量与溶液的pH值之间存在显著的负相关关系,说明在吸附过程中,Cu2+与氧化亚铁硫杆菌的表面存在的化学基团发生了质子交换反应.对数生长期的氧化亚铁硫杆菌和稳定期的氧化亚铁硫杆菌吸附过程均符合Freundlich吸附模型,表明氧化亚铁硫杆菌细胞的表面化学非均质性较强.不同生长阶段细菌的吸附性能差异可能与细胞表面的化学结构存在差异有关.     

微生物-矿物接触作用对金属硫化物溶解的影响——氧化亚铁硫杆菌参与黄铜矿溶解的初步研究

在表生条件下,氧化亚铁硫杆菌的参与能够有效促进黄铜矿的氧化分解,前人研究认为微生物对黄铜矿的溶解有直接和间接作用,但相对贡献仍存在争议。利用透析膜将细菌和黄铜矿隔离,模拟对比了黄铜矿与氧化亚铁硫杆菌不接触和直接接触时的溶解行为。利用等离子光谱(ICP-AES)测定两种实验条件下溶液中Cu2+离子的浓度变化,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了两种条件下黄铜矿表面特征的变化和次生产物特征。实验发现在两种模式下,氧化亚铁硫杆菌均不同程度提高了黄铜矿的溶解速率;直接接触模式比非接触模式对黄铜矿氧化分解的促进作用更显著。     

氧化亚铁硫杆菌与毒砂相互作用的阶段性及其机理研究

设计了毒砂的生物氧化和化学氧化两组对比实验,并对反应35d的溶液化学、固相产物成分和矿物表面元素化合态变化进行了分析,以说明氧化亚铁硫杆菌（A．ferrooxidans）与毒砂的相互作用机理。研究发现,毒砂的生物氧化过程随A．ferrooxidans菌生长规律分为三个阶段：（1）反应前7d,生物氧化作用还很弱,以自然氧化反应为主;（2）反应8～21d,生物氧化反应开始发生,细菌进入迟缓生长期;（3）反应22～35d,细菌处于对数生长期,生物氧化作用强烈。由离子浓度变化规律反映,前两个阶段生物氧化速率低于化学氧化,第三阶段起生物氧化速率高于化学氧化。细菌生长受溶液累积的As抑制,A．ferrooxidans菌能促进As和Fe形成砷酸铁沉淀,以降低As的抑制作用。毒砂表面高价态元素的比例随细菌生长和溶液Fe离子浓度的升高而增大,生物氧化第三阶段毒砂表面高价态元素的比例高于化学氧化。氧化过程中毒砂表面覆盖中间氧化产物S^0和As2S3沉积层,对比化学氧化,Aferrooxidans菌能不断把Fe^2＋氧化成Fe^3＋,促进毒砂表面中间产物氧化,并间接氧化毒砂。     

基于铀矿中本源硫杆菌对黄铁矿和铀矿浸出的协同作用

研究砂岩型铀矿床中本源嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans, At.f）、嗜酸性氧化硫硫杆菌（Acidithiobacillus thiooxidans,At.t）对黄铁矿及铀矿浸出的协同作用。采用富集培养法、无机盐硅酸钠平板法对砂岩型铀矿中的硫杆菌分离纯化,通过分析菌株的形态学特征、生理生化结果及16S rDNA序列确定菌株的系统发育地位,并利用摇瓶培养法设计浸矿试验,向黄铁矿浸出体系中分别加入分离纯化的At.f、At.t及混合的At.f和At.t,检测pH值、氧化还原电位值（Eh值)的变化,浸矿40 d,测定浸矿体系的总铁离子浓度和硫酸根离子浓度,并分析黄铁矿矿渣表面形态及成分。根据黄铁矿的浸出结果,设计铀矿浸出试验,浸矿40 d,测定浸出体系中的pH值、Eh值、总铁离子浓度、硫酸根离子浓度等参数并计算四价铀的浸出率。结果表明,分离的两株优势菌中SW-2鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(At.f),SW-3鉴定为嗜酸性氧化硫硫杆菌(At.t)。At.f、At.t浸出黄铁矿和铀矿时存在协同作用,At.f为浸矿体系的强氧化剂,主要将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+将UO2氧化成可溶性的UO22+;At.t可为浸矿体系提供酸性环境;At.f: At.t = 5:1试验组对黄铁矿和铀矿的浸矿效果最好,四价铀的浸出率为55.60%,黄铁矿矿渣表面形态显示细菌对黄铁矿存在直接的氧化作用;At.f、At.t高效浸出黄铁矿的菌量比例对以黄铁矿为伴生矿的铀矿的细菌浸出也具有明显的促进作用,研究结果可以为工业微生物浸铀时提供一定的支持并为以黄铁矿为伴生矿的其他矿物的微生物浸出提供参考。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌与硫化物矿石相互作用的实验研究

