微生物浸矿
ch5-细菌浸矿
硫化物、硫酸亚铁、硫代硫酸盐以及元素硫。
氧化硫硫杆菌为化能自氧菌，它把元
素硫氧化生成硫酸，利用这一反应生成的 能量作为其生活能源，以CO2和氨为原料合 成菌体进行繁殖；氧化铁硫杆菌和氧化铁 杆菌，以Fe3+作为能源在含有矿物盐类强酸 性介质中生长。
浸矿细菌的种类和特性
①氧化亚铁硫杆菌： 该菌在含亚铁的培养基中能将亚铁氧化成高铁。生长条件： pH值1.5~3.5（2.0最佳）。温度16—40℃（30—35℃最佳） ②氧化硫硫杆菌： 该菌的亚铁培养基保持清澈生长条件：pH=1.4~6.0能生 长，但最佳值为pH=2.5~5.8，最适温度为25~30℃。 ③排硫硫杆菌： 该菌靠氧化硫代硫酸盐成硫酸盐获得能量：Na2S2O3 生存条件：pH=4.5~7.8能生长，最佳pH=6.6~7.2，最适 温度：28℃。 ④蚀阴沟硫杆菌： 该菌与氧化硫硫杆菌相类似，但它可以利用硝酸盐或氨离 子作氮源，不能利用亚硝酸盐。
第五章 细菌浸矿
1 概述 2 细菌的生物化学特性 3 细菌浸铀（矿）的基本原理 4 微生物培养基 5 菌种的保藏 6 细菌的驯化培养 7 细菌浸出的影响因素
概
述
利用细菌的生物化学作用进行铀（矿）的 浸出，叫做细菌浸铀（矿），又称细菌冶金、 微生物浸矿等。细菌浸矿是用浸矿微生物将矿 石或精矿中有用组份有选择地转化为可溶化合 物，实现有用组份与杂质的分离，达到回收有 用金属的目的。
16世纪，匈牙利人从矿坑水中回收铜。
1953年，葡萄牙的“镭公司”应用细菌浸 出铀矿石。 19世纪60年代初，中国微生物研究所、核 工业北京化冶院和711矿联合开展了含铀贫 矿细菌浸出试验 。
金属冶炼中的微生物浸取技术
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
微生物浸取技术概述
微生物浸取技术的定义
• 微生物浸取技术：利用微生物及其代谢产物，通过与矿石或废 渣等含金属资源发生相互作用，实现金属提取和富集的一种生 物技术。
微生物浸取技术的原理
01
02
03
微生物吸附
微生物通过细胞表面的吸 附作用，将金属离子吸附 在细胞表面。
微生物浸取技术具有低能耗、低污染、高效率等优点，已成为铜矿资源开发的重 要手段之一。
铀矿的微生物浸取
01
铀矿的微生物浸取是利用某些具 有氧化能力的微生物，将矿石中 的铀氧化成可溶性的铀酸盐，从 而提取出铀。
02
微生物浸取技术对于低品位、难 处理的铀矿资源的开发具有重要 意义，能够降低提取成本和提高 资源利用率。
REPORT
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SUMMARY
金属冶炼中的微生物 浸取技术
汇报人：可编辑
2024-01-06
目录
CONTENTS
• 微生物浸取技术概述 • 微生物在金属冶炼中的作用 • 微生物浸取技术的优势与挑战 • 微生物浸取技术在金属冶炼中的应用
实例 • 未来展望
REPORT
金矿的微生物浸取
金矿的微生物浸取是利用某些具有还 原能力的微生物，将矿石中的金离子 还原成金属金，从而提取出金。
微生物浸取技术对于处理含金量较低 的矿石具有优势，能够实现金的低成 本、高效提取。
REPORT
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ANALYSIS
SUMMAR Y
05
未来展望
提高微生物浸取技术的效率
浸矿微生物选育及鉴定
浸矿微生物选育及鉴定引言浸矿微生物选育及鉴定是一项重要的研究领域，该领域的研究内容主要涉及如何从自然环境中筛选出适宜于浸矿过程的微生物，并通过鉴定和分析微生物的特性，进一步优化浸矿过程，提高浸矿效率。
本文将介绍浸矿微生物选育及鉴定的基本原理、方法和应用。
一、浸矿微生物的基本特性浸矿微生物是一类能够在浸矿过程中起到促进作用的微生物。
这些微生物通常能够利用矿石中的有机物和无机物，进行代谢产物的生成，并释放出酸性物质，从而溶解矿石中的金属元素。
