细菌浸出
硫化铜矿细菌浸出理论基础2
8.2.2.4 黄铜矿细菌浸出的一些规律
M．Boon与J．J．Heijnen分析总结了1970～1992年间发 表的关于黄铜矿细菌浸出的24篇文献，提出了关于黄 铜矿浸出的以下结论： (1)在排除扩散控制的条件下，黄铜矿细菌浸出的速率常 数明显地大于化学浸出的速率常数，前者为后者的5～ 10倍。 (2)在生成铁矾的情况下，细菌浸出与化学浸出的速率相 同，明显地低于无铁矾生成时的细菌浸出速率。 (3)细菌浸出速率随矿石粒度下降而上升
3、斑铜矿 、
34．5 78．9 63．3 66．4 52．1 57．7 － 23．3 48．3 －
正方 斜方 正方 六方 等轴 等轴 等轴 斜方 斜方 等轴
辉铜矿（ 1、辉铜矿（Cu2s） 在硫化矿的氧化浸出中辉铜矿有其独 特之处。 (1)浸出分两步进行。
(2)从 Cu s到CuS之间生成一系列非计 量化学的Cu—S固溶体的中间产物。 Koch测绘了用Cu2s薄膜做成的电极的 开路电位与Cu2s—CuS之间铜含量的 — 关系线，示于图7—4。线上的平台 — 对应一两相区间，而电位急剧上升 则标志成分的变化。
（5） 表面固态产物膜 ）
在各种硫化矿中黄铜矿属于较难浸出 的，其原因归结于在黄铜矿的表面随反 应的进行生成了固态产物层覆盖于矿粒 表面从而阻碍了反应的进一步进行。但 这一固态产物层是何物则有三种不同的 观点。一是铁矾层观点 ，二是元素硫层 观点 ， 三是铜蓝层观点
2 、黄铜矿
（1）黄铜矿的晶体结构
(8)用氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿(在35℃下)，加 Ag＋作催化剂，12天铜浸出率为80％，而不加 Ag＋时仅为25％。用高温细菌在68℃下浸出 Ag+没有明显的催化作用。这两种温度下有两 种不同的作用机理，35℃下的浸出，在黄铜矿 表面生成了Ag2S，而在68℃下浸出时在黄铜矿 表面生成了金属银的薄膜。
细菌浸出的方法
细菌浸出利用微生物及其代谢产物作浸出药剂，氧化、溶浸矿物原料中的组分的浸出工艺称为细菌浸出或称生物浸出。
生物技术在在冶金工业中与传统技术相比，具有对环境友好、资源利用率高，尤其适用于低品位复杂矿、难选难分离矿和硫化矿精矿有价金属的提取富集。
在矿产资源面临贫、杂、细，资源日趋减少，环境问题日益突出，绿色环保日显重要的今天，生物技术成为可持续发展战率中最引人关注的新技术之一。
各种细菌、真菌、霉菌和藻类等在生物浸出、生物选矿富集、生物吸附和废弃物的生物处理等方面具有深入研究、广泛应用的前景。
细菌作用于铜矿物产生蓝色硫酸铜溶液发现于20世纪中叶，此后，引起国内外研究工作者的重视，不断有新研究发展应用报告与成果展现。
20世纪60年代初，华能（化学能合成）自养细菌氧化浸矿技术率先在美国应用于铜的堆浸，此后智利、澳大利亚、苏联、日本等十多个国家先后用于工业生产。
华能自养菌的氧化浸出技术目前已发展成为处理硫化矿的一种成熟工艺。
最初应用于低价值和低品位硫化矿，采用堆浸、池浸和就地浸出三种方式，在低品位铜、铀矿资源利用上已有广泛的工业应用。
至20世纪90年代中期，低品位铜矿的细菌堆浸—萃取—电解工艺已成为铜工业生产的常规方法之一，可经济地处理品味很低的铜矿，优于其他任何方法。
截止1997年，生物技术生产的铜已占美国年产铜的18％以上，智利铜产量的25％，世界铜产量的17％.就地浸出是生物浸出低品味矿的另一种工业应用形式。
它是将含有营养物质和菌种的浸出液注入矿床（或仅注入营养液，就地利用矿山原有细菌），渗入矿层并溶解目的矿物，然后在回收中抽出浸出液并从中回收有价金属。
这种方法无需采矿作业，使地表和矿床都不受到大规模破坏，对环境的不利影响也小，在投资、能源消耗和生产成本等方面都低于传统开采提取工艺。
