微生物湿法冶金
生物湿法冶金的应用与发展
生物湿法冶金的应用与发展生物湿法冶金是一种利用微生物来提取和分离金属的方法，广泛应用于矿石的提取和回收过程。
该方法具有环保、高效、低能耗等优点，并且可以处理低品位矿石、废弃物和有毒废料等资源，对于实现绿色矿业和循环经济具有重要意义。
本文将介绍生物湿法冶金的应用和发展。
生物湿法冶金的应用范围广泛，可用于提取多种金属，如铜、铁、锌、镍、钴等。
其中最为常见的应用是铜的提取。
在传统的湿法冶金中，铜的提取一般需要高温高压的氧化熔炼过程，而生物湿法冶金可以在相对低温条件下进行，并且不需要添加氧化剂，大大降低了能耗和环境污染。
通过将含铜矿石浸出液与适宜的微生物接触，微生物可以利用其新陈代谢过程中产生的酸性代谢产物（例如硫酸）将金属离子从矿石中提取出来。
此外，还可以利用微生物的还原代谢能力将金属离子还原为金属，从而实现金属的回收和再利用。
除了铜的提取，生物湿法冶金还可以用于提取其他金属，如锌、铁等。
锌的提取一般通过酸性的浸出液进行，微生物可以利用其代谢过程中产生的氧化剂将锌离子从矿石中提取出来。
铁的提取一般通过还原过程进行，可以利用适宜的微生物将铁离子还原为金属铁，并进行回收和再利用。
生物湿法冶金的发展主要包括以下几个方面。
首先，研究和应用新的生物湿法冶金菌株。
目前已经筛选出了一些具有较高金属提取能力的微生物，例如耐酸硫酸矿细菌、耐酸提铜细菌等，但仍然需要对菌株进行优化和改造，以提高其生物湿法冶金性能。
其次，研究和改进金属提取过程。
通过改善溶液的pH值、温度、氧化还原电位等条件，可以提高金属的提取率和选择性。
此外，还可以探索新的金属提取机制，利用微生物的代谢过程来实现更高效的金属提取。
最后，研究和开发新的生物湿法冶金工艺。
生物湿法冶金是一个复杂的过程，需要考虑微生物的适应性、生长条件、代谢产物等因素，因此需要综合考虑各种因素，优化工艺流程，并开发出适用于不同矿石和工艺条件的生物湿法冶金工艺。
总之，生物湿法冶金作为一种环保高效的金属提取方法，具有广阔的应用前景和发展潜力。
微生物湿法冶金
微生物冶金工艺及发展(童威祖）(1009030216)摘要论述了微生物浸出的原理,介绍了用于冶金工业的微生物及用于工业上的生物冶金方法:堆浸法、槽浸法及就地浸出法,并讲述了国外浸出铜、金、铀、锰四种金属采用微生物浸出工艺的生产情况。
提出了目前微生物冶金发展中存在的问题及今后微生物冶金发展的方向。
关键词微生物冶金浸出引言目前,世界矿产资源日渐贫杂,资源、能源、环境问题越发引起人们重视, 我国矿产资源国家战略地位与日俱增。
随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境污染的加剧,传统的冶金技术面临巨大挑战,寻求更为高效、低能、清洁的绿色资源利用途径成为研究焦点。
根据美国国家研究委员会( NRC) 2001年的研究报告,在未来20a ,美国矿业最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有色行业传统的熔炼工艺[ 1]。
1 微生物湿法冶金概述微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。
微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。
由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点, 在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景[ 2]。
微生物浸矿是指用微生物生长代谢产生的酸性水溶液,将有价金属元素(如铜、铀)等从其矿石中溶解出来,加以回收利用的方法。
这些金属矿物一般指低品位矿、复杂矿物、尾矿石等用传统方法难以利用的矿物,是生物、冶金、化学、矿物等多学科交叉技术。
微生物浸出工艺一般采用堆浸, 在细菌存在的情况下,如硫化矿物被氧化并释放出金属离子,浸出液回收有价金属,残余液添加试剂再返回堆中复浸。
通常残余液中都含有硫酸及Fe3+/Fe2+离子, 这些对矿物金属的浸出是十分有益的。