同时，浸矿微生物还具有良好的耐受性和适应性，能够适应较高的温度、酸碱度和重金属浓度等恶劣环境条件。
2.1 野外筛选法野外筛选法是最常用的浸矿微生物选育方法之一。
该方法通过采集不同环境样品，如矿石、土壤、水等，将这些样品接种到含有合适培养基的培养皿中，利用培养条件的调控，筛选出具有浸矿能力的微生物。
这种方法具有简单、经济的优点，但由于样品的复杂性和微生物的不确定性，需要进行大量的筛选和鉴定工作。
2.2 定向选育法定向选育法是一种基于已知浸矿微生物特性的选育方法。
在这种方法中，研究人员首先对目标浸矿微生物的特性进行深入研究，了解其代谢途径、酶系统等信息。
然后，根据这些特性设计合适的培养条件，并通过选育和筛选，获得具有高浸矿效率的微生物。
浸矿微生物鉴定是确定分离出的微生物是否具有浸矿能力的重要步骤。
常用的鉴定方法包括形态学观察、生理生化特性测试、分子生物学分析等。
3.1 形态学观察形态学观察是浸矿微生物鉴定的最基本方法之一。
通过显微镜观察微生物的形态特征，如细胞形状、大小、颜色等，可以初步判断微生物的种类，并与已知的浸矿微生物进行比对。
3.2 生理生化特性测试生理生化特性测试是通过测定微生物的代谢产物、酶活性、生长温度和PH范围等指标，进一步鉴定和比较微生物。
例如，浸矿微生物通常能够产生特殊的酶来溶解矿石，并在酸性环境下生长，这些特性可以通过生化特性测试进行评估。
3.3 分子生物学分析分子生物学分析是一种基于微生物DNA或RNA的鉴定方法。
微生物浸出技术及其研究进展
微生物浸出技术及其研究进展摘要：随着人们生活水平的不断提高，对矿产资源消耗量越来越大，而高品位矿石已近枯竭，开发利用低品位资源已提到议事日程；为此，必须找到一种经济上合理，技术上可行，并且安全环保的回收低品位矿石的方法，以充分利用原先丢弃的废矿或开采低品位的矿床。
目前，原地浸出（穿孔注液，不爆破）、就地浸出（爆破后就地喷液）、堆浸、池浸、搅拌浸出等技术被广泛应用，这些方法都伴随有微生物浸出部份。
在金矿、铜矿、铀矿的开采中，为了充分利用矿产资源和降低经济成本，科研人员利用微生物浸出技术来实现矿产资源的开发，使得微生物浸出技术成为开采金矿、铜矿、铀矿开采的重要技术。
本文在此通过对铜矿中使用的微生物品种的介绍、微生物浸出原理以及微生物浸出效率等进行讨论，并对微生物浸出技术的研究提出作者自己的看法。
关键词：微生物浸出技术；微生物浸出原理；浸出效率；影响因素；研究进展微生物浸出技术中，矿洞的开采环境以及微生物的特性不同，都会导致铜矿回收率的变化，从而影响到微生物的浸出效率。
因此，在使用微生物浸出技术进行铜矿资源的开采时，要保证其达到合适的pH值并满足铜矿的矿浆浓度，保证矿石粒度满足要求，避免粒径过细引起的叠堆。
同时，对加入了微生物的矿石进行充分搅拌，使其在搅拌中与微生物接触，保证微生物浸出过程中氧气和二氧化碳的充足。
目前，我国在研究高效菌种的培育以及高效菌种的散体渗流过程等还存在部分欠缺，为了提高微生物浸矿工艺的高效率，科研人员需要对现有的微生物浸出技术进行改进和完善。
1微生物浸出技术的概述最早的微生物浸出主要用于冶金，因此它还有着一个别称：湿式冶金技术，即通过利用微生物生命活动中的氧化以及还原特性来实现铜矿资源的开采。
在铜矿开采中，使用微生物浸出技术主要是因为微生物可以浸出金属，并对矿石表面的成份产生氧化还原，使其在水溶液中，以另一种形态的方式与原物质进行分离，包括元素沉淀或者离子状态等。
微生物浸出技术最早是被应用于贫矿中对金属的回收，比如铀、铜、金等。
微生物油脂和浸矿
• 对微生物浸矿工艺的研究已从最初的发现 到基本掌握了其生理特性与浸矿机制，以 及培养基、浸出温度、浸出酸度等因素对 细菌生长和浸出的影响规律，初步实现了 对浸矿微生物的监控。
浸矿微生物的种类
• 根据温度范围，在生物冶金过程中起作用 的浸矿菌主要可分为以下3类： （1）嗜中温细菌（Mesophile）。最佳生长 温度30~45℃，主要包括Thiobacillus ferrooxidans（T.f 菌），Thiobacillus thiooxidans（T.t 菌），Leptospirillum ferrooxidans（L.f 菌）。
