矿物的化学与生物处理
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镍矿资源现状和生物浸出工艺
国家或地区
澳大利亚 巴西 加拿大 中国 古巴 印尼
新喀里多尼亚 菲律宾 俄罗斯 南非 总计
储量
370 67 530 370 550 320 450 41 660 250 4000
1997年
位次 占世界比重(%) 储量
5
9.3
2200
10
1.7
67
3
13.3
520
5
9.3
360
2
13.8
560
6
8
320
镍矿资源现状和生物浸出工艺
小组成员：谭宇轩、邱紫铂、 叶茂青、方利强
1 资源现状
1.1 概况
镍虽然属于小金属品种系列，但是它的重要性 却日益提高，目前已成为发展现代航空工业、国防 工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系 不可缺少的金属。
1.2 世界资源现状
2000年-2009年，世界镍矿金属年均产量近达130万吨，镍储量却 持续增长，2009年度高达6700万吨、比上年增长4.7%；与此对应，资 源储量静态保障能力也从35年上升至43年。这揭示着：世界镍资源比 较丰富，供应保障能力总体向好（图1）。
Hale Waihona Puke 间接作用复合作用细菌浸矿复合作用 理论是指在细菌浸矿过程 中，既有细菌直接作用， 又有通过Fe3+氧化的间 接作用;有时以直接作用 为主，有时则以间接作用 为主，两种作用都不排
除。
以镍黄铁矿为例,发生如下反应： (Ni,Fe)9S8+23O2+14H2SO4→9NiSO4+4Fe2(SO4)3+14H2O (Ni,Fe)9S8+18 Fe2(SO4)3→19NiSO4+45FeSO4+8S 4FeSO4+O2+2H2SO4→12Fe(SO4)3+2H2O
化学选矿
1.化学选矿：所谓化学选矿是基于矿物组分的化学性质的差异，利用化学方法改变矿物的性质，使目标组分或杂质组分选择性地溶于浸出溶剂中，从而达到分离的目的。
化学选矿广泛地用于处理各种难选的黑色金属、有色金属、贵金属和非金属矿产资源的开发。
2.化学选矿与物理选矿的区别重选、浮选、磁选、电选等都是在没有改变矿物化学组成的情况下进行的。
化学选矿改变矿物化学组成的情况下进行的。
化学选矿需要消耗大量的化学试剂。
3.化学选矿的主要过程：答法：①原料准备阶段→物料分解阶段→产品的制取阶段②焙烧→浸出→固液分离→净液→产品制取固液分离采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出矿浆，以便获得供后续作业处理的澄清液或固体物料。
机械：浓缩机（池）、过（压）滤机、离心机、水力旋流器。
1. 焙烧是在适宜的气氛和低于物料熔点的温度条件下，使矿物原料中的目的组分矿物发生物理和化学变化的工艺过程。
该过程通常是作为选矿准备作业，以使目的组分转变为易浸出或易于物理分选的形态。
2. 根据焙烧在化学选矿过程中的作用和其主要化学反应性质可分为：还原焙烧；氧化焙烧；氯化焙烧；氯化离析；加盐焙烧；煅烧。
3. 还原焙烧金属氧化物矿石等在还原剂作用下的焙烧。
目的在于将物料还原为较低价的氧化物或金属，以便于分离和富集，如镍矿石还原成金属后利于浸出；贫赤铁矿还原为磁铁矿石可以磁选富集。
5. 氧化焙烧利用空气中氧与硫化矿作用，将金属硫化物在空气中焙烧成金属氧化物或硫酸盐，或将低价氧化物转变为高价氧化物，有时还可脱去挥发性物质，如砷、锑、硒等。
铜的硫酸化焙烧应该温度低于650℃，氧化焙烧要高于650 ℃。
氧化焙烧温度应高于相应硫化物的着火温度，而硫化物的着火温度与其粒度有关。