实验研究了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f)与硫化物矿石之间的相互作用,以观察不同矿石矿物发生微生物氧化和形成次生矿物的差异。采用ICP-OES分析了反应前后溶液成分变化,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等分析手段研究了矿石表面形貌的变化和沉淀物的矿物组成。分析结果表明,A.f对同一矿石中不同矿物作用强度存在明显差异,方铅矿、闪锌矿发生强烈氧化分解,而与黄铁矿的相互作用则较弱。这种差异可能与矿物晶体结构有关,在多种矿物并存的情况下,可能发生了原电池反应,作为阴极的黄铁矿受到保护,而作为阳极的闪锌矿、方铅矿的氧化作用得到促进,总体上表现为A.f对矿石硫化矿物的选择性作用。     

氧化亚铁硫杆菌浸取黄铜矿石影响因素的试验研究

本文通过对氧化亚铁硫杆菌浸出青海某地区低品位黄铜矿石的试验,探讨了接种量、矿石粒度、矿浆含量对黄铜矿石摇瓶浸出过程的影响。结果表明：在无菌硫酸浸出过程中,黄铜矿可以自发氧化分解,最终浸出率为15.98%;在有菌浸出过程中,氧化亚铁硫杆菌接种量为5/100（mL/mL）时铜浸出率最高可达31.16%。氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿在接种量为5/100（mL/mL）,矿石粒径为〈104μm,矿浆含量为5/100（mL/mL）时较为适宜。     

攀枝花宝鼎煤矿矿井充水因素分析

根据矿区水文地质条件,用以往矿井“突水”实例、现象、充水来源、充水条件,对矿坑充水因素进行分析,以预防矿井因充水而产生的淹井和人员伤亡事故。     

新疆昌吉市硫磺沟煤矿三井田煤层气赋存规律分析

新疆昌吉市硫磺沟煤矿区内含煤丰富,对其煤岩特征、煤样元素含量特征及煤样瓦斯参数的详细分析表明,煤层气含量较为丰富。通过对研究区的地质构造、煤层埋深、围岩性质、水动力因素和沉积体系域等方面的具体分析研究,总结出本区具有煤层气赋存的有利条件,为煤矿的安全生产及煤层气勘探与开发提供了指导。     

阿图什普昌钛铁矿地质特征及找矿意义

普昌钛铁矿位于普昌基性岩体中部,含矿岩性主要为中粒辉长岩,主要金属矿物为钛磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿等.目前发现矿体十几条,长几米至几十米不等,铁矿石332+333资源量达中型,TiO2资源量达中型,伴生V2O5资源量达小型规模.成因上,岩浆侵入过程中,节理裂隙及矿物颗粒间隙形成较有利容矿空间,岩浆连续多次侵入并分异, Fe3O4、TiO2、V2O5等有益成份在容矿空间中,形成浸染状或块状构造矿石.地球物理上,多处磁异常与地表出露磁铁矿体分布一致,推测为矿致异常.地球化学特征上,普昌岩体发育以Ti,Cu,Co为主成矿元素综合异常体,异常元素平面上呈面型展布,分布范围大,强度高,浓度分带清晰,说明该区具良好成矿潜力.     

Metasomatic depletion of Ni-Cu-Fe sulphides,Vammala Mine,Finland

Summary Migmatite-derived granitic melt dilationally intruded a 1.89 Ga Ni-Cu-Fe sulphide-bearing peridotite layer. A reduction of in situ ore grade resulted from the 5–15% volume increase. Alteration zones of amphibole-phlogopite, after peridotite, separate the once-granitic dykes from the now-serpentinized peridotite. The mass-gains and -losses of the peridotite-to-zonereal transition are studied in terms of the serpentinized peridotite-to-zoneapparent transition. Ni, Cu, FeO and S were overall mass-loss components during the metasomatic exchange between the peridotite and the granitic melt. However, the components were retained but redistributed (internally remobilised) in the outer zones, but transferred into the dyke from the innermost zone (externally remobilised). Because theextent of theexternal remobilisation was on the scale of centimetres to metres, sulphides were not lost from the volume encompassing the peridotite and dykes. In contrast to dilation, remobilisation did not adversely influencein situ ore grade at stopeor mine-scales.

