邵寨矿区解磷细菌的分离及其对煤矸石中有效磷和有效硅的增溶
刘丹1
申文盛1
付德亮2
郑罡1
DAMIR Nussipov3
KUANYSH Tastambek3
刘向荣4
1.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 7100542.陕西省煤田地质集团有限公司自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室,陕西西安 7100213.阿尔法拉比哈萨克国立大学生物与生物工程学院,哈萨克斯坦阿拉木图 0500404.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 710054;陕西省煤田地质集团有限公司自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室,陕西西安 710021
摘要：针对煤炭开采洗选过程中产生的固体废弃物煤矸石,提出了一种基于微生物技术的资源化利用新途径.选取甘肃邵寨矿区煤矸石作为研究对象,首先从煤矸石中筛选出一株具有高效解磷能力的细菌,经鉴定为贝莱斯孢杆菌(简称为XK2细菌),再利用XK2细菌处理煤矸石,探讨了煤矸石中有效磷和有效硅的增溶效果.通过单因素实验和正交实验探究了培养基pH、菌液接种量、煤矸石粒径、XK2细菌对煤矸石处理时间等因素对XK2细菌增溶煤矸石中有效磷和有效硅的影响,确定了XK2细菌增溶煤矸石中有效磷的最佳条件:pH为8,菌液接种量为10.0 mL/50 mL培养基,煤矸石粒径0.25～0.50 mm,处理时间4 d.在此条件下,煤矸石中有效磷质量分数达到343.56 mg/kg,是原煤矸石的41.49倍.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高效液相色谱(HPLC)对XK2细菌处理后的固液相产物进行分析,FTIR分析显示经XK2细菌处理后的煤矸石中 Si-O-Si(473 cm-1)、Si-O-Al(537 cm-1)、Al-OH(908 cm-1)和 Si-O(1 030 cm-1)吸收峰减弱,表明难溶性硅铝酸盐被分解;XRD分析显示经XK2细菌处理后煤矸石中含磷矿物三斜磷钙石(CaHPO4)及含硅矿物白云母(KAl2(AlSi3O10)(OH)2)的衍射峰减弱,表明XK2细菌通过溶解上述矿物以促进煤矸石中有效磷、硅元素增溶;此外,HPLC分析显示XK2菌株通过分泌丙酸、琥珀酸等有机酸破坏煤矸石中的硅铝酸盐结构,促进磷元素和硅元素的增溶.
关键词：煤矸石有效磷有效硅贝莱斯芽孢杆菌增溶机理
分类号：TQ530(煤化学及煤的加工利用)X171(环境生物学)
资助基金：国家自然科学基金(U1903133)陕西省国际合作重点资助项目(2023-GHZD-16)陕西省重点研发计划资助项目(2024SF-YBXM-622)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 3183-3194 )
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