微生物浸矿的优点表现在: 低能耗、低药剂消耗量, 低劳动力需求, 低成本; 反应温和,工艺流程短,设备简单,易于建筑,流动资金占有量小; 资源利用广,能使更多不同种类极低品位矿物得到有效利用; 无废气, 一定程度上可认为无废物、废水排放,环境友好,增加生产安全性; 简化了整个工艺过程。
湿法冶金新工艺新技术及设备选型应用手册
湿法冶金新工艺新技术及设备选型应用手册一、湿法冶金简介湿法冶金是一种从含金属的废水、废渣或土壤中回收有价金属的重要方法。
它通过化学或电化学过程，将金属从复杂的多金属氧化物或硫化物中提取出来，并转化为可溶性的离子形态，然后从溶液中提取出来。
湿法冶金广泛应用于工业生产中，尤其在环保和资源回收方面具有重要意义。
二、新工艺新技术1. 微生物浸出技术：利用某些特殊类型的微生物，能够将固体矿石中的金属离子转化为可溶性离子，提高金属提取效率。
2.化学沉淀法：通过添加沉淀剂，将金属离子转化为氢氧化物、碳酸盐或其他类型的沉淀，从溶液中分离并回收金属。
3. 膜分离技术：利用半透膜将溶液中的金属离子与杂质、有机物等分离，具有高效、选择性高的优点。
4. 电化学处理法：通过电解作用，将金属离子从溶液中提取出来，适用于处理高浓度金属离子废水。
三、设备选型应用1. 搅拌器：用于液体混合、搅拌，促进化学反应的进行。
2. 浸出罐：用于微生物浸出、化学沉淀等工艺过程的浸出作业。
3.沉淀池：用于金属离子的沉淀过程，回收金属。
4. 膜分离设备：用于处理含金属离子废水，回收金属。
5. 电镀槽：用于电化学处理法，将金属从溶液中提取出来。
四、总结湿法冶金新工艺新技术及设备选型应用日益多样化，包括微生物浸出、化学沉淀、膜分离和电化学处理等新工艺，以及相应的设备如搅拌器、浸出罐、沉淀池和电镀槽等。
这些新工艺和设备的选择和应用，将有助于提高金属回收效率，降低环境污染，实现资源的可持续利用。
以上内容仅供参考，具体选择和应用还需要根据实际情况进行考虑。
微生物冶金及其在稀土资源利用中的研究进展
我国稀土资源丰富但分布较分散,有“北轻南重”的分布特点[1-3],主要类型有碳酸岩型、风化壳淋积型以及少量砂岩型、碱性花岗岩型[4]。
内蒙古白云鄂博稀土矿的稀土资源位居全国之首,且占全球稀土资源的32%[5-6]。
我国稀土矿开采方式比较粗放,长期过度开采给矿区周边的生态环境造成了严重破坏。
由于稀土浸出的方法不同,造成的环境污染形式及程度也不同,研究人员开发出了各种冶炼方法,其中包括微生物稀土冶金技术。
自然界中微生物无处不在,种类繁多,利用微生物方法获得金属元素具有投资少、易于管理与操作等优点。
科学家一直致力于研究微生物与金属元素之间的相关性,以期利用微生物获得更多的金属元素。
自然界中矿床的产生和移动与微生物存在千丝万缕的联系[7-8]。
澳大利亚某企业于一天然矿山中提取的细菌可以在高温含硫的强酸性条件下更高效地吸附可溶性金属元素。
用微生物法浸出稀土矿时,微生物会通过氧化作用使稀土元素氧化,将不溶于水的稀土元素变为可溶于水,从而利于提取。
MOWAFY[9]的研究表明,从单体砂石中提取稀土元素时,使用黑曲霉、土曲霉和拟青霉进行生物浸出的效率优于非生物浸出,并且产生的污染极低。
在同一背景下,与化学浸出相比,氧化葡萄糖杆菌对稀土元素的生物浸出具有更高的效率,由此看出微生物冶金技术相比传统的湿法冶金具有绿色、经济的特点。
随着经济的快速发展,人类对自然资源的需求量与日俱增,因资源开采而导致的环境污染问题日益严重。
基于此,微生物冶金技术在矿产资源开发中的应用受到了广泛关注,微生物法因其绿色、经济、高效的特点使其在未来的稀土开发中具有广阔的应用前景。
本文介绍了微生物冶金技术特点,总结了其分类,综述了该技术在稀土资源利用中的研究进展,并展望了未来的研究方向,以期为稀土资源的高效、绿色开发提供借鉴。
1 微生物冶金技术概述1.1 微生物冶金技术特点微生物冶金技术通常是指用含有微生物的溶液将有价金属元素从矿石中溶解出来并加以回收利用的方法,其实质是加速将矿物自然转化成氧化物的湿法冶金过程,与传统方法相比,其具有回收率更高的优势,特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源。
湿法冶金-第9章 微生物湿法冶金
模型4（图7-6）:生成铁矾固体产物层, Fe3+扩散通 过此层到达未反应矿物界面
图7-6 模型4示意图
模型5:原电池反应
