浅述微生物浸矿技术及其发展趋势

本论文将围绕“微生物浸矿”这一核心问题，主要概述微生物浸矿 的作用理论、试验方法和相关工艺过程，以及微生物选矿技术的特点 和发展趋势等内容。
1 浸矿微生物
FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O"15FeSO4+8H2SO4 2.2.2 铋矿物
Bi2S3+6Fe3+"2Bi3++6Fe2++3S 2.3 复合作用理论 指在细菌浸出过程中，既有细菌的直接 作 用 ，又 有 Fe3+氧 化 剂 的 间 接 作 用 ；有 时 以 直 接 作 用 为 主 ，有 时 则 以 间 接 作 用 为主。 这是迄今为止被普遍接受的细菌浸矿机理。
3） 搅拌浸出试验 细菌搅拌浸出通常用于浸出金属硫化物精矿 及难浸金矿或金精矿的细菌预氧化试验研究，这类物料是比较细的矿 粉。 此试验可分为半连续浸出试验、连续浸出试验。 3.2 微生物浸矿工艺过程 3.2.1 按矿石和浸出剂互相接触的关系，微生物浸矿方法可分为：
1）浸出剂在矿石层移动的浸出法 （1 ） 微 生 物 堆 浸 （2 ） 微 生 物 地 浸 （3） 微 生 物 槽 浸 2）矿石颗粒和浸出剂同时移动的浸出法 微生物搅拌浸出 3.2.2 各微生物浸出工艺过程及特点 1）微生物堆浸 微生物堆浸一般多在地面上进行，通常利用斜坡 地形，将矿石堆在不透水的地面，在矿堆表面喷洒细菌浸矿剂浸出，在 低处建集液池收集浸出液。 该工艺的特点是：规模大、浸出时间长，成本低。 2）微生物地浸 又称原地浸出或溶浸采矿，它是通过地面钻孔至 金属矿体，然后由地面注入细菌浸矿剂到矿体中，浸矿剂在多孔金属 矿体中循环，最后经泵将浸出液抽到地面并回收。 3）微生物槽浸 矿石槽浸是一种渗透浸出过程，通常在浸滤池或 者槽中进行，一般用于处理高品位的矿石或精矿。 矿石粒度比堆浸小， 每个浸出槽一次可以装矿数十吨或数百吨， 浸出周期为十天至数百 天。 4） 微生物搅拌浸出 又可分为机械搅拌浸出法、 空气搅拌浸出 法、混合搅拌浸出法（机械加空气搅拌 、液体输送式搅 （下转第 38 页）
2010 年 第 21 期
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○科教前沿○
科技信息
浅述微生物浸矿技术及其发展趋势
李永改 金 萍 张 鹏 （中国矿业大学化工学院 江苏 徐州 221008）
【摘 要】本文综述了浸矿微生物的典型分类和常见种类，概述了微生物浸矿的作用理论、试验方法和工艺过程，提出了微生物选矿的研究 发展方向。
拟优化，生物冶金工程化技术的完善与标准化等； 4.3 生物冶金技术的应用领域方面， 如黄铜矿原矿生 物 堆 浸 技 术 开 发，镍、钴、锌等硫化矿生物浸出技术开发，低温生物堆浸技术研究，异 养菌在煤炭浮选，铝土脱硅、红土镍矿等的应用研究，生物冶金技术在 酸性矿山废水和矿区环境治理等方面的应用等。
［责任编辑：翟成梁］
●ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（上接第 34 页）拌等）。 一般用于处理高品位的矿石或精矿；用于搅拌 浸出的物料一般粒度非常细，浓度比较低。 搅拌过程中还需控制温度，
以免影响细菌生长。
4 生物浸矿技术发展趋势
综合相关文献不难看出，生物浸矿技术具有简单易行、成本低、能 耗少且污染少等特点。 微生物技术在选矿中展示出良好的应用前景， 可以预言，它将改变传统的一些选矿方法和概念，使选矿过程产生一 些根本的变革，并从根本上使传统的选矿方法高技术化。 其未来发展 趋势主要在以下几个方面： 4.1 高 效 浸 矿 菌 种 方 面 ，如 耐 寒 、耐 高 温 、耐 盐 、高 活 性 浸 矿 菌 种 、异 养菌选育与浸矿应用， 浸出过程中微生物生态变化与控制技术研究， 现代分子生物学技术在微生物浸矿中的应用等； 4.2 生物浸出过程基础理论与工程化技术研究方面， 如 浸 出 过 程 中 细菌生长模式研究，浸矿过程氧化机理的深入认识，浸出过程数学模
3 微生物浸矿工艺
3.1 微生物浸矿的实验研究方法 3.1.1 微生物浸矿的典型流程
1.1 典 型 浸 矿 微 生 物 的 分 类 矿 物 生 物 技 术 涉 及 的 微 生 物 很 多 ，在
选冶金工程中典型浸矿微生物分三类：
1.1.1 嗜 温 嗜 酸 菌 。 最 佳 生 长 温 度 30 －45℃ ， 主 要 包 括