细菌就地浸出技术已在捷克、美国、加拿大等十多个国家应用于铜矿和铀矿的开发。
微生物堆浸预处理技术也在20世纪90年代中叶有美国Newmont公司首先投入工业生产，用于难浸金矿的堆浸。
第4章微生物浸出方法
4.2.4 矿堆的构筑
矿堆的构筑一般为2000到4000吨矿石构成一堆， 有时一堆高达5000吨，高度一般在2.5米到3米。 喷淋强度一般在30~50升/m2.h，大多数每天24小 时均匀喷淋，一堆喷淋至少在一个半月左右， 一般在10个月以上即可以达到完全浸出的目的。 虽然渣品位一般比搅拌浸出高一些，但是浸出 率可以基本上保持在70~75%左右。
4.3.3 薄层渗滤浸出（槽浸） 薄层渗滤浸出（槽浸）
薄层渗滤浸出（槽浸）是指将矿石预先堆 置在可以底部排液的渗滤池中，采用顶部喷淋 或底部进液的方式对矿石进行浸泡并浸出的过 程。它和槽式堆浸的方式基本上相同，只是填 矿的矿层比较薄一些，一般情况下矿层大约是 0.5m左右。
Microbio－hydrometallurgy
Microbio－hydrometallurgy
4.2.1 堆浸法的原理
堆浸法的原理：借助于喷洒于矿堆上含有细菌 堆浸法的原理 和化学的溶剂的水溶液流经矿堆时，缓慢流动 的处于非饱和流状态的溶液，经过矿石孔隙与 矿石表面接触，易溶解的金属即溶解在溶液中， 这样永远保证固液相表面溶剂有比较大的浓差。
图4-6 错流浸出工艺流程
Microbio－hydrometallurgy
逆流浸出
浸出时，浸出剂与被浸矿物料运动方向相反，即经几次浸出而 贫化后的矿物与新鲜浸出剂接触，而原始被浸矿物则与浸出液接 触 ，可较充分地利用浸出液中的剩余浸出剂，浸出液中目的组分 含量高，浸出剂消耗量较小，但浸出速度较低，浸出时间较长，需 较多的浸出段数。
Microbio－hydrometallurgy
4.2.8 O2和CO2的供给
一般控制充气速度为0.05～0.1m3/(m3·min)。 除保证供氧外 ,随空气带入的CO2一般也能满 足细菌对碳的需求。
细菌浸出电解锰废渣中锰的机制研究
ｒ ｓｄ ｅ ｈ ｔａ ｎ ｗａ ｄ ｎ ｉ ｅ ｓ Ｓ ｒ ａ ｉ ｐ． Ｔｈ ｂ ａｎ ｄ ｓ ｒ ｉ ｓｅ ｌｙ ｄ ｆ ｒｌａ ｈ ｎ ｆ ｎ ａ ｅ ｅｆｏ ｅ ｅ ｉ ｕ ，ｔ ｅｓ ｒ ｉ ｓｉ ｅ ｔ ｉｄ ａ ｅ ｒ ｔａｓ ． ｅ ｏ ｔ ｉｅ ｔａ ｎ ｗａ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｃ ｉ ｇ ｏ ｆ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｒ ｍ — ｌｃ ｒ ｌ ｔ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｓｄ ｅｃ ｌ ｒ ｄ ｕ ａ ｄ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｉ ｘ ｄ ｕ ｔ ｒ ｄ ｕ ，ｔ ｅ ｅｆ ｃ ｆ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｎ ｓ ｅ ｔｏ ｙ ｉ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｅ ｉ ｕ ｕ ｔ ｅ ｍｅ ｉ ｍ ｎ ｎ ａ ｅ ｅ ｄｏ ｉｅｃ ｌｕ ｅｍｅ ｉ ｍ ｃ ｕ ｈ ｆ ｔ ｆ ｒ ｎ ｄ ｃ ａ ｔ ｅ ｏ ｄ ｆ ｒ ｏ ａ ｈ ｎ ｆｉｉｎ ｙ ｗａ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｎ ｌ ｃ ｉ ｇ ｅｆｃｅ ｃ ｓ ｉｖ ｓ ｉ ａ ｅ ．Ｒｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅｓ ｒ ｉ ｏ ｌ ｎ ａ ｃ ｄ ｔ ｅｍａ ｇ ｎ ｓ ｅ ｃ ｉ ｇ ｆｏ ｅ ｅ ｓ ｌ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｔａｎ ｃ ｕ ｄ ｅ ｈ ｎ ｅ ｈ ｎ ａ ｅ ｅｌ ａ ｈ ｎ ｒ ｍ — ｓ ｌｃ ｒ ｌ ｔ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｓｄ ｅ ｃ ｌｕ ｅ ｍｅ ｉ ｍ ，ｗｈ ｎ ｉ ｉｉｌｐ ｗａ ． ｅ ｔｏ ｙ ｉ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｅ ｉｕ ｕ ｔ ｒ ｄ ｕ ｃ ｅ ｎ ｔａ Ｈ ｓ ６ ０。ｓ ｌ —ｉｕ ｄ ｒ ｔ ｓ １ ：１ ｏ ｉ ｌ ｉ ａ ｉ ｗａ ｄ ｑ ｏ ０，ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ ａｕ ｅ
电解 锰废 渣 中锰 的浸 出既间接 产酸 浸 出作 用 ， 可 能是 一 种催 化还 原 作用 。 也 而
微生物浸出技术研究及其应用现状
微生物浸出技术研究及其应用现状陈薇【摘要】随着科技工业的高速发展，自然资源的需求量也是与日俱增，环境污染资源枯竭的危机已迫在眉睫。
本文简单叙述了利用微生物对低品位金属矿进行浸出提取的反应机理及生物浸出方式做了简单的介绍，对生物冶金技术在国内外的研究现状进行了分析。
最后对微生物冶金技术在贵金属、重金属等国内外低品位重要矿产资源中的应用现状做了详尽的叙述。
%The rapid development of science and technology industry also grew with each passing day , the demand of natural resources , environmental pollution and resource depletion crisis was imminent .The low -grade ore leaching extraction reaction mechanism and biological leaching method was briefly introduced by microorganism , and researches on biological metallurgy technology at home and abroad were analyzed .Finally, the status of application of microbial metallurgy technology in precious metals , heavy metals and other domestic and foreign mineral resources in low grade were described in detail .【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】3页(P53-55)【关键词】微生物;浸矿技术;细菌【作者】陈薇【作者单位】四川省地质工程勘察院，四川成都 610081【正文语种】中文【中图分类】O69随着人类社会的快速发展，人类对自然资源的需求量与日俱增，而自然矿产资源的枯竭，对矿冶工作提出了更高的要求。
固体废物的微生物浸出
最佳pH 最佳 2.5~5.3 3.5 2.8 2.0~3.5 2.0~4.0
Fe3+、 SO4 Fe3+ SO42-、 Fe3+ SO42-、 SO42SO42-、 SO422-