对不同矿物,或浸出的不同时期,各种机 理的作用不一。黄铁矿、黄铜矿以细菌直接 氧化作用为主,ZnS、NiS、CuS等以细菌间接 氧化为主。
三、生物浸矿热力学 在生物浸矿过程中,无论是细菌的直接作用或间
氧化铁硫杆菌氧化Fe2+为Fe3+的过程如下： Fe2+经过细胞壁膜进入外周胞质，在那里把电子给予含铜 蛋白质R(rusticyanin)，含铜蛋白质在pH为2.0的条件下稳定， 与Fe2+作用是电子的第一个受体，继而电子沿呼吸链传给细胞 质中的氧，氧的还原发生在细胞质膜的里侧
O2+4H++4e→2H2O 电子转移后所生成的Fe3+借助于与它形成螯合物的有机化合物 如蛋白质等渗出细胞壁。两个电子传给膜时产生120mV的电位， 而传输两个质子产生210mV, 合计产生330mV电位，确保ADP和 Pi合成一个腺苷三磷酸分子，以取得能量。
（5）在细菌存在时,各种硫化物氧化时,硫的最终产物 为SO42-,HSO4-
（6）硫化物和Fe2+氧化时均释放能量,释放的能量为：
ΔG=-nFΔφ=-23×4.184Δφ(kJ/mol)
释放的能量用于细菌合成ATP。合成1mol ATP需提供 33.472kJ的能量。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、生物浸矿过程的动力学
生物浸矿过程非常复杂,涉及微生物生长、物质输 送、生化反应、化学反应、电化学反应等过程. （1）气体溶解与传输
可见随B增大而增大,足够大时可接近1,吸附一般不 会成为整个过程的速率控制步骤,但当B很低时还有可能.
湿法冶金技术的发展与创新
03
此外，研究者还致力于探索反 应动力学和传递过程的基本规 律，以实现冶金过程的优化和 调控。
湿法冶金技术的未来发展趋势与挑战
随着环保法规的日益严格和资源利用率的提高，湿法冶金技术的未来发展将更加注重绿色、低碳、循 环。
未来发展趋势包括开发高效、低能耗、环保的冶金新技术，如生物冶金、电化学冶金等；同时探索废弃 物资源化利用和金属回收的新方法。
此外，研究者还致力于探索多金属共存体系中各组分之间的相互作用机制，为实现 多组分的同时分离与提取提供理论支持。
新型反应器与工艺流程的研究与开发
01
新型反应器与工艺流程的研究 是推动湿法冶金技术进步的重 要手段。
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目前研究重点在于开发高效、 紧凑、环保的新型反应器和工 艺流程，以提高冶金过程的效 率和资源利用率。
总结词：连续操作
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详细描述：离子交换法可实现连续操作，提高生产效率， 且工艺流程简单，易于自动化控制。
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总结词：应用广泛
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详细描述：离子交换法在湿法冶金中广泛应用于铜、镍、 钴等金属的提取和纯化，还可用于废水处理和放射性元素 的分离。
电解法
膜分离技术
利用半透膜对不同物质的透过性，实 现物质的分离和纯化，具有高效、节 能、环保等优点。
新型溶剂的开发与应用
离子液体
离子液体具有溶解能力强、稳定性高、不易燃等特点，可替代传统有机溶剂在 湿法冶金中的应用。
低共熔溶剂
低共熔溶剂是由两种或多种化合物组成的混合物，具有较低的熔点，能够有效 地溶解和提取金属。
生物冶金法
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总结词：环保友好
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湿法冶金浸出技术
湿法冶金浸出技术湿法冶金浸出技术是指利用液体介质将金、银、铜、铝等金属元素从矿石或其他固态材料中溶解出来的技术。
这种技术被广泛应用于非铁金属冶炼、稀有金属冶炼、废弃物处理等领域。
湿法冶金浸出技术的基本原理是，在液体介质中，矿石或其他固态材料中的金属元素被化学反应或化学吸附溶解出来。
溶解后的金属离子可通过电解、沉淀、络合、溶解度等方式进一步得到纯金属。