木制马车 雕工精美 保存完好 珍贵稀有 根据史料记载，战国时盛行厚葬，视死如生，王侯贵族死后在另一 个极乐世界生活一如从前，衣食住行奢华依旧。 在主椁室的南侧有一座边长约 3.6m 的方形木椁。 这为墓主人陪 葬的车马坑，在坑内我们考古人员惊奇的发现了一辆迄今为止文饰最 为精美、保存最为完好的木质车舆鼓车，该车是战国时期战争中的指 挥车，上面的鼓是指挥用的战鼓，中国文博界数位权威专家研究过淮 安运河村战国墓有关资料后对该墓葬给予了高度评价，并一致认为淮 安运河村战国墓出土的实用木制马车各个构件上精美的文饰填补了 考古史上的一项空白。 然而为什么木质车舆的马车埋藏在地底下 2000 多年却能够那么 完好的保存下来呢？ 因为我们淮安处于平原地区，水位比较高，在空气 中形成了天然的隔氧层，将木质车舆同空气隔开保护起来。 战国墓葬 南边距泊岸北沿仅 1m，如果泊岸位置再南移一点点，这辆埋藏于地下 2000 多年的木雕鼓车也许将永沉堤岸深土之中。 亟待破解的神秘墓主 运河村战国墓尽管早期被盗，但从出土文物来看，墓主人应为统 治一方的诸侯或有着相同身份与地位的人物。 在他死后的极乐世界里 仍是车马逶迤，碑妾随侍，稻谷飘香，显示出一派王侯威仪。 其棺椁的 三重结构、殉人和陪葬的车马、编钟以及陪葬的形式，充分说明了这一 点。 科
Sulfobacillus acidophilus 等。
1.1.3 极 端 嗜 热 嗜 酸 菌 。 最 佳 生 长 温 度 60－85℃ ， 包 括 Sulfolobus
acidocaldarius，Sulfolobus solfataricus 及 Acidianus brierleyi 等。
1.2 常见浸矿微生物
布赖尔利叶硫球菌
55-80 1.0-5.1 球形
好氧、化能自养、革兰 氏阴性菌，不可动
嗜热硫氧化菌
20-60
1.1-5.0 杆状
好氧、化能自养、革兰 氏阳性菌
2 微生物浸出基本原理
2.1 直接作用理论 指在有水、空气存在的情况下，细菌与 矿 物 表 面 接触， 将金属硫化物氧化为酸溶性的二价金属离子和硫化物的原子 团。 在没有细菌的作用时这一氧化作用只是热力学上可行，十分缓慢 而不具实用价值，由于细菌的参与使这一过程加快。 如： 2.1.1 黄铁矿
【关键词】生物浸矿；试验方法；工艺过程；发展趋势
生物技术在矿物工程的应用虽然有了数十年的历史，但真正引起 人们的重视却是近十来年的事。 20 世纪 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。
3.1.2 微生物浸矿的实验室研究方法 1）摇瓶试验 它是一种分批培养方法。 在反应器中一次性加入培
养基，然后接种并在一定条件下培养，浸出过程不再加任何物料，浸出 结束后放出培养液处理。
2）微生物柱浸试验 无论浸出介质是否循环，柱浸可作为地浸、 堆浸的实验室模拟。 浸柱直径应大于矿石颗粒直径的 10 倍，浸柱高度 至少应该是柱直径的 5 倍。
Acidithiobacillus
ferrooxidans ，Acidithiobacillus
thiooxidans ，
Leptospirillum ferrooxidans 等。
1.1.2 中 等 嗜 热 嗜 酸 菌 。 最 佳 生 长 温 度 45 －55℃ ， 主 要 有
Acidimicrobium ferrooxidans，Sulfobacillus thermosulfidooxidans，
【关键词】运河；古墓
2004 年 7 月 7 日清晨， 京杭大运河一如平常 静 静 地 流 淌 着 。 此 时，在江苏省清浦区清安乡运河村境内，大运河两淮段三改二航道整 治工程的工地上，挖掘机正在紧张地工作着，在挖掘 到 距 地 表 10m 左 右深度时，突然，铲斗下的黄色土层变成了灰黑色。 再往下挖，一块块 棺木板和陶罐露出，挖土机驾驶员做梦也没想到，江苏省建国以来规 模最大、结构最为奇特的战国时期楚国墓葬的神秘面纱被他悄然揭开 了。
主椁室清理完后专家们痛惜的发现主棺、陪葬棺以及回廊上都有 盗洞？ 大家的心一下子都凉了，就在大家深感失望的时候，考古队员意 外地发现，在主椁室西墙外尚有一具陪葬棺没有被盗扰。 因此，大家把 唯一的希望有寄托在这具大棺材上。
烈日炎炎的墓地现场，深埋在地下的棺内景象令所有人充满着期 待。 8 月 12 日清晨 6 点，考古人员伴随着晨曦打开了主棺室西侧的陪 葬棺棺盖，随即一股青纱般的水气袅袅飘出，一棺清水和一具完好的 人骨架出现在大家眼前，然而在考古人员清理见底时，却发现无任何 随葬器物，惟见数道藤条缠绕在她那整洁的骨骸上，整具骨骸保存完 好，还保持着当时下葬时的形态。 经省古人类专家鉴定，据其头骨与肢 骨模拟复原，这是一二十五、六岁的年轻女性，该女子生前是一个五官 俊秀、体态优美的丽人。然而，这位丽人为何被藤条缠身？又为何“身无 分文”伴主千年呢？ 一位考古发掘者作出这样的猜想：此墓主人生前地 位显赫，婢妾成群。 他平日最宠爱这位丽人，虽然倍受主人的喜欢，但 因身份低微，不能改变自己奴婢的身份。 由于受宠，反而遭来老夫人的 忌恨。 官人健在，尚得庇护，丈夫一死，凶残毕露，小女子立马上了殉葬 人员的黑名单，就在墓主人下葬的前夕，在老夫人的指令下，强行将她
表 1 常见浸矿微生物及其特性
微生物名称
生长温度 PH 值 形态
生理学特性