二、細菌浸出機理

細菌對硫化礦的作用通常被分為三種:直接作用、間接作用和聯(lián)合作用。其中直接作用就是指浸礦細菌附著礦石表面與礦石中的硫化礦物發(fā)生作用，使礦物氧化溶解。以氧化亞鐵硫桿菌為例，在有氧及水存在的情況下，對黃鐵礦將會有如下反應(yīng):

間接作用則是指礦石在細菌代謝過程中所產(chǎn)生的硫酸高鐵和硫酸作用下發(fā)生化學溶解作用。黃鐵礦的化學浸出反應(yīng)是:

FeS₂+7Fe₂(SO₄)₃+8H₂O→15FeSO₄+8H₂SO₄　　　　?、?/p>

而反應(yīng)所產(chǎn)生的硫酸亞鐵又被細菌氧化成為硫酸鐵，形成新的氧化劑，使這種間接作用不斷進行下去:

所謂聯(lián)合作用并不是一種新的作用，其實是指細菌直接作用和化學氧化間接作用共同存在的情況。在實際情況下直接作用和間接作用往往是同時存在的，不過有時以直接作用為主，有時又以間接作用為主。無論是直接作用還是間接作用，都會發(fā)生由細菌作用導致的二價鐵的氧化，目前對這種氧化的機理還沒有完全搞清楚，但是可以確定細菌色素(cytochrome)在電子由二價鐵遞送到氧的過程中起著很重要的作用。Fe²⁺的氧化可以分為這樣兩個半反應(yīng)。

2Fe²⁺→2Fe³⁺+2e　　　　?、?/p>

2e+1/2O₂+2H+→H₂O　　　　?、?/p>

這兩個反應(yīng)是分別在細胞的兩個位置進行的，其中第一步是與細胞外膜或周質(zhì)區(qū)相聯(lián)系的，第二步與細胞內(nèi)膜相聯(lián)系。Fe-Cytc氧化還原酶的反應(yīng)機理被稱為乒乓規(guī)則，可以用圖14-6來表示。

由酶催化的氧化反應(yīng)比自然氧化要快得多，如酶促反應(yīng)可使亞鐵氧化速度提高5×10⁵倍，可使黃銅礦的分解速度提高10³倍。細菌浸礦的大多數(shù)反應(yīng)可能是酶促反應(yīng)，即有多種功能相關(guān)的酶參與的連續(xù)的分解反應(yīng)。如硫化物的細菌氧化，研究認為，可能是通過以下酶催化實現(xiàn)的(圖14-7):

14-6Fe→Cytc氧化還原酶反應(yīng)機理示意圖(E:酶;Cytc:細胞色素c)

圖14-7　硫化物細菌氧化過程中最重要的反應(yīng)

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亞硫酸氧化酶;⑤APS氧化酶;⑥ADP硫酸化酶(硫酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶)。