微生物浸出的应用进展
微生物冶金研究及应用示例
微生物冶金研究及应用示例 摘要：微生物冶金是微生物学与矿物加工学相交叉而产生的一门新兴的边缘学科，开展这方面的研究具有重要的学术意义及广阔的应用前景。本文主要对微生物冶金以及其在矿物开采中的应用进行了较全面的综述，包括微生物冶金发展概况、冶金微生物、微生物冶金技术及冶金过程的机理，并介绍了微生物冶金技术的应用现状。 关键词：生物冶金；硫化矿；冶金技术；生物浸出 矿产资源的开发与利用是支持全球经济发展与社会进步的重要基础之一。随着全球工业化迅速发展带来的自然资源的飞速开发，导致优质富矿资源日趋枯竭，从而品位低以及成分复杂的贫矿资源开始受到人们日渐关注，难选冶炼矿石所占比例不断攀升。常规冶金技术在对低品位低矿物的加工过程中所体现出的产量低、成本高、污染大等缺点，在技术和经济上已无法满足工业生产需求，微生物冶金技术逐渐受到人们的重视[1]。 生物冶金技术又称生物浸出技术，其本质是利用自然界中的微生物或其代谢产物溶浸矿石中有用金属的一种技术。这些微生物为适温细菌，靠无机物生存，对生命无害，它们可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的酸性金属氧化成可溶性的金属盐，不溶的贵金属留在残留物中。并一旦溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统加工方式，如溶剂萃取等方法来回收溶液中的金属；可能存在于残留物中的金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。生物冶金技术具有能耗少、设备简单、操作方便、成本低、工艺流程简单、无污染等优点[2-3]，在矿物加工及冶金领域逐渐受到重视并发展壮大起来,是未来冶金行业发展的重要方向之一[4]。因此，微生物冶金技术的研究及其应用对冶金学的发展具有重要的理论和实际意义[5-6]。 1 微生物冶金发展概况 生物冶金的应用研究开始于20世纪40年代。1947年，Colmer和Hinkel[7]首次从酸性矿坑水中分离到氧化亚铁硫杆菌。其后，Temple等[8]和Leathen等[9]先后发现这种细菌能够将Fe2+氧化为Fe3+，并且能够将矿物中的硫化物氧化为硫
生物浸出技术在铜工业中的应用
——读后感 学院：冶金与能源工程学院 专业：有色冶金专业
——读后感 杨红晓，周爱东，徐家振 1、概述 铜是非常重要的有色金属，自2000年以后，我国铜的消费量一直保持15％左右的增长。2002年消费量达到256万t，并第一次超过美国，成为第一大铜消费国，预计2010年的需求量为580万～650万t，铜已成为我国国民经济建设与发展的重要保证。而铜矿物资源逐渐短缺，受资源、能源和环境的压力，在改进传统火法提取方法的同时，人们一直在寻求更合理的铜生产方法。当前全球高品位铜矿资源日益短缺。传统的火法炼铜工艺不仅环境污染大、还不能经济有效地处理低品位的铜矿。随着工业发展对金属铜的需求日益增加，人们越来越多地关注予微生物冶金。生物冶金是利用以矿物为营养基质的微生物，将矿物氧化分解从而使金属离子进入溶液，通过进一步的纯化、浓缩获得金属的新技术，它的实质是加速硫化矿物自然转化成氧化物的湿法冶金过程。该技术综合了湿法冶金、微生物学、矿物加工、化学和环境工程等多个学科的研究成果。与传统处理工艺相比，生物冶金技术具有如下特点:(1)工艺流程简化、设备简单易操作、成本低、能耗少。(2)资源利用广，能使更多不同种类及低品味矿物资源得到有效利用。(3)污染排放少，有利环保。从文献记载来看，生物冶金技术已具有较长的历史，早在公元前2世纪，堆浸在当时就是生产铜的普遍做法。我国是世界上最早利用微生物浸矿的国家，但也只是在采铜、铁过程中不自觉地利用了自发生长的某些自养细菌浸矿。在欧洲，这种技术的应用至少始于公元二世纪，从1687年开始，瑞典中部Falun矿山的铜矿至少已经浸出了2百万吨铜。 2、生物浸出的机理 微生物对硫化物的氧化作用是一个复杂的过程，这一机理至今尚不完全清楚；同时还具有原电池效应及其它化学作用。但现在有两种氧化作用是肯定的，这就是直接氧化作用和间接氧化作用。“直接氧化作用”是指在浸出过程中，微生物附于矿物表面通过蛋白分泌物或其他代谢产物直接将硫化矿氧化分解的作用。这类反应包括下面所列的反应式（4）、（5）、（3）一类的反应“间接氧化作用”是指微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸
化学-微生物联合浸出大洋锰结核中金属元素的过程研究