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Metasomatische Verarmung von Ni-Cu-Fe Sulfiden, Vammala Mine, Finnland

Zusammenfassung Eine granitische Schmelze aus Migmatiten intrudierte eine 1.89 Ga alte Ni-Cu-Fe Sulfid-führende Peridotitlage. Die Volumenzunahme von 5 bis 15% führte zu einer Reduktion derin situ Erzgehalte. Umwandlungszonen von Amphibol-Phlogopit, die aus dem Peridotit hervorgegangen sind, trennen die ehemals granitischen Gänge von dem jetzt serpentinisierten Peridotit. Massengewinne und -verluste der realen Übergangszonen werden auf Basis der serpentinisierten scheinbaren Übergänge untersucht. Ni, Cu, FeO and S waren Massenverlust-Komponenten wdhrend des metasomatischen Austausches zwischen dem Peridotit und der granitischen Schmelze. Die Komponenten wurden jedoch behalten aber umverteilt (intern remobilisiert) in den äußeren Zonen, aber in den inneren Zonen wurden sie in den Gang transferiert (externe Remobilisation). Weil das Ausmaiß der externen Remobilisation im Maßstab von Zentimetern bis Metern lag, wurden Sulfide aus dem Volumen der Peridotite und Gänge nicht abgeführt. Im Gegensatz zu Aufweitung hat Remobilisation keinen negativen Einfluß auf denin situ Erzgehalt auf dem Maßstab von Abbauen oder ganzen Bergwerken.

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With 4 Figures     

甘肃夏河—合作成矿带早子沟金矿绿色矿山建设分析

建设绿色矿山是新形势下保证矿业可持续健康发展的必由之路,是在恢复生态系统基础上实现自然、经济和社会系统共同发展的必然选择。早子沟金矿是甘南藏族自治州第一个国家级绿色矿山。在绿色矿山建设过程中,树立了绿色发展理念,在采矿、选矿、资源高效综合利用、节能减排、安全生产等方面均进行了科技创新,确保了矿山开发、生态环境、地方群众的和谐统一,形成了具有开采方式科学化、生产工艺环保化、资源利用高效化、企业管理规范化、矿山及社区环境生态化的高标准绿色矿山企业,可为区域绿色矿业发展提供参考。     

The Fort Drum Crystal Mine, Florida, USA

The Pliocene and Pleistocene deposits of South Florida contain a spectacularly rich fossil record and chronicle several cycles of marine inundation and freshwater lake formation. The Pinecrest, Tamiami, Caloosahatchee and Bermont formations are famed for the variety and preservation of their molluscan faunas. It is therefore sad that good exposures are ephemeral and where they do exist it is very difficult to gain access. In addition, the large commercial pits that exploit the sediments for landfill and aggregate are rarely pumped dry, the material being extracted by draglines from the flooded pit, thereby rendering it impossible to study the stratigraphy.     

Tectonic stresses South Bay Mine,Canada

The South Bay copper-zinc-silver orebody, 52 miles east of Red Lake in northwestern Ontario, lies in refolded siliceous volcanic rocks near the close of an Archaean volcanic cycle. The rock mass mechanics events at South Bay mainly happened during the endogenesis and uplift of the earth's crust at the Birch-Uchi greenstone belt. After the uplift the geological history of this region was of little significance for the structure of the ore-body. The paleographic properties of the mineral deposits have been deformed by two phases of geological events; namely, first, Rotational Stress — confined pressure (geometry of torsion structures) and, second, Spherical Stress — compressive pressure (geometry of ellipsoidic structures). And, finally the structure formation in the rock mass induced natural stresses which have components determined by the geometry of the deformations.

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Zusammenfassung Das South-Bay Kupfer-Zink Lager, 80 km östlich des Red Lake im Nordwesten von Ontario gelegen, ist in gefalteten archaischen Vulkaniten von hohem Silikatgehalt eingebettet. Die gesteinsverformenden Bewegungen der South-Bay Region erfolgten hauptsächlich während der Endogenetik und der Anhebung der Erdkruste der Birch-Uchi Greenstone Zone. Nach dieser Anhebung haben die geologischen Ereignisse dieser Region die Struktur des Erzlagers kaum mehr beeinflußt. Die Petrogefüge des Minerallagers zeigen Deformationen während zweier tektonischer Phasen: zuerst freie Verdrehungsspannungen, die Torsionsstrukturen verursachten, gefolgt von allseitigem Druck, der dem Erzlager ellipsoidähnliche Strukturen aufprägte. In den Gesteinen existieren Spannungen, deren Komponenten durch die Geometry der Verformungen bestimmt sind.