实践中焙烧温度常常波动于580~850℃，一般不超过900 ℃6氯化焙烧：在氯化剂存在的条件下，焙烧矿石、精矿、冶金过程的中间产品，使其中某些金属氧化物、硫化物转化为氯化物的过程。
7. 煅烧在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程称为煅烧。
生态环境矿物功能材料
背景
目前，生态环境材料已经成为了全球材料科学领域的研究热点之一。然而， 生态环境材料在发展过程中也面临着许多问题，如技术难度大、成本高、推广困 难等。因此，进一步推动生态环境材料的研究和应用，对于解决环境问题、促进 可持续发展具有重要意义。
主题1：生态环境材料的基本概 念和特点
主题1：生态环境材料的基本概念和特点
谢谢观看
1、生态环境矿物功能材料的主要功能和特点
(4)生物功能材料：主要包括生物活性矿物，如生物玻璃、生物陶瓷等。这些 材料具有良好的生物相容性和活性，可用于生物医学工程、药物载体等领域。
2、生态环境矿物功能材料的制 备方法、选择依据和优缺点
2、生态环境矿物功能材料的制备方法、选择依据和优缺点
(1)制备方法：主要包括物理法、化学法和生物法。物理法包括机械研磨、热 处理等；化学法包括溶胶-凝胶法、水热法等；生物法则利用微生物或植物提取 物进行合成。
(2)环境监测：生态环境矿物功能材料可应用于环境监测领域，如利用磁性矿 物和生物活性矿物等建立环境传感器，实时监测环境中的有害物质。
3、生态环境矿物功能材料的应用领域和实例
(3)能源开发：生态环境矿物功能材料在能源开发领域也有广泛应用，如利用 光功能材料和电功能材料开发太阳能电池和超级电容器等。
3、生态环境矿物功能材料的应用领域和例
背景
背景
生态环境矿物功能材料是指具有特定物理、化学、生物性能的天然或人工矿 物材料，能在生态环境中发挥重要作用。这些材料在环境保护、资源开发、能源 利用及医药卫生等领域具有广泛应用前景。
正文
1、生态环境矿物功能材料的主 要功能和特点
1、生态环境矿物功能材料的主要功能和特点
(1)光功能材料：主要包括各种荧光矿物，如稀土元素掺杂的荧光矿物。这些 材料具有独特的光学性质，可用于光催化降解有机物、光能转化等领域。
矿石提炼过程中的废弃物处理
对生态的危害
污染土壤：废弃物中的重金属等有 害物质会污染土壤，影响植物生长 和生物多样性
污染水源：废弃物中的有害物质会 污染水源，影响水质和生物生存
污染空气：废弃物中的有害物质会 污染空气，影响空气质量和人体健 康
破坏生态平衡：废弃物中的有害 物质会破坏生态平衡，影响生物 多样性和生态系统的稳定性
废弃物热泵技术
矿石提炼废弃物 处理的技术发展
新技术的研发与应用
生物技术：利用微生物降解矿石提炼废弃物 化学技术：利用化学反应将废弃物转化为无害物质 物理技术：利用物理方法分离、浓缩废弃物 综合技术：结合多种技术，提高废弃物处理效率和效果
技术发展的趋势与展望
绿色环保：采用环保技术，减少对环境 的污染
矿石提炼废弃物 的危害
对环境的危害
污染土壤：矿石提炼废弃 物中含有重金属等有害物 质，长期积累会导致土壤
污染
污染水源：矿石提炼废弃 物中的有害物质会渗入地
下水，导致水质恶化
污染空气：矿石提炼废弃 物中的有害物质会挥发到
空气中，影响空气质量
破坏生态：矿石提炼废弃 物中的有害物质会破坏生 态系统，影响生物多样性
矿石提炼废弃物 的处理方式
物理处理法
破碎法：将矿石破碎成小颗粒，便于后续处 理
筛分法：将矿石颗粒按大小进行筛分，便于 后续处理
磁选法：利用磁性原理，将矿石中的磁性物 质分离出来
浮选法：利用浮力原理，将矿石中的非磁性 物质分离出来
重选法：利用重力原理，将矿石中的重物质 分离出来
化学处理法：利用化学反应原理，将矿石中 的有害物质转化为无害物质