化学-微生物联合浸出大洋锰结核中金属元素的过程研究 ① 张 旭１，王雅静１，饶 俊１，２，冯雅丽２ （１．河北地质大学宝石与材料工艺学院，河北石家庄０５００３１；２．北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３） 摘 要：采用化学-微生物浸出法对大洋锰结核中多种金属元素进行了浸出实验研究，结果表明，矿浆浓度二反应温度二ｐＨ值和微生物接菌量对锰结核中锰及其他金属的浸出速率具有一定影响三在化学-微生物联合浸出工艺下，大洋锰结核中Ｍｎ二Ｃｕ二Ｎｉ和Ｃｏ浸出率分别达到９８．５０％二９６．３６％二９７．８４％和９８．３１％，实现了锰结核中多金属的共同高效回收三关键词：化学浸出；微生物浸出；大洋锰结核；锰中图分类号：ＴＦ１１１ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１７．０４．０２０ 文章编号：０２５３－６０９９（２０１７）０４－００７３－０４ ＡＣｏｍｂｉｎｅｄＣｈｅｍｉｃａｌ-ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌＬｅａｃｈｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｆｏｒＥｘｔｒａｃｔｉｎｇＭｅｔａｌｌｉｃＥｌｅｍｅｎｔ ｆｒｏｍＯｃｅａｎＭａｎｇａｎｅｓｅＮｏｄｕｌｅｓ ＺＨＡＮＧＸｕ１，ＷＡＮＧＹａ-ｊｉｎｇ１，ＲＡＯＪｕｎ１，２，ＦＥＮＧＹａ-ｌｉ２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｍｏｌｏｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＧＥＯＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｍｂｉｎｅｄｃｈｅｍｉｃａｌ-ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｅａｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｄｏｐｔｅｄｉｎａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｍｅｔａｌｌｉｃｅｌｅｍｅｎｔｆｒｏｍｏｃｅａｎｍａｎｇａｎｅｓｅｎｏｄｕｌｅｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｓｌｕｒｒｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐＨａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｉｎｏｃｕｌｕｍｓａｌｌｈａｄａｃｅｒｔａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｖａｒｉｏｕｓｍｅｔａｌｓｌｅａｃｈｉｎｇ．Ｗｉｔｈｓｕｃｈｃｏｍｂｉｎｅｄｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｒａｔｅｏｆＭｎ，Ｃｕ，ＮｉａｎｄＣｏｆｒｏｍｏｃｅａｎｍａｎｇａｎｅｓｅｎｏｄｕｌｅｓｗｅｒｅ９８．５０％，９６．３６％，９７．８４％ａｎｄ９８．３１％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇａｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｍｕｌｔｉ-ｍｅｔａｌｌｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓｆｒｏｍｍａｎｇａｎｅｓｅｎｏｄｕｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌｌｅａｃｈｉｎｇ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｅａｃｈｉｎｇ；ｏｃｅａｎｍａｎｇａｎｅｓｅｎｏｄｕｌｅｓ；ｍａｎｇａｎｅｓｅ 大洋锰结核是一种潜在的海洋矿产资源，不仅含有较高的锰元素，还含有大量铜二镍二钴等近３０多种金属元素，是未来重要的开发资源之一三随着大陆金属矿资源的开发及日益减少，大洋锰结核的开发利用受到人们重视三国内外曾对大洋锰结核中多金属的冶炼和提取进行了一系列研究，主要浸出工艺有还原焙烧直接浸出法二两矿混合焙烧浸出法二ＳＯ２还原硫酸浸出法二生物质还原酸浸出法二铁粉及亚铁还原浸出法等［１－６］三大洋锰结核提取的主要机理是利用煤二硫化矿二ＳＯ２二生物质或铁粉等还原物质在一定条件下还原大洋锰结核中的锰系矿物，使其中的锰元素从高价态转化成可溶的２价锰，在金属锰溶浸的同时使锰系矿物中赋存的铜二钴二镍等金属元素释放出来，从而达到金属元素与基岩分离的目的［７－１１］三硫化矿物可以作为 还原剂浸出大洋锰结核，受到许多研究者的重视［１２－１３］三 参考其他研究工作，发现在硫化矿物浸出大洋锰结核或氧化锰的过程中，硫化矿物与硫酸的用量与理论值相差很大，因此有必要对此工艺进行深入研究［１４－１５］三本文采用黄铁矿为还原剂，利用化学-微生物联合工艺浸出大洋锰结核中的金属元素，并对反应过程中各金属浸出关系和浸出机理进行详细描述，以期对大洋锰结核中金属元素提取和清洁生产提供必要的技术支持三 １ 实 验 １．１ 实验材料与条件 实验用大洋锰结核化学成分见表１，Ｘ衍射分析 见图１三大洋锰结核中几种金属元素与氧化锰矿物存在密切关系，主要脉石矿物为硅酸盐和含铁矿物三实验用黄铁矿为含Ｆｅ４３．１８％和含Ｓ４９．２３％的浮选硫精矿，其Ｘ衍射分析见图２三 ① 收稿日期：２０１７－０２－１３ 基金项目：中国大洋矿产资源研究开发计划项目（ＤＹ１２５－１５－Ｔ－０８）作者简介：张 旭（１９８２－），男，河北衡水人，讲师，博士，主要从事矿物综合利用及微生物金属提取等研究三 第３７卷第４期２０１７年０８月 矿 冶 工 程 ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３７?４Ａｕｇｕｓｔ２０１７ 万方数据
