黄铜矿是自然界中最主要的也是最难进行生物浸出的一类铜矿物。脂环酸芽孢杆菌属(Alicyclobacillus)细菌是一类分布于地热等酸热环境中的嗜酸嗜热细菌,有关该属细菌在生物冶金中的研究较少。本实验室从德兴铜矿的废矿堆中分离得到3种Alicyclobacillus属细菌,分别为菌株A、菌株B和菌株AP-AC。本文探索了这3种Alicyclobacillus属细菌的生理生化特性,并进一步开展了这3种细菌与典型中等嗜酸嗜热浸矿菌浸出黄铜矿的研究。对3种Alicyclobacillus属细菌进行了与浸矿相关的部分生理生化特性的研究。结果表明:3种Alicyclobacillus细菌均呈短杆状,革兰氏染色反应呈阳性;3种Alicyclobacillus菌具有广泛的底物利用特性,均可以利用酵母提取物、胰蛋白胨和葡萄糖等有机物进行化能异养生长以及利用Fe2+和元素硫等无机物进行化能自养生长;菌株A、菌株B和菌株AP-AC分别经过120小时、110小时、90小时将亚铁浓度为50mM的培养基中的Fe2+氧化完毕;在厌氧以及微氧条件下,3种细菌均可以还原Fe3+以及黄钾铁矾中的Fe(III),经过12天的培养,高铁浓度为30mM的Fe2(SO4)3溶液中约有10%的Fe3+被还原为Fe2+;在厌氧和微氧条件下,3种Alicyclobacillus属细菌均可将元素硫还原为H2S。分析了上述3种Alicyclobacillus细菌与典型浸矿菌浸出黄铜矿过程中的微生物群落结构及其动态变化。利用16S rDNA克隆文库技术分析了黄铜矿生物浸出前的初始微生物群落结构。结果表明,经过黄铜矿驯化后的混合微生物种群主要包括Acidithiobacillus caldus、Leptospirillum ferriphilum、Sulfobacillus thermosulfidooxidans、 Ferroplasma cupricumulans。利用Real-time PCR技术监测并分析了黄铜矿生物浸出过程中微生物群落结构的动态变化。结果表明在黄铜矿的浸出过程中,在浸出前期,S. thermosulfidooxidans是优势种群,在中后期,At.caldus和L.ferriphilum一直占较大比例,F. cupricumulans在浸出后期也有相当的数量。在接种Alicyclobacillus spp.的浸出体系中,Alicyclobacillus spp.在前期具有一定的数量比例,但随着浸出的进行,Alicyclobacillus数量逐渐减少,直至消失,由此推测浸出体系的环境变得越来越不利于Alicyclobacillus spp.的生存。Alicyclobacillus spp.对其它微生物的数量比例有一定的影响,具体表现为Alicyclobacillus spp可以促进At.caldus和L.ferriphilum的生长,抑制S. thermosulfidooxidans的生长。开展了上述3种Alicyclobacillus属细菌与典型浸矿菌以及二者的混合体系浸出黄铜矿的比较研究,分析了在黄铜矿浸出过程中浸出液的pH值、氧化还原电位以及浸出液中铁离子和铜离子浓度的变化,浸出结束后对黄铜矿浸渣进行了扫描电镜微区分析(SEM-EDS)以及X-射线衍射分析(XRD)。结果表明,Alicyclobacillus spp.在单独浸出黄铜矿时具有较高的分解黄铜矿的能力,浸出30天时,铜的浸出率达到了47.5%,略高于典型浸矿菌群的46.6%,但Alicyclobacillus spp.和典型浸矿菌的混合菌群对黄铜矿的浸出能力相对较弱,铜的浸出率只有40.6%。Alicyclobacillus spp.对黄铜矿浸出过程中黄钾铁矾的生成有显著影响,可以有效抑制黄铜矿生物浸出过程中铁矾的生成。典型浸矿菌组中生成大量的颗粒状黄钾铁矾KFe3(SO4)2(OH)6沉积在黄铜矿表面;向典型浸矿菌群浸出体系中接种Alicyclobacillus spp.后,铁矾的生成量发生显著地降低,铁矾呈颗粒状,成份为水合氢铁矾(K,H3O)Fe3(SO4)2(OH)6; Alicyclobacillus spp.单独浸出黄铜矿时,黄铜矿表面仅仅生成极少量的絮状铁矾沉淀物KFe3(SO4)2(OH)6。