• 产油微生物的种类
能够生产油脂的微生物有：酵母、霉菌、细菌 和显微藻类等。 其中真核的酵母、霉菌和显微藻类能合成与植 物油组成相似的甘油三酯，而原核的细菌则合成特 殊的脂类。由于细菌产油量低，所以目前的研究主 要集中在显微藻类和真菌上。 酵母和霉菌：主要用于生产富含PUFA的油脂，其生 产的油脂中脂肪酸大多为16和18个碳原子，与许多 植物油脂相似。
（1）扩宽浸矿微生物菌种研究的范围 现阶段，研究的主要对象是中温细菌， 尤其是被广泛应用的氧化亚铁硫杆菌。然而 中等嗜热细菌能在50℃下生长，则有可能被 应用来进行深矿层的就地破碎浸矿。嗜酸 热古细菌是耐高温酶的重要来源，对它们 的研究和应用无疑将开拓酶工业、溶浸采 矿工业的新领域。
（2）运用基因工程对生物浸矿细菌进行改 良分子遗传学近几年的巨大进展，以及新型 的分子生物学手段为遗传工程改良生物浸矿 细菌种群，提高其生长和氧化矿石的速度提 供了前所未有的契机。这个方向的研究必将 是今后几年或几十年浸矿细菌研究的主要方向。
目前所采用的菌大都从自然界分离驯化，存在 浸矿周期长、生长速度慢、氧化能力弱、适应力差 等问题。并且实际浸矿体系中往往含有表面活性剂， 各种重金属离子等，当其含量超过一定浓度，将抑制 细菌生长，甚至造成菌体死亡。此外，还受外界环境 因素响，限制了细菌冶金工艺的进一步工业应用。因 此，从自然界中不断选育新的优良菌株以及用现代生 物技术改良菌种成为生物冶金技术的一个重要领域， 具体加强以下几个方向的研究：
微生物学在浸矿技术中的应用研究
该模型由 Janes 和
, 着重阐述了底物的促进和抑制作用对细菌生长的影响。研究表明, C F e2+ < 56 g/ L 时, 细
菌的生长与浓度成正比, 但 F e2+ 部分用于细菌生长, 部分用于细胞的消耗及维持。 2) 细菌的氧浓度生长动 氧浓度的高低直接影响浸矿菌种的酶活性或菌体数量。当氧浓度偏低时, 细菌处于内源呼吸状
第 27 卷
第3期
武
汉
理
工
大
学
学
报
2005 年 3 月
JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Vol. 27 No. 3 M ar. 2005
微生物学在浸矿技术中的应用研究
汪 1, 2 1 恂 , 龚文琪
( 1. 武汉理工大学资源与环境工程学院 , 武汉 430070; 2. 武汉科技大学城建学院 , 武汉 430070) 摘 要: 叙述了生物浸出常用的多种硫杆菌的基本特征 、 金属硫化物 细菌氧化 机理 、 微 生物浸矿 的动力 学研究 方法及
Abstract:
T he principal character istics of var ious thiobacilli used in bioleaching , their catalysis 、 ox idation mechanism of metal
sulfides、various kinetic models and for mation methods are described in this paper . T he future of bioleaching is discussed. Bi oleaching technolog y distill v aluable metal fr om mine ore by some special micr oorganism. T he leaching index can be reached by 98% , T hrough this biotechnolog y, valuable precious metals can be ex tracted from the low gr ade, complicated and refractor y ore and a w ider marked foreground can be obtained.