微生物浸出技术及其在尾矿开发中的应用
微生物浸出技术及其在尾矿开发中的应用 摘要：介绍了微生物浸出技术发展概况，阐述了该技术的研究现状，特别是在尾矿开发中的应用，包括优良菌种的培育、细菌浸出的主要影响因素和浸出工艺，指出尾矿的生物浸出是微生物浸出技术的发展方向，尾矿专属浸矿细菌的选育、尾矿生物浸出影响因素的研究、尾矿原位浸出技术的开发，是尾矿资源得以利用的关键。 关键词：生物浸出;尾矿;菌种选育;浸出工艺 微生物浸出技术，是利用微生物自身代谢过程对硫化矿中硫、铁等元素的氧化还原作用，从矿石中选择性浸出有价金属的过程。微生物浸出技术与传统冶炼工艺相比，具有能耗较低、能够综合利用资源、投资和操作费用少、环境友好等特点，能够处理传统冶炼方式不能处理或难以处理的低品位或难处理的原矿、尾矿资源，在国内外被广泛研究并应用于工业实践。目前，微生物浸出技术已经成功应用于多种有价金属的提取，包括铜、金、银、铀、镍、钴、钼、锰、锌和镉等。但是，该技术多应用于从低品位硫化矿中回收有价金属和难选冶精矿的预氧化处理，是一门新兴的湿法冶金技术，而把这项技术引入到尾矿中有价金属的浸出上，在国内外报道的还较少。矿产资源是不可再生资源，经过多年的开采利用，高品位易选冶矿产资源已日趋减少，我国还有大量的尾矿资源正待开发，因此尾矿的开发已成当务之急。 1 微生物浸出技术发展概况 微生物浸出技术的应用研究始于20 世纪40 年代末。1947 年，Colmer 和Hinkel 首次分离到一种能够氧化硫化矿的细菌，后被命名为氧化亚铁硫杆菌。1958 年，Zimmerley 等，首次申请了生物堆浸技术的专利，并将这项专利付诸于实践，从而开启了微生物浸出技术的现代工业应用。 微生物浸出技术最初是应用于从低品位铜矿石中回收铜，继1958年美国率先将这项技术应用于铜矿石的堆浸生产后，智利、加拿大、澳大利亚、巴西、西班牙、日本、印度等国也先后采用微生物堆浸法来处理低品位铜矿石，或采用原位浸出法回收难采矿石中的金属铜。1980 至1996 年的十几年间，智利的Lo Aguirre 矿采用微生物浸出技术对铜矿石进行堆浸，处理量达到16000 t/d 。随着对微生物浸出技术研究的不断深入，该技术也逐渐应用到铜精矿的生物浸出中。澳大利亚的一家铜矿利用细菌浸出铜精矿，采用萃取－电积工艺处理浸出液，使铜精矿的微生物浸出在技术和经济上具有了可行性。微生物浸出技术应
微生物浸出Pb-Zn-Sn黄铜矿及其生物群落的演替分析
Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23(2013) 3758? 3762 Bioleaching of Pb ?Zn ?Sn chalcopyrite concentrate in tank bioreactor and microbial community succession analysis Jun WANG 1,2, Hong-bo ZHAO 1,2, Tian ZHUANG 1,2, Wen-qing QIN 1,2, Shan ZHU 1,2, Guan-zhou QIU 1,2 1. School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China; 2. Key Laboratory of Biohydrometallurgy of Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China Received 20 March 2013; accepted 13 June 2013 Abstract: The variation of microbial community structure was investigated for the tank bioleaching process of Pb ?Zn ?Sn chalcopyrite concentrate in the presence of mixed moderately thermophilic bacteria. The parameters, such as pH value, solution potential and concentrations of metal ions, were determined by the method of polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR ?RFLP) to analyze the succession of microbial community. The results showed that a final copper extraction rate of 85.6% could be obtained after tank bioleaching for 30 d. The Acidithiobacillus caldus was the dominant population with abundance of about 73.80% in the initial