对人类健康的危害
矿石提炼废弃物中含有重 金属元素，如铅、汞、镉 等，这些元素对人体健康
矿产资源的化学利用
化学利用的应用领域
冶金工业：提取金属元素，如铁、铜、铝等
化学工业：生产化学肥料、农药、医药等
能源工业：煤炭、石油、天然气等能源的利用
建筑材料：水泥、玻璃、陶瓷等建筑材料的生产
环境保护：废水处理、废气净化、固体废物处理等
矿产资源的主要化学利用方式
3
金属矿的化学利用
Hale Waihona Puke 火法冶金：通过高温反应，将金属从矿石中提取出来
化学利用可能产生有害物质，如重金属、有毒气体等
推广绿色化学，减少对环境的负面影响
未来矿产资源化学利用的发展趋势和挑战
5
发展趋势
绿色化学：减少环境污染，提高资源利用率
纳米技术：提高矿产资源的利用效率和性能
生物技术：利用生物技术提高矿产资源的提取和利用效率
智能化：利用人工智能和大数据技术提高矿产资源的勘探和开采效率
矿产资源的化学利用
汇报人：
目录
01
矿产资源概述
02
矿产资源的化学利用原理
03
矿产资源的主要化学利用方式
04
化学利用的优缺点及对环境的影响
05
未来矿产资源化学利用的发展趋势和挑战
矿产资源概述
1
矿产资源的定义和分类
矿产资源的重要性
矿产资源是工业生产的基础，广泛应用于各个领域
矿产资源的稀缺性，决定了其不可替代的地位
石油和天然气的化学利用：通过化学反应，将石油和天然气转化为各种化工原料和燃料，如汽油、柴油、航空煤油等。
化学利用的优缺点及对环境的影响
4
化学利用的优点
提高矿产资源的利用率
减少废弃物的产生
降低环境污染
促进经济发展
化学利用的缺点
添加标题
冶金工业：提取金属元素，如铁、铜、铝等
化学工业：生产化学肥料、农药、医药等
能源工业：煤炭、石油、天然气等能源的利用
建筑材料：水泥、玻璃、陶瓷等建筑材料的生产
环境保护：废水处理、废气净化、固体废物处理等
矿产资源的主要化学利用方式
3
金属矿的化学利用
Hale Waihona Puke 火法冶金：通过高温反应，将金属从矿石中提取出来
化学利用可能产生有害物质，如重金属、有毒气体等
推广绿色化学，减少对环境的负面影响
未来矿产资源化学利用的发展趋势和挑战
5
发展趋势
绿色化学：减少环境污染，提高资源利用率
纳米技术：提高矿产资源的利用效率和性能
生物技术：利用生物技术提高矿产资源的提取和利用效率
智能化：利用人工智能和大数据技术提高矿产资源的勘探和开采效率
矿产资源的化学利用
汇报人：
目录
01
矿产资源概述
02
矿产资源的化学利用原理
03
矿产资源的主要化学利用方式
04
化学利用的优缺点及对环境的影响
05
未来矿产资源化学利用的发展趋势和挑战
矿产资源概述
1
矿产资源的定义和分类
矿产资源的重要性
矿产资源是工业生产的基础，广泛应用于各个领域
矿产资源的稀缺性，决定了其不可替代的地位
石油和天然气的化学利用：通过化学反应，将石油和天然气转化为各种化工原料和燃料，如汽油、柴油、航空煤油等。
化学利用的优缺点及对环境的影响
4
化学利用的优点
提高矿产资源的利用率
减少废弃物的产生
降低环境污染
促进经济发展
化学利用的缺点
添加标题
《矿物材料》课件
矿物材料的性质
01
02
03
物理性质
矿物材料的物理性质包括 硬度、密度、熔点、热膨 胀系数等。
化学性质
矿物材料的化学性质包括 稳定性、抗氧化性、耐腐 蚀性等。
力学性质
矿物材料的力学性质包括 抗压强度、抗拉强度、抗 弯强度等。
矿物材料的应用领域
建筑行业
陶瓷工业
耐火材料
冶金工业
用于制造水泥、混凝土 、砖瓦等建筑材料。
制备技术的发展趋势
绿色环保
智能化制造
随着环保意识的提高，矿物材料的制 备技术越来越注重环保和可持续发展 ，减少对环境的污染和资源的浪费。