Fe2+
附着于矿物表面 的细菌能通过酶活 性直接催化矿物而 使矿物氧化分解， 使矿物氧化分解， 并从中直接得到能 源和其他矿物营养 元素满足自身生长 需要
(2)农业废弃物的蚯蚓处理 ①农业废弃物的发酵腐熟 a.废弃物的预处理:将杂草树叶、稻草、麦 秸、玉米秸秆、高粱秸秆等铡切、粉碎成1厘 米左右；蔬菜瓜果、禽畜下脚料要切剁成小块， 以利于发酵腐烂。 b.发酵腐熟废弃物的条件: 第一，良好的 通气条件。第二，适当的水分。第三，微生物 所需要的营养。第四，料堆内的温度度。第五， 料堆的酸碱度
c.蚯蚓对腐熟料的分解转化:经过上述处理 的物料先用少量蚯蚓进行饲养试验，经1~2 昼夜后，如果有大量蚯蚓自由进入栖息、取 食，无任何异常反应，即可大量正式喂养 d.蚯蚓和蚯蚓粪的分离：在废弃物的蚯 蚓处理过程中要定期清理蚯蚓粪并将蚯蚓分 离出来，这是促进蚯蚓正常生长的重要环节。
畜禽粪的蚯蚓处理技术
组员
曾建英6 蕫燕飞11 朱柯云12 曾建英6 蕫燕飞11 朱柯云12 杨卉16 杨卉16 黄玲妙22 曹芬芳24 黄玲妙22 曹芬芳24
周芳芳28 马佳红34 周芳芳28 马佳红34
目录
微生物浸出史 浸矿细菌 浸出机理 细菌浸出工艺 细菌浸出处理放射性废渣
微 生 物 浸 出 史
1
20~40年工业应用历史 贫矿、 贫矿、尾矿废渣 U、Zn、Mn、As、Ni、 Co、Mo等
3
5
1958年 年
4
1954年 年
浸出过程的选择性
（2）金属离子含量过多，将对细菌产生毒害作 用。 （3）金属以电解质形式影响细胞的渗透压，这 类细菌对渗透压的变化适应性较强 （4）以硫为能源的细菌，在含硫的培养基中加 入其他离子，细菌氧化硫的能力会受到影响。
避免铁离子产生沉淀的措施
（1）适当提高溶液酸度，将浸出过程的酸度控 制在pH<2，最好是pH 1.5左右。 （2）适当减少溶液中的铁浓度。细菌浸出剂中 一般需要Fe3+，但过量Fe3+对浸出不利，Fe3+浓 度的变化范围为0.5~10g/L。
5.2 矿物性质
5.2.1 矿物成分的影响
研究的比较多的如氧化亚铁硫杆菌（T.f 菌），对下列各种硫化矿的浸出速率： NiS＞CoS ＞ZnS ＞CdS ＞ CuS＞ Cu2S 但就铜矿而言 辉铜矿＞斑铜矿＞方黄铜矿＞铜蓝矿＞黄铜矿 总之这些都是试验而得出的，只是经验的总结。
（2）铵离子浓度为总浸出率的限制因素。
注意： （1） 一般浸出液中缺少NH4+可以用(NH4)2SO4来补充， 当NH4+达到20~60mg/L时，细菌增长很显著。 （2）加入NH4+后不会立刻看到效果，要过数天后才可
观察到细菌生长状况的改善。
2）磷的影响
磷酸盐含量为15mg/L时黄铜矿浸出率最大，浓 度为60mg/L浸出速率最高。 多数矿石中都含有磷酸盐，浸出时可以不加或 少加磷酸盐。 其他营养成分充足时，磷酸盐浓度是浸出速率 的限制因素。
Microbio－hydrometallurgy
硫化铜矿细菌浸出理论基础
浸出过程控制与优化
酸碱度控制
调节矿浆的酸碱度以适 应不同菌种的生长和浸
出需求。
温度控制
控制浸出温度，以保持 菌种活性和提高浸出速
率。
溶氧量控制
循环浸出
控制矿浆中的溶氧量， 以满足菌种生长和氧化
还原反应的需求。
将部分浸出液循环回浸 出槽，以提高浸出效率。
04 实际应用与案例分析
国内外研究现状
国内研究现状
技术推广价值
硫化铜矿细菌浸出技术具有广泛的应用价值，可适用于不同类型和规模的铜矿资源 开发。
该技术可降低采矿废弃物的产生，提高铜矿资源的利用率，减少对环境的破坏和污 染。
通过推广应用该技术，可以为企业带来可观的经济效益，同时也有助于推动我国矿 业产业的绿色发展。
未来研究方向
01
02
03
04
需要进一步研究细菌浸出过程 中微生物的代谢机制和调控原 理，以提高浸出效率和降低成