微生物浸矿的流程
微生物浸矿的流程微生物浸矿呀，可有意思啦。
一、微生物的选择。
咱得先找对微生物才行呢。
这微生物就像小矿工一样，不同的矿可能需要不同类型的微生物来开采。
比如说呀，有一些嗜酸菌就特别适合去开采那些含硫化物的矿。
为啥呢？因为这些嗜酸菌就喜欢在酸性的环境里捣鼓，而硫化物矿在它们的作用下就容易被分解啦。
这些微生物可不是随便找来的，科学家们可是经过了好多好多的研究和筛选，就像挑选手下最得力的小助手一样。
二、矿石的预处理。
在微生物开始工作之前，矿石也得做个小准备呢。
矿石得被破碎成合适的大小。
你想啊，如果矿石块太大了，微生物小胳膊小腿的怎么能钻进去干活呀？就像你要吃一个大苹果，你得切成小块才能方便吃嘛。
而且有时候还得把矿石放到合适的环境里，让它变得更容易被微生物接近和作用。
这个过程就像是给矿石做个小热身，好让它迎接微生物这群小工人的到来。
三、微生物浸矿的反应过程。
然后呢，微生物就开始大展身手啦。
微生物会和矿石发生各种各样奇妙的反应。
就拿那些嗜酸菌开采硫化物矿来说吧，微生物会通过自身的代谢活动，把硫化物矿里的硫给氧化了。
这个过程就像是微生物在矿石里点了一把小火，把硫元素给慢慢烧出来一样。
在这个过程中，矿石里的有用金属就会被释放出来。
这些微生物可聪明啦，它们在矿石里到处钻来钻去，就像一群勤劳的小蚂蚁，一点点把矿石里的宝藏给挖掘出来。
而且这个反应过程还得在合适的温度、湿度和酸碱度等条件下进行呢。
如果条件不对，微生物可能就会闹小脾气，不好好工作啦。
四、金属的提取。
当微生物把矿石里的金属释放出来以后，咱们就得想办法把这些金属提取出来啦。
这就像是在一堆宝贝里挑出咱们真正想要的东西。
可以通过一些化学的方法，把金属从溶液里分离出来。
比如说，可以加一些试剂，让金属沉淀下来，然后再把沉淀收集起来。
这个过程就像是从淘米水里把米捞出来一样，要小心翼翼的，可不能把宝贝给弄丢了呢。
微生物浸矿就是这么一个充满趣味又神奇的过程。
就像是一场微生物和矿石之间的小战斗，微生物凭借着自己独特的本事，一点点把矿石里的宝藏给掏出来。
【采矿课件】第十二章矿物微生物浸出.doc
第十二章矿物微生物浸出教学大纲要求教学内容本章主要介绍了微生物粉冶金的基本概念，细菌浸矿的作用机理，以及影响细菌浸出的主要因素。
主要内容包括：1．矿物微生物浸出的基本概念2．浸矿微生物种类3．微生的浸出的基本原理4．影响细菌浸出的主要因素教学时间6学时。
教学重点1. 浸矿细菌的培养；2. 微生物浸出的作用机理。
教学难点微生物浸矿的主要作用机制。
教学方法课堂教学为主。
教学要求掌握浸矿微生物培养、筛选方法，微生物浸出的主要作用机制。
讨论微生物冶金方法与传统冶金方法间的优劣。
教学参考书1. 浸矿技术编委会，浸矿技术，北京：原子能出版社，1994.2. 聂树人，索有瑞，难选冶金矿石浸金，北京：地质出版社，1997.3. 童雄，微生物浸矿的理论与实践，北京：冶金工业出版社，1997.4. 杨显万，邱定蕃，湿法冶金，北京：冶金工业出版社，1998.12.1 固结过程的气体力学简单叙述生物冶金和细菌浸出的基本概念和发展状况。
12.2 浸矿微生物教学内容主要内容包括浸矿微生物的种类、来源、生理生态特征，细菌的采集、分离、培养与驯化，细菌生长规律，层透气性的基本概念、透气性变化规律定量描述与影响料层透气性的主要因素。