随着智能化技术的发展，矿物材料的 制备技术将越来越智能化，实现自动 化、数字化、智能化的生产和管理。
高性能化
随着科技的发展，对矿物材料性能的 要求越来越高，需要不断探索新的制 备技术，提高材料的性能和可靠性。
《矿物材料》ppt课件
录
• 矿物材料概述 • 常见矿物材料介绍 • 矿物材料的制备技术 • 矿物材料的应用案例 • 矿物材料的未来展望
01
矿物材料概述
定义与分类
定义
矿物材料是由天然矿物经过加工 或未经加工而得到的，具有特定 物理和化学性质的物质。
分类
根据矿物材料的性质和应用，可 以分为陶瓷、玻璃、水泥、耐火 材料等。
熔融法
将矿物材料加热至熔融状态，然后进行冷却凝固，形成所需 形状和性能的制品。该方法适用于制备玻璃、陶瓷等材料。
现代制备方法
化学气相沉积法
利用化学反应产生气体，在一定条件下沉积在基体上形成薄膜或涂层。该方法 制备的制品具有高纯度、高致密度的特点，适用于制备高性能薄膜和涂层。
溶胶-凝胶法
生物选矿技术第七章
• 浸出过程操作温度40℃左右，使用插入式螺旋冷 却管。 • 矿浆pH控制在1.6-1.8之间。 • 浸出槽都采用机械搅拌并充入空气。 • 充气充足以保持溶液中足够的二氧化碳及氧，溶 液中氧含量不低于1.5ppm。 • 按负荷要求，能够设计充分充气搅拌的最大槽尺 寸为士880m3。 • 采用轴流型搅拌器，耗能低。 • 整个生产过程采用计算机控制，所有装臵露天。
• 金的表面在氰化物溶液中逐渐地由表及里地溶解。 溶液中氧的浓度与金的溶解速度有关。金的溶解 速度随氧浓度上升而增大，采用富氧溶液或高压 充气氰化可以强化金的溶解。 • 氰化试剂溶解金银的能力为：氰化铵＞氰化钙＞ 氰化钠＞氰化钾。氰化钾的价格最贵，目前多数 使用氰化钠。氰化物的耗量取决于物料性质和操 作因素，常为理论量的20-200倍.
七、硫脲法浸金
• 硫脲又名硫化尿素，分子式为SCN2H4，白色具光泽 菱形六面体，味苦，密度为1.405克／厘米，易溶 于水，水溶液呈中性。硫脲毒性小。无腐蚀性对人 体无损害。结构式为： • NH2 • S=C <
• NH2
• 在氧化剂存在下，金呈Au(SCN2H4)2+络合阳离子形 态转入硫脲酸性液中。 • 硫脲溶金是电化学腐蚀过程，其他化学方程式可以 用下式表示： • Au＋2SCN2H4 = Au(SCN2H4)2+＋e
• 此法虽是一种成熟的工业方法，但是焙烧过程 生成As2O3和S02，造成严重的环境污染。而且， 焙烧还生成不挥发的砷酸盐及砷化物，使As不 能完全脱除。Au被易熔的Fe和As的化合物包裹 而钝化，氰化处理含Fe焙砂时也达不到高的回 收率，要溶解钝化膜需要进行碱性或酸性浸出， 再磨碎、浮选等附加作业。
• 在南非，Getunin集团公司经过20余年努力，研究 开发了Genmin BI0X工艺，1984年开始中试，1986 年成功应用于南非菲尔维(Fairview)金矿山细菌 处理厂，实现了难处理金矿石细菌氧化预处理方 法在世界上的首次工业应用。 • 随后，巴西的桑本托(SaoBento)、澳大利亚的维 鲁纳(Wiluna)、澳大利亚的哈伯拉兹 (HarbourLights)、澳大利亚的犹安米和肯尼亚加 纳的阿散蒂(Ashanti)等十几家金矿山开始了生物 浸出方法的中试或投产，其中加纳的阿散蒂规模 最大。它处理的矿石是含碳质的硫化物金矿石， 直接氰化金浸出率仅5%-40%，细菌氧化预处理后 的氰化金浸出率可提高到94%以上。
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。
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微生物浸出（把有价金属从矿石中浸出）、微生物氧化（氧化某些矿 物，使包裹在其中的贵金属暴露）。