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Résumé La mine de Cuivre-Zinc-Argent de South-Bay, située à 80 km à l'est de Red-Lake dans le nort-ouest de l'Ontario, se trouve dans des volcanites, à haute teneur en silicates, plissées au cours de l'Archéen. Les mouvements déformatifs dans la région de South-Bay eurent lieu principalement durant l'endogénese et le soulèvement de la cróute terrestre, le long de la ceinture de roches vertes de Birch-Uchi. Aprèsce soulèvement, les manifestations géologiques dans cette région n'eurent guère d'influence sur la structure du gisement. Les textures pétrographiques du gisement montrent des déformations se rapportant à deux phases tectoniques: d'abord, une rotation engendrant des structures de torsion, et ensuite une compression qui imprima une structure ellipsoÏdale. Il a existé dans la masse rocheuse des tensions dont les composantes ont été déterminées par la géométrie des déformations.

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皖北刘桥二矿井下析出物的成因探讨

皖北刘桥二矿投产两年多来，井下的渗水部位不断有钙质及铁、锰质等析出物形成。初步分析认为，这是地下水的水文地球化学环境变化及其对围岩产生机械、化学潜蚀作用的结果。析出物形成速度快、局部排出量大，对矿井水环境质量和井巷围岩稳定性有一定影响。由于该现象在黄淮地区的许多矿井中均有发现，故应引起生产单位和学术界的充分重视。     

Sulfide Oxidation and Production of Gossans,Ashanti Mine,Ghana

At the Justice mine, in the Ashanti goldfields of southwestern Ghana, chemical weathering of gold- bearing sulfide-rich lodes has produced a series of characteristic mineralogical and geochemical features that are diagnostic. In this type of gold mineralization, the most abundant sulfides are arsenopyrite, pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite with minor bornite and sphalerite. Gold occurs predominantly as native gold, spatially associated and chemically bound with arsenopyrite. Elsewhere gold-silver tellurides are present in quartz veins. During sulfide oxidation, arsenopyrite is replaced by amorphous and crystalline Fe-Mn arsenates, goethite, hematite, and arsenolite in box- and ladderwork textures. In the extremely weathered gossans exposed at surface or in exploration pits, goethite, hematite, and scorodite are present as pseudomorphs of oxidized arsenopyrite, which can be used as a visual pathfinder for gold-arsenic mineralization. As with arsenopyrite, pyrite and pyrrhotite alteration produces boxwork and ladderwork textures with the sulfide replaced by goethite, hematite, and a complex limonite. Copper sulfides and goethite replace bornite and chalcopyrite in ladder-type textures. With more intensive weathering, this assemblage is replaced by cuprite, goethite, and hematite. Gold mineralogy in the gossan is complex, with evidence of in situ precipitation of supergene gold as well as alteration of hypogene native gold. The concentration of pathfinder elements decreases in the gossan as a result of supergene leaching. Mass- balance calculations confirm that gossan production largely is in situ and, consequently, the hypogene geochemical dispersion patterns are preserved even though the proportion of many elements decreases as intensity of weathering increases.

The problem remains of discriminating between auriferous and non-auriferous gossans, or those produced by pedological concentration of iron. Although mineral textures such as box-and ladderwork replacement and mineral pseudomorphs are useful field criteria, the most reliable guide for evaluation still is trace-element geochemistry. By use of multi-element discriminant analysis, gossans of different origins can be distinguished (along with their surface expression) from ironstones and barren lateritic soils. In regional reconnaissance studies, the evaluation of trace-element geochemistry as a discriminant along with field mapping may indicate gold potential of even extremely altered products of mineralization and, in so doing, provide a basis for the classification of weathered samples.     

Mine tailings integrated investigations: The case of Rio tailings (Panasqueira Mine, Central Portugal)

Mining generates huge quantities of waste materials from ore extraction and milling operations, which accumulate in tailings and open impoundments. The risks associated with mine tailings have different nature, namely stability, rupture, surface and groundwater contamination, acid mine drainage (AMD) and precipitation of secondary minerals. In fact catastrophic failure of tailings impoundments has occurred, transporting slurry, dissolved metals and fine reactive metal particles to the environment.Often deposition conditions of old mine tailings are unknown and monitoring is deficient or even inexistent. Thus, in order to prevent accidents it is necessary to establish the internal structure, that is, mapping tailings impoundment, internal sediment structures – limits and stratigraphy – seepage and pathway locations, bedrock depth and topography estimates and actual deposition conditions of the tailings. Owing to the complexity of the problem, only integrated approaches can investigate and monitor comprehensively the characteristics and evolution of mine tailings and its impacts on the environment.As this is a multidisciplinary problem, strategies should consider integrated studies such as Geophysics, Geochemistry and borehole surveys. However data from these sources must be interpreted together, in a GIS database, to provide better models and an enhanced overall knowledge of the studied structures.It is proposed to test and validate such a methodology in a case study, Panasqueira mine, central Portugal and to contribute to the decision-making process of environmental and civil protection agencies with responsibilities in the assessing, prevention, mitigation, and controlling the potential and actual effects of tailings spills on the environment.