教学时间2学时。
本节重点微生物的生长规律。
教学方法课堂教学为主。
教学要求了解浸矿细菌的种类、采集、培养、驯化过程，掌握细菌生长的基本规律。
12.3 微生物浸出基本原理教学内容主要内容包括微生物浸出的直接作用说、间接作用说和复合作用说的内涵。
教学时间3学时。
本节重点微生浸矿的三种作用机制。
本节难点不同作用机理之间的差异。
教学方法课堂教学为主。
教学要求熟练掌握微生物浸矿的作用机制。
12.4 细菌浸出影响因素和浸出动力学教学内容主要内容包影响微生物浸出各种因素以及浸出动力学规律。
教学时间2学时。
教学方法课堂教学为主。
教学要求了解微生物浸矿过程影响浸出效率和速度的各种因素。
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绿圆也学着绿长抓着头发撇着嘴，看着手头 密密麻麻的资料。
氧化亚铁硫杆菌： 简称：T. f 应用现状：目前研究最多、最具经济价值的浸矿微生物。 外形尺寸：系短杆菌 分类：化能自养菌,嗜酸性,在pH=118~215溶液中,氧化亚铁硫杆 菌在氧化溶液中Fe2+离子的能力强,比空气自然氧化快1000倍。 生存条件：最适宜的生长温度为20~25℃,中等亲热性,不须外供 有机物质。靠氧化二价铁、元素硫以及还原态的化合物等,来获 得生命过程所需的能量,吸收空气中的CO2, O2以及其无机物,如 铵、钾、钙盐等合成自身的细胞组织,进行自营生长繁殖。
就这样，经过绿长绿圆还有一代代继承他 们意志的小小菌的努力，结合小小菌的国情， 小小菌儿们开始进行了漫长黑暗的菌种选育历 史。
所幸的是，黑暗中光明还是打开了一个豁 口。小小国达到了最初选育的目的，使更多的 小小菌获得可吞食多种矿石物质的技能，并使 他们的适应能力强，活性高并且能生养更多的 这样的小小菌。
诱变育种，这是什么东西。我们随着绿长的视 线看到下面一段话：
取从江西德兴铜矿堆浸 场酸性废水中得到的氧化亚 铁硫杆菌野生型菌株进行亚 硝基胍诱变培养，从图1看出， 亚硝基胍浓度越高，细菌的 致死率越高，然而从图2看出， 在高诱变剂浓度（即高致死 率）下，所得细菌的氧化速 率也越高，氧化活性从 0.16g/(L·h)提高到 0.64g/(L·h)，在原先的基 础上提高了4倍。
小小菌儿们不愁吃穿，生活安逸， 子孙越来越多，胃口越来越大。
然而，幸福的家庭都是 相似的，但不幸的家庭各不 相同。
哪知有一天小小国的草儿不再铺满春天的大地， 花儿不再芬芳夏日的气息，仿佛突然之间光明的 日子划开了一道黑暗的豁口。 日子变得越来越艰难„„
vvvvvvvv题呢！也不知道是 第几亿几百万世的国王和他 同样年轻的智囊团商讨着。
“亚硝基胍又是个什么东西？”绿长抓着自己的 头发，嘴角抽搐地查询着《银河系漫游指南》。
超诱变剂亚硝基胍是一种能与核酸碱基作用的双 功能烷化剂，其活性烷基可取代DNA分子磷酸基 和碱基集团中的活泼氢原子，结果使DNA分子增 加了烷基侧链（烷化作用），从而改变了DNA分 子结构，同时它还能在DNA双链间形成共价键， 这样就阻碍了DNA复制过程中双链的解开，引起 突变。
参考文献 [1] 余水静, 郭燕华, 宋秋华. 微生物选 育技术在生物冶金中的应用进展 [J]. 矿