stage, then Sulfobacillus thermosulfidooxidans dominated from the 18th day to the end of bioleaching, while the abundance of Leptospirillum ferriphilum changed slightly. A higher solution potential within a certain range and appropriate concentration of ferric ions were essential for this tank bioleaching of chalcopyrite. Key words: chalcopyrite; tank bioleaching; microbial community; PCR ?RFLP technique 1 Introduction Chalcopyrite (CuFeS 2) accounts for about 70% of copper reserves in the world [1?3], but due to its special crystal structure, the extraction rate of copper using traditional hydrometallurgy process is too low. Compared with the conventional processes, bioleaching technology possesses many advantages, such as mild reaction conditions, environmental benefits, low energy consumption, low cost and short flow process [4,5]. Therefore, bioleaching technology capable of extracting copper from low-grade chalcopyrite is becoming increasingly important. Tank leaching is one of the commonly used processes in the industrial bioleaching, due to its advantages of mass transfer effect (stirring, ventilatory, etc). This process can be effectively controlled, the parameters of leaching in the process can be regulated, and then accurate experimental data can be obtained [6]. Large amounts of elemental sulfur, polysulfides, jarosite and other substances would form on the surface of chalcopyrite, which could cause passivation phenomenon in the leaching process [7,8], especially by mesophilic microorganisms [9,10]. Using moderately thermophilic bacteria for leaching chalcopyrite, not only reaction rate can be accelerated, but also excessive chalcopyrite passivation can be avoided to some extent [11?13]. More and more researchers are interested in applying moderately thermophilic bacteria to the bioleaching of chalcopyrite due to their resistance to high pulp density and high metal concentration [14]. And many researchers found that mixed culture could accelerate the rate of bioleaching process and increase the copper extraction rate of chalcopyrite [15?17]. However, the variation of microbial community structure and the corresponding influence in tank bioleaching of chalcopyrite are not explicit enough as well as the relationship between microbial