微生物矿物浮选剂

微生物独特的电性及疏水性^[10] 不仅帮助其吸附于矿物表面,同时还能改变矿物表面的性质,尤其是矿物的润湿性,从而决定了微生物选矿的可行性和实用性,同时,微生物作为矿物浮选剂不仅起到了对矿物表面改性的作用,还能在煤炭洗选中起到脱硫除灰的作用。

矿物浮选的传统捕收剂包括黑药、白药、烷基硫醇等硫化矿捕收剂以及烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、磷酸酯等氧化矿捕收剂。近几年,对微生物作为浮选捕收剂的研究发现,使用微生物捕收剂不仅效果好,而且还具有对环境友好的优点,未来的绿色选矿必将大量使用微生物捕收剂。

杨慧芬等^] 选用寡养单胞菌对难选赤铁矿进行微生物浮选实验,发现该菌株对赤铁矿具有良好的捕收效果;通过Zeta电位的测定及吸附机理分析,表明菌株在赤铁矿表面的吸附降低了矿物表面的Zeta电位,提高了赤铁矿表面的疏水性,红外光谱检测发现该菌株表面既含有疏水性的亚甲基(—CH₂)和甲基(—CH₃),又含有亲水性的磷酸基团,其组成和性质与脂肪酸类捕收剂类似。

Farahat等 采用大肠杆菌对取自日本的石英、埃及的赤铁矿、马达加斯加的刚玉三种氧化矿物进行了浮选实验,结果发现对石英的浮选率可达到90%,相同条件下对赤铁矿和刚玉的浮选率仅为9%和30%,表明大肠杆菌可作为矿物的选择性捕收剂。

Elmahdy等 测试评估了绿脓假单胞菌和白喉棒状杆菌对白云石和磷酸盐矿的浮选捕收效果,对比分析发现绿脓假单胞杆菌对固体矿物的捕收效果要好于白喉棒状杆菌,并且还发现微生物的存在有利于固体矿物的选择性分离。

Vasanthakumar等 选择巨大芽孢杆菌对闪锌矿和方铅矿进行微生物浮选实验研究,发现固体矿物在微生物作用后其等电点发生转变,Zeta电位降低,矿物表面的疏水性提高,微生物对固体矿物能够表现出较好的捕收作用。王立艳等^[15] 选用从褐煤中自筛的胶红酵母对细粒煤进行分离浮选及表面改性作用的研究,结果表明菌株对煤的浮选与絮凝具有选择性,可以加大精煤与杂质矿物之间的可浮性从而实现精煤的有效分离浮选。

浮选调整剂包括抑制剂和活化剂,用作浮选调整剂的微生物常见有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、红假单胞菌、枯草芽孢杆菌等^[ 。

代淑娟等 选取啤酒生产的废弃酵母分离浮选赤铁矿和石英矿,分析发现废啤酒酵母的溶解相中含有对固体矿物具有抑制作用的重要官能团如羟基(—OH)、氨基(—NH₂)、羧基(—COOH)等,且微生物浮选实验结果也表明废啤酒酵母溶解相在一定pH条件下对赤铁矿产生较强的抑制作用。此后刘炯天等^[将食品厂废弃菌体制成微生物抑制剂DY-1,对其官能团研究发现该微生物抑制剂也含有—CO—NH—、—OH、—COOH等基团,因此能够吸附在赤铁矿表面对其产生强烈的抑制作用。

国外在这方面进行了大量的研究报道,Merma等^[用浑浊红球菌对磷灰石和石英进行了浮选分离,该细菌对磷灰石Zeta电位的改变要比石英大,且显著抑制石英的浮选,其浮选率降为14%。Vasanthakumar等对闪锌矿和方铅矿的研究表明巨大芽孢杆菌能够抑制方铅矿而选择性地将闪锌矿浮选出来。

随着环境问题日益受到重视,为了减少硫等物质的排放以及提高煤炭的燃烧效率,人们对低硫低灰分煤的需求越来越大,但随着煤炭资源的过度开采,低硫煤炭资源正在逐渐枯竭。面对这种趋势,国内外开始研究开发煤炭浮选的脱硫除灰剂来降低高硫煤的含硫量和灰分。

张杰芳等 选用氧化亚铁硫杆菌对贵州三个煤矿的的高硫煤进行浮选和脱硫研究,结果表明煤样脱硫率分别达到72.37%、85.94%、65.36%,降灰率也能达到65%左右。周长春等 选用红假单胞菌和氧化亚铁硫杆菌两种微生物对高硫煤进行浮选脱硫试验,结果发现两种微生物的最佳脱硫效果所需的条件各不相同,但均能显著降低煤中含硫量。

国外在这方面的研究要比国内更早也更加活跃Abdel-Khalek和El-Midany 做了一系列实验研究,选用多粘芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别对采自埃及西奈煤炭公司的煤样进行微生物浮选脱硫实验,结果表明在多粘芽孢杆菌的存在下可将煤中60%左右的硫和灰分除去,在枯草芽孢杆菌的作用下可将煤中所含3.3%的硫和6.65%的灰分分别降低至0.92%和1.95%。对比研究发现微生物的吸附作用越强,脱除煤中硫和灰分的能力也越强。