细胞融合育种： 氧化亚铁硫杆菌等自 养细菌为革兰氏阴性菌,阴性 菌由于细胞壁含脂多糖较多, 难以形成真正的原生质体,阻 碍了细菌的融合。 融合技术的优点是 能将生理差异较大的菌种进行 基因重组。
诱变育种： 1、国外报导了用亚硝基胍诱变氧化亚铁硫杆菌,但对突变体以 后没再做详细报导。2、在国内,张在海等人做了氧化亚铁硫杆 菌的紫外诱变育种初步研究和复合诱变育种研究,诱变出在亚铁 培养基中传代时间缩短近1倍、仅需3h54min的菌株。 基因工程育种： 对氧化亚铁硫杆菌进行基因工程改良的研究已见较多报导,是今 后育种的一个重要方向。 1、在这方面国外报导了通过克隆氧化亚铁硫杆菌NtrA基因补偿 大肠杆菌R54依赖的甲酸水解酶活性的研究;2、国内山东大学生 命科学院也开展了基因工程改造研究,并于1994年报导了异源抗 砷基因在氧化亚铁硫杆菌中获得表达;3、徐海岩等人[31]进一 步报导了利用氧化亚铁硫杆菌抗砷工程菌处理含砷金精矿,获得 了较好的抗砷效果。
“我们也是时候走出去了，”绿 绿长长的一个年轻小小菌在众人安静 时幽幽的开口了。“听说在宇宙深处 一个荒凉的地方有一个神奇的星球— —地球，不如我们去那里看看。”大 臣说完奸诈的轻抬了一下嘴角。
“这怎么行。”一个绿绿圆圆敦 实的小小菌不愿意了，“你这不是要 搞侵略么？！” “怎么能这么说，”绿长不以为 意的摇摇头。“听说那荒凉的地方， 也进化出了很有智慧的高等生物呢， 去过的都说神奇，你不知道这是宇宙 最近流行的工业旅游么！”
各位旅客： 您好。前往“微生小小国” 超震撼 4DMAX科普卡通片的航班即将起航，请系 好安全带，将手机关机。如若有任何不适， 请一定要坚强！
传说在很久很久以前，美 丽而残酷的宇宙中有这样 一个小小国„„
在这小小国上住着一群小小生物， 而在称呼的问题上一直众口难调，所 以我们暂且叫他们小小菌儿。物如其 名，他们个头不大，很单纯，大多喜 爱子孙喜欢群居，还个个都是吃货。
“啊，原来是这样„„”绿长松了一口气。 旁边不停走来走去的绿圆大臣瞪着眼，不知道 绿长明白了些什么„„
绿圆大臣回去，想着这研究比抢劫的难度可谓 是一个天上一个地上。早知道就去它的和平共处五 项原则，抢个三两个星球，够自己活到老也是了。 嘴里虽咒骂着，却也三步并作两步的走到书桌旁， 看着国王给自己的课题：论如何让小小菌更好的消 化吸收小小国丰富的硫化铁矿资源。
以绿长为首的大臣旅行团归来后，小 小国慢慢的慢慢的发生着变化„„
在绿长的桌子上，我们看到他正一脸奸诈的默念 着这样一段话„„
菌种选育方法 1、驯化育种：改变环境，筛选优势种 2、诱变育种：利用物理化学手段诱发基因突变。 3、基因工程育种：通过基因改造或转基因的方法得 到目的工程菌。 4、杂交育种 5、原生质体融合育种
绿圆看着桌子旁边那一小瓶浑浊的液体，想着应该 是要将这小东西的DNA片段研究清楚，再植入到小小国 星球的居民身上去，说不定能行得通。不过首先还是得 使这小东西适应小小国。绿圆边想边在资料上写写画画。
驯化育种： 驯化研究表明氧化亚铁硫杆菌的抗锌能力 是由染色体DNA编码。 接合育种： 分别用银离子和三价砷驯化氧化亚铁硫杆 菌混合菌株后,再培养到既含银又含砷的亚铁液体培养基 中,发现将二者混合培养比单独培养的速度要快,并在这样 的固体培养基上产生更多菌落。 表明氧化亚铁硫杆菌菌株可能存在自然接合作用,基 因库中的基因可在群体中交流;同时表明抗银离子和抗砷 能力由不同的基因系统所编码。