1 浸矿微生物
➢ 典型浸矿微生物的发现史
1947年，Hinkle与Colmer从酸性矿坑水中分离thiobacillus ferrooxidans
1954年，Bayer与Back在铜矿矿坑水中发现了氧化亚铁硫杆菌与氧 化硫硫杆菌(thiobacillus thioxidans),实验室试验结果表明氧化亚铁 硫杆菌能浸出各种硫化铜矿与辉钼矿。
3）复合作用理论
是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。
u rx umaxcs cx ks cs
qs
rs cx
umaxcs Ysx (ks cs )
Cs——最大比生长率（l/h）；Cx——细胞浓度（mol/L）；u——比生长速率(L/h)； Umax——最大比生长速率(L/h)；ks——培养基饱和常数(mol/L)； rx——细胞生长速率(mol C/L/h)；rs——底物消耗速率(mol S/L/h)； qs——细胞底物比消耗速率(mol S/mol C/h)；Ysx——底物生长得率(mol C/mol S)；
矿物的生物与化学处理
前言
第一章 矿物化学处理
一、矿物的化学处理 二、煤炭的化学脱灰 三、煤炭化学脱硫
第二章 矿物生物处理
一、生物冶金技术 二、煤炭生物脱硫
一、生物冶金技术
生物冶金？生物选矿？资源微生物技术？
综合运用地质（矿床学、矿石学、矿物学）、生物（微生物）和矿物 加工技术等领域的跨学科研究。
极端嗜热嗜酸菌 嗜温嗜酸菌
➢ 浸矿微生物的鉴定
浸矿微生物的鉴定采用多相分类方法
即：从形态学、生理生化特性、细胞化学组分、免疫学 与分子生物学上加以区分鉴定和描述，继而综合各项鉴定结 果确定菌株的归属。
分子生物学手段是目前细菌鉴定分类中极其重要 的一类研究方法
它主要包括：16S rRNA基因序列分析 、PCR-DGGE技术、 DNA G+C含量测定和DNA/DNA杂交、DNA探针分析等等
caldus
➢ 典型浸矿微生物分类
嗜温嗜酸菌
最佳生长温度30－45℃，主要包括Acidithiobacillus
ferrooxidans，Acidithiobacillus thiooxidans，Leptospirillum ferrooxidans
中等嗜热嗜酸菌
最佳生长温度45－55℃，主要有Acidimicrobium ferrooxidans，
Sulfobacillus thermosulfidooxidans，Sulfobacillus acidophilus
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
2FeS27O2 2H2O 细菌 2FeSO4 2H2SO4 4FeSO4 O2 2H2SO4 细菌 2Fe2 (SO4 )3 2H2O
（2）黄铜矿 CuFeS2 4O2 细菌 CuSO4 FeSO4
（3）辉钼矿
MoS2 3O2 2H2O 细菌 H2MoSO4 H2SO4
（4）稀有金属镓和锗的硫化矿
FeS2 7Fe2 (SO4 )3 8H 2O 15FeSO4 8H 2 SO4
（2）铀矿物
UO2 Fe2 (SO4 )3 UO2 SO4 2FeSO4 （3）铋矿物
Bi2 S3 6Fe3 2Bi 3 6Fe 2 3S （4）铜矿物
Cu2S 2Fe2 (SO4 )3 2CuSO4 4FeSO4 S CuFeS2 2Fe2 (SO4 )3 CuSO4 5FeSO4 2S
பைடு நூலகம்
➢ 浸矿微生物代谢系统
不同细菌具有不同的氧化系统，以A.f 菌研究最多，其氧化系 统表述如下：