在湿法冶金浸出技术中，液体介质是非常重要的。
常见的液体介质有稀酸、酸、碱等。
这些液体介质中的化学成分与矿物中的金属元素发生反应，从而使金属元素溶解在介质中。
金矿石的化学成分主要是金和硫化铁。
在使用氰化物溶解金矿石时，氰化物在水中形成离子，和金化学反应，生成氰化金离子，溶解在水中。
硫化铁和氰化物反应，生成一氰化化铁离子，通过氧化、水解等方式进行还原。
湿法冶金浸出技术在工业生产中有广泛应用。
在铜冶炼中，氧化和硫化铜矿是主要的原料，其使用浸出法进行处理。
在硫酸亚铁盐中浸出铜矿，则使用的是酸性液体介质。
在稀有金属冶炼中，常使用浸出法处理稀土矿。
湿法冶金浸出技术也被广泛应用于废弃物处理领域。
在锌处理厂，通过浸出法处理废旧电池中的锌，将锌溶解出来。
在废弃电子产品中，含有如金、银、铜等贵金属，通过浸出法可将其溶解并回收。
湿法冶金浸出技术在不同领域具有不同的应用特点和优势。
在非铁金属冶炼领域，该技术可以处理各种类型的非铁矿，如铝土矿、磷灰石、锰矿和钾矿等。
通过浸出法处理非铁矿可以提高矿石回收率，降低运输成本，并减少对自然资源的消耗。
湿法冶金浸出技术的化学反应速度较快，操作过程相对简单，而且可以通过控制液体介质的化学成分，实现精准的物质分离。
在稀有金属冶炼领域，湿法冶金浸出技术已被广泛应用于稀土元素的分离和提纯。
稀土元素由于矿石中的含量极低，因此其提取成本较高。
但通过采用湿法浸出技术，将矿石浸出后，可以将稀土元素与其他金属分离开来，提高浸出效率和提纯效率，从而降低稀土元素的生产成本。
生物冶金技术
生物冶金技术应用现状及发展趋势前言有记载的最早的生物冶金活动是1670 年，在西班牙的矿坑中回收细菌浸出的铜［8］。
1950 年美国开始原生硫化铜矿表外矿生物堆浸试验，并于1958年获得了生物冶金史上第一个专利。
直到1974 年，美国科学家从酸性矿水中分离得到了一种氧化亚铁杆菌。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离出了氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌，并用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能较好的把金属从矿石中溶解出来。
至此，生物冶金技术才开始得到人们的关注并逐渐发展起来目前,世界矿产资源日渐贫杂,资源、能源、环境问题越发引起人们重视,我国矿产资源国家战略地位与日俱增。
随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境污染的加剧,传统的冶金技术面临巨大挑战,寻求更为高效、低能、清洁的绿色资源利用途径成为研究焦点。
根据美国国家研究委员会(NRC) 2001年的研究报告,在未来20年,美国矿业最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有色行业传统的熔炼工艺。
微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。
在自然界，微生物在多种元素的循环当中起着重要作用，地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。
生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺，它不产生二氧化硫，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石。
目前，这种方法仍处于发展之中，它还必须克服自身的一些局限性，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。
摘要生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。
这些微生物被称作适温细菌，大约有0.5~2.0微米长、0.5微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。
这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。