community structure and bioleaching process. In this work, a mixed culture of three kinds of moderately thermophilic bacteria (Acidithiobacillus caldus, Leptospirillum ferriphilum, Sulfobacillus thermosulfidooxidans ) was used for the bioleaching of chalcopyrite, PCR ?RFLP technique was used for the Foundation item: Project (51374248) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (NCET-13-0595) supported by the Program for New Century Excellent Talents in University, China; Project (2012AA061501) supported by the High-tech Research and Development Program of China; Project (2010CB630905) supported by the National Basic Research Program of China; Project (20120162120010) supported by the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China; Project (CSUZC2012020) supported by the Open-End Fund for the Valuable in Central South University, China. Corresponding author: Jun WANG; Tel: +86-731-88876557; E-mail: wjwq2000@https://www.360docs.net/doc/9514028095.html, DOI: 10.1016/S1003-6326(13)62926-X
金属矿微生物浸出开采
金属矿微生物浸出开采 1、简介： 某些微生物及其代谢产物，能对金属矿物产生氧化、还原、溶解、吸附、吸收等作用，使矿石中的不溶性金属矿物变为可溶性盐类，转入水溶液中，为进一步提取这些金属创造条件。微生物浸出开采就是利用微生物的这一生物化学特性对金属矿进行开采。 微生物矿浸是生物工程、冶金工程与采矿工程相结合的一门新型技术，是近几十年迅速发展起来的一种新的采矿方法。近20年来，微生物浸矿的研究工作非常活跃，国内外对浸矿微生物选育、驯化、改良，微生物浸矿机理，微生物浸矿工艺技术等方面进行了深入的研究，取得了十分可喜的成果，大大促进了微生物浸矿技术的发展。 浸矿微生物：据报道可用于浸矿的微生物的细菌有几十种，按他们最佳的生长温度可分为：中温菌（mesophile），中等嗜热菌（moderate thermophile）与高温菌（thermophile）。中等嗜热菌 2、特点： 1）微生物浸矿是一种集采矿、选矿、冶金于一体的新的采矿理论和采矿方法，具有成本低，投资少，能耗低，污染小，可重复利用的特点，是未来采矿冶金行业发展的理想方向之一。 2）微生物浸矿主要针对贫矿，含矿废石，复杂难选的金属矿等。常规冶金技术在这类矿物加工过程中，成本高，污染大，使用微生物浸矿技术，通俗的讲就是用含细菌的菌液进行浸泡，它们以矿石为食，通过氧化获取能量，这些矿石由于被氧化，从不溶于水变成可溶，人们就能够从溶液中提取出矿物。 3）目前，微生物浸矿仍处于发展之中，微生物与采矿结合还有自身的一些局限性，如反应速度慢、细菌对环境的适应性差，超出了一定的温度、PH范围细菌难以成活，经
不起搅拌，等等。为此，一些科学家建议应从遗传工程方面开展工作，通过基因工程得到性能优良的菌种。 3、微生物浸矿的工业应用范围 微生物浸矿应用范围较广，主要处理一下几种金属矿产资源： 1)用传统方法不易分离的混合精矿 2）因为存在某些有害的物理化学因素，如含砷、有机碳、锑、包裹金、微细粒金等金矿，用传统化学方法提取浸出率低，或生产成本高，而用微生物浸出法十分有利 3）通过降低精矿品位可以提高实收率的某些精矿 4）大量贫矿、表外矿、尾矿、废弃矿山积存的矿石、露天剥离尚含有极低有用组分的废石 5）小而分散的矿山，地处边远，集中处理运费搞，就地进行微生物浸出则较为合理4、微生物浸出采矿方法 微生物浸出的工艺方法基本上与溶浸采矿工艺相同。分为地表浸出和地下浸出两类。地表浸出包括堆浸法和槽浸法。地下浸出包括就地破碎浸出和原地钻孔浸出。 槽浸法：是一种渗滤型浸出作业，通常在浸出池或浸出槽中进行，槽浸也是因此而得名。微生物槽浸工艺多用来处理品位较高的矿石或精矿，待处理矿石的粒度一般为～3mm 或～5mm。每一个浸出池（或槽）一次装矿石数十t至数百t，浸出周期为数十天到数百天。 矿堆浸法：堆浸一般都在地面以上进行。该工艺通常利用斜坡地形。将待处理大块矿石(未经破碎或经过一段粗碎)堆置在不透水的地基上，形成矿石堆，在矿堆表面设置喷淋管路，向矿堆中连续或间断地喷洗沙设备洒微生物浸出剂进行浸出，并在地势较低的一侧建筑集液池收集浸出液。 