铁氧化系统
硫氧化系统
Fe2+＋1/4O2＋H+ 细菌 Fe3+＋1/2H2O
2S0＋2H2O＋3O2 细菌 2H2SO4
➢ 浸矿微生物生长动力学
最早的细菌的铁氧化生长动力学模型是由Lawson和Lacey建 立的，其方程式表述如下：
目前已发展出以Fe浓度、氧浓度等为限制性影响因素的各种 生长动力学模型，但多集中在铁氧化类细菌；对硫氧化类细 菌的生长动力学模型描述较少
2 矿物－微生物作用
1）直接作用理论 是指在有水、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：（1）黄铁矿
模拟自然界氧化成矿的基础上，对某些难处理或低品位矿石进行生物 氧化处理，变缓慢的自然成矿过程为快速的人工选冶过程。
微生物指所有形体微小的、单细胞和个体结构简单的多细胞的、甚至 没有细胞结构的低等生物的统一称谓。
微生物参与了碳、氮、硫、硅、铁、锰等元素的循环，自然界中有 67种元素在自然界的分布与微生物有关。
1972年，从美国矿床中分离出Leptospirillum ferrooxidans 1973年，Briereyetal分离出极端嗜热嗜酸菌Sufolobus
acidocaldarius 1976年，Golovacheva R.S等分离出中等嗜热嗜酸菌Sulfobacillus
thermosulfooxidans 1994年，Hallberg K.B分离出中等嗜热嗜酸菌Acidithiobacillus
Ga2 S3 6O2 细菌 Ga2 (SO4 )3 Ge2 S3 6O2 细菌 Ge2 (SO4 )3
2）间接作用理论 在多金属的硫化矿床中，通常含有黄铁矿，在有细 菌的条件下，可以被快速氧化，生成硫酸铁。 硫酸铁是一种高效金属矿物氧化剂和浸出剂，其它 金属矿物都可以被其浸出。 凡是利用Fe3+为氧化剂的金属矿物的浸出，都是间 接浸出。如：（1）黄铁矿
1 浸矿微生物
➢ 典型浸矿微生物的发现史
1947年，Hinkle与Colmer从酸性矿坑水中分离thiobacillus ferrooxidans
1954年，Bayer与Back在铜矿矿坑水中发现了氧化亚铁硫杆菌与氧 化硫硫杆菌(thiobacillus thioxidans),实验室试验结果表明氧化亚铁 硫杆菌能浸出各种硫化铜矿与辉钼矿。
3）复合作用理论
是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。
u rx umaxcs cx ks cs
qs
rs cx
umaxcs Ysx (ks cs )
Cs——最大比生长率（l/h）；Cx——细胞浓度（mol/L）；u——比生长速率(L/h)； Umax——最大比生长速率(L/h)；ks——培养基饱和常数(mol/L)； rx——细胞生长速率(mol C/L/h)；rs——底物消耗速率(mol S/L/h)； qs——细胞底物比消耗速率(mol S/mol C/h)；Ysx——底物生长得率(mol C/mol S)；
矿物的生物与化学处理
前言
第一章 矿物化学处理
一、矿物的化学处理 二、煤炭的化学脱灰 三、煤炭化学脱硫
第二章 矿物生物处理
一、生物冶金技术 二、煤炭生物脱硫
一、生物冶金技术
生物冶金？生物选矿？资源微生物技术？
综合运用地质（矿床学、矿石学、矿物学）、生物（微生物）和矿物 加工技术等领域的跨学科研究。
极端嗜热嗜酸菌 嗜温嗜酸菌
➢ 浸矿微生物的鉴定
浸矿微生物的鉴定采用多相分类方法
即：从形态学、生理生化特性、细胞化学组分、免疫学 与分子生物学上加以区分鉴定和描述，继而综合各项鉴定结 果确定菌株的归属。
分子生物学手段是目前细菌鉴定分类中极其重要 的一类研究方法
