细菌浸出机理

二、细菌浸出机理

细菌对硫化矿的作用通常被分为三种:直接作用、间接作用和联合作用。其中直接作用就是指浸矿细菌附着矿石表面与矿石中的硫化矿物发生作用，使矿物氧化溶解。以氧化亚铁硫杆菌为例，在有氧及水存在的情况下，对黄铁矿将会有如下反应:

间接作用则是指矿石在细菌代谢过程中所产生的硫酸高铁和硫酸作用下发生化学溶解作用。黄铁矿的化学浸出反应是:

FeS₂+7Fe₂(SO₄)₃+8H₂O→15FeSO₄+8H₂SO₄　　　　　③

而反应所产生的硫酸亚铁又被细菌氧化成为硫酸铁，形成新的氧化剂，使这种间接作用不断进行下去:

所谓联合作用并不是一种新的作用，其实是指细菌直接作用和化学氧化间接作用共同存在的情况。在实际情况下直接作用和间接作用往往是同时存在的，不过有时以直接作用为主，有时又以间接作用为主。无论是直接作用还是间接作用，都会发生由细菌作用导致的二价铁的氧化，目前对这种氧化的机理还没有完全搞清楚，但是可以确定细菌色素(cytochrome)在电子由二价铁递送到氧的过程中起着很重要的作用。Fe²⁺的氧化可以分为这样两个半反应。

2Fe²⁺→2Fe³⁺+2e　　　　　⑤

2e+1/2O₂+2H+→H₂O　　　　　⑥

这两个反应是分别在细胞的两个位置进行的，其中第一步是与细胞外膜或周质区相联系的，第二步与细胞内膜相联系。Fe-Cytc氧化还原酶的反应机理被称为乒乓规则，可以用图14-6来表示。

由酶催化的氧化反应比自然氧化要快得多，如酶促反应可使亚铁氧化速度提高5×10⁵倍，可使黄铜矿的分解速度提高10³倍。细菌浸矿的大多数反应可能是酶促反应，即有多种功能相关的酶参与的连续的分解反应。如硫化物的细菌氧化，研究认为，可能是通过以下酶催化实现的(图14-7):

14-6Fe→Cytc氧化还原酶反应机理示意图(E:酶;Cytc:细胞色素c)

图14-7　硫化物细菌氧化过程中最重要的反应

①硫化物氧化酶;②硫代硫酸裂解酶(硫氰酸酶);③硫氧化酶;④亚硫酸氧化酶;⑤APS氧化酶;⑥ADP硫酸化酶(硫酸腺苷酰转移酶)。