微生物原地钻孔浸出：这种浸矿工艺是由地面钻孔至金属矿体，然后从地面将微生物浸出剂注入到矿体中，原地溶浸有用矿物，最后用泵将浸出液抽回地面，回收溶解出来的金属。为了使微生物在地下能正常生长并完成浸矿作水泥生产工艺用，除了在浸出剂中加入足够的微生物营养物质以外，还必须通过专用钻孔向矿体内鼓入压缩空气，为微生物提供所需要的氧气和二氧化碳。 微生物地下就地破碎浸出：与一般就地破碎浸出工艺基本相同，所不同的就是溶浸液。微生物地下就地破碎浸出比地表堆浸有更好的微生物生长繁殖条件，比较稳定的温度，不受季节变化的影响。 技术难题：物理方面 l)矿石含泥量高、渗透性差，溶液分布不均，不能与矿石充分接触，导致溶浸死角和浸出盲区，降低矿堆浸出率; 2)矿堆内有效浸矿区域难以控制，溶浸液流失问题严重。 生物化学方面 l)生物堆浸体系物理、化学、生物等因素祸合机理及浸出动力学等研究不够全面、深入; 2)缺乏适用于原生硫化矿浸出的高效专属菌种，微生物对毒性离子的耐受性差。
微生物浸矿技术及其发展趋势简述
微生物浸矿技术及其发展趋势简述【摘要】本文简要介绍了微生物浸矿的作用机理，浸矿流程及工艺方法，微生物浸矿与传统技术相比所具有的优势，并探讨了了当前微生物浸矿技术存在的问题，最后根据我国当前的经济发展形势大胆猜测了微生物技术的发展方向。【关键词】生物浸矿；作用机理；流程；工艺方法；优势；发展方向20世80年代以来人类对矿物的需求量不断增加，矿床开采难度不断加大，同时环境法规日趋严厉，这就迫使人们不断开发新技术以期充分利用矿物资源。为此，科技人员从各方面(包括选矿设备和药剂生物技术等)进行了深入的研究并取得了巨大的发展，尤其是生物技术的研究与应用倍受人们的关注。 微生物浸矿是借助某些微生物的催化作用，使矿石中的金属溶解的湿法冶金过程，它特别适合于处理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出，并具有传统选矿方法所不具有的巨大优势，因此,微生物浸矿技术的研究进展及其应用越来越受到广泛地关注。 1 微生物浸矿机理 在金属硫化物矿物的微生物浸出体系中，金属的溶解一般认为包括以下三个方面的作用：（1）酸浸作用；（2）直接作用；（3）间接作用。 1.1酸浸作用 硫化物矿物的微生物浸出体系一般为pH值1.8-2.5的稀硫酸溶液，稀硫酸对固体矿物具有一定的化学溶解作用： 2MS+2H2SO4+O2 2MSO4+2H2O+2S 如果没有微生物的存在，化学溶解会因为硫酸得不到补充而逐渐减弱甚至停止。T.f菌适应环境后，可以氧化单质硫而提供硫酸： 2S+3O2+2H2O 2H2SO4 总反应为：MS+2O2MSO4 1.2 直接作用 直接作用是指吸附于矿物颗粒表面的细菌依靠细胞内特有的铁氧化酶和硫氧化酶对硫化物矿物的直接催化氧化，并从中得到能源和其它营养元素的浸出作用，直接作用需要细菌与矿物颗粒的直接接触。直接作用过程中发生的主要反应为：
第12章 矿物微生物浸出
第12章矿物微生物浸出 习题解答 1. 简述微生物浸出基本原理的基本原理。 【解】微生物浸出基本原理： （1）细菌浸出直接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌作用，金属硫化矿会被细菌缓慢地氧化，在溶液之中，而当溶液中出现大量细菌时，浸出反应已经完成了。 （2）细菌浸出间接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌作用，金属硫化矿会被细菌氧化成一种中间的产物，而这种产物再作用于矿物，达到浸出所要求的金属离子。 （3）细菌浸出复合作用说：既有细菌的直接作用，又有通过Fe3+氧化的间接作用。 2. 分析影响微生物浸出主要因素。 【解】细菌浸出影响因素： （1）细菌培养基组成的影响——除提供细菌所需要的营养外，还要提供细菌进行代谢活动所需的能源； （2）环境酸度的影响——浸矿用的硫杆菌属细菌，是一种产酸又嗜酸的细菌； （3）金属及非金属离子的影响——细菌培养基中含有数种微量金属离子，这些离子在细菌生长中起重要作； （4）铁离子的影响——低价铁Fe2+的氧化铁硫杆菌的能源，细菌将Fe2+氧化为Fe3+而获得能量，Fe3+是金属矿物的氧化剂，但是不能够太高，太高会引起水解生成氢氧化三铁； （5）固体物的影响——含固量（矿浆浓度）对细菌生长及矿石浸出效果影响很大； （6）光线的影响——可用紫外线灭菌，用于浸矿的细菌； （7）表面活性剂的影响——利用表面活性剂改善矿石中的亲水性和渗透性，达到加快浸出速度的目的；
（8）通气条件的影响——浸矿细菌为好氧菌，而且靠大气中的CO2作为碳源。所以在这类细菌的培养和浸出作业中，充分供气是很重要的； （9）催化金属离子的影响——大多数金属硫化矿的氧化反应速度都很慢。加入一些适当的催化离子，可使反应明显加快。 3.说明微生物菌种采集的一般方法及注意事项。 【解】微生物采集的一般方法和注意事项：取50~250mL细口瓶，洗净并配好胶塞，用牛皮纸包扎好瓶口，置于120℃烘箱灭菌20min，待冷却后即可作为细菌取样瓶，带取样瓶到上述矿山取酸性坑水。如矿坑水的pH值为1.5～3.5并呈棕色（说明有Fe3+存在），则很可能存在氧化铁硫杆菌。可对此水样进行取样分离培养。