它主要包括：16S rRNA基因序列分析 、PCR-DGGE技术、 DNA G+C含量测定和DNA/DNA杂交、DNA探针分析等等
caldus
➢ 典型浸矿微生物分类
嗜温嗜酸菌
最佳生长温度30－45℃，主要包括Acidithiobacillus
ferrooxidans，Acidithiobacillus thiooxidans，Leptospirillum ferrooxidans
中等嗜热嗜酸菌
最佳生长温度45－55℃，主要有Acidimicrobium ferrooxidans，
Sulfobacillus thermosulfidooxidans，Sulfobacillus acidophilus
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
2FeS27O2 2H2O 细菌 2FeSO4 2H2SO4 4FeSO4 O2 2H2SO4 细菌 2Fe2 (SO4 )3 2H2O
（2）黄铜矿 CuFeS2 4O2 细菌 CuSO4 FeSO4
（3）辉钼矿
MoS2 3O2 2H2O 细菌 H2MoSO4 H2SO4
（4）稀有金属镓和锗的硫化矿
FeS2 7Fe2 (SO4 )3 8H 2O 15FeSO4 8H 2 SO4
（2）铀矿物
UO2 Fe2 (SO4 )3 UO2 SO4 2FeSO4 （3）铋矿物
Bi2 S3 6Fe3 2Bi 3 6Fe 2 3S （4）铜矿物
Cu2S 2Fe2 (SO4 )3 2CuSO4 4FeSO4 S CuFeS2 2Fe2 (SO4 )3 CuSO4 5FeSO4 2S
பைடு நூலகம்
➢ 浸矿微生物代谢系统
不同细菌具有不同的氧化系统，以A.f 菌研究最多，其氧化系 统表述如下：
铁氧化系统
硫氧化系统
Fe2+＋1/4O2＋H+ 细菌 Fe3+＋1/2H2O
2S0＋2H2O＋3O2 细菌 2H2SO4
➢ 浸矿微生物生长动力学
最早的细菌的铁氧化生长动力学模型是由Lawson和Lacey建 立的，其方程式表述如下：
目前已发展出以Fe浓度、氧浓度等为限制性影响因素的各种 生长动力学模型，但多集中在铁氧化类细菌；对硫氧化类细 菌的生长动力学模型描述较少
2 矿物－微生物作用
1）直接作用理论 是指在有水、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：（1）黄铁矿
模拟自然界氧化成矿的基础上，对某些难处理或低品位矿石进行生物 氧化处理，变缓慢的自然成矿过程为快速的人工选冶过程。
微生物指所有形体微小的、单细胞和个体结构简单的多细胞的、甚至 没有细胞结构的低等生物的统一称谓。
微生物参与了碳、氮、硫、硅、铁、锰等元素的循环，自然界中有 67种元素在自然界的分布与微生物有关。
1972年，从美国矿床中分离出Leptospirillum ferrooxidans 1973年，Briereyetal分离出极端嗜热嗜酸菌Sufolobus
acidocaldarius 1976年，Golovacheva R.S等分离出中等嗜热嗜酸菌Sulfobacillus
thermosulfooxidans 1994年，Hallberg K.B分离出中等嗜热嗜酸菌Acidithiobacillus
Ga2 S3 6O2 细菌 Ga2 (SO4 )3 Ge2 S3 6O2 细菌 Ge2 (SO4 )3
2）间接作用理论 在多金属的硫化矿床中，通常含有黄铁矿，在有细 菌的条件下，可以被快速氧化，生成硫酸铁。 硫酸铁是一种高效金属矿物氧化剂和浸出剂，其它 金属矿物都可以被其浸出。 凡是利用Fe3+为氧化剂的金属矿物的浸出，都是间 接浸出。如：（1）黄铁矿