本。
需要加强浸出过程中有价金属 的回收和利用研究，实现资源
的最大化利用。
需要开展更大规模的现场试验 和工业应用研究，以进一步验 证技术的可行性和优越性。
需要加强与其他浸出技术的结 合研究，以拓展细菌浸出技术 的应用范围和提高其竞争力。
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05 结论与展望
研究成果总结
通过实验室研究和现场试验，验证了该技术的 可行性和优越性，并得出了最佳工艺条件和相
关参数。
与传统物理化学方法相比，细菌浸出技术具有显著的 经济和环境效益，具有很大的应用前景。
硫化铜矿细菌浸出技术具有高效、环保的优点 ，为铜矿资源的开发利用提供了新的途径。
细菌浸出过程中涉及的微生物种类、作用机制及 影响因素得到了深入探讨，为优化工艺提供了理 论依据。
难处理金矿的细菌氧化浸出
难处理金矿的细菌氧化浸出难处理金矿的细菌氧化浸出金矿是一种非常重要的金属矿物资源，具有广泛的应用领域。
然而，由于不同地区的地质条件及金矿的成分区别，有些金矿在传统的冶金加工中非常难处理。
这时，细菌氧化浸出成为了一种有效的处理手段。
什么是细菌氧化浸出细菌氧化浸出是利用细菌的代谢活动将金矿中的金属元素溶解出来的过程。
细菌在繁殖过程中分泌出氧化酶，将金矿中的金属元素氧化成可溶性形态，然后经过浸出剂的作用将溶液中的金属离子与浸出剂中的盐类反应生成金属离子的盐类，使其从固体中溶出。
由于金矿中的金属元素往往都被包裹在硫化物中，繁殖在金矿中的硫化细菌非常适用于氧化硫化物，其中最著名的是黄铁矿、黄铜矿等金矿中的各种金属元素。
通过细菌氧化浸出，可以有效降低金矿的成本，提高金属回收率，同时减少对环境的影响。
难处理金矿的细菌氧化浸出难处理金矿，是指那些成分复杂、难以分离、处理难度大的金矿。
传统的浸出技术往往无法有效处理这类金矿，需要采用新的工艺方法。
细菌氧化浸出正是其中一种非常有效的方法。
例如，逆走流金矿，是指含有花岗岩、斑岩、蚀变岩、黑云母岩、绿帘石化岩、重晶石等多种矿物的金矿。
逆走流金矿的硫化物含量高，传统的浸出方法难以将其中的金属元素浸出，这就需要使用细菌氧化浸出。
通过适当的菌种选择，可以使氧化酶分泌得更加充分，加速硫化物的氧化过程，有效提高金矿的回收率。
另外，压氧金矿也是一种难处理金矿。
压氧金矿中的硫化物含量非常高，是传统浸出方法难以解决的问题。
通过细菌氧化浸出，可以将硫化物氧化成烷基硫酸盐，再与添加的碱性浸出剂反应即可将矿物中的金属元素溶解出来。
细菌氧化浸出的优点细菌氧化浸出具有以下几个优点：1.高效细菌氧化浸出可以充分发挥细菌的代谢活动，将金矿中的金属元素溶解出来，相比传统的浸出方法，可以提高金属回收率，使其成本更加低廉。
2.环保细菌氧化浸出不需要添加有毒有害的化学试剂，对环境的影响非常小，符合现代环保要求。
厌氧消化原理微生物浸出机理
4
1954年
3
1947年
➢ 高效
2
1922年
➢浸出ZnS
➢ 发现
Thiolacillus Ferrooniclans
➢ 发现
S
3 2
【概念】堆肥化 厌氧消化 浸出率 增容比
【方法原理】 堆肥原理； 厌氧消化原理； 微生物浸出机理。
本章重点
第五章：固体废物生物处理
蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
1 好氧堆 肥处理
堆肥化（composting）: 在人 工控制的环境下,依靠自然界中 广泛分布的细菌、放线菌、真 菌等微生物人为地促进可生物 降解的有机物向稳定的腐殖质 转化的微生物学过程
消化快，物料在厌氧池内 的消化池结构简单、成
停留时间短，非常适用于 本低廉、施工容易、便
城市垃圾、粪便和有机污 于推广，但受季节影响
泥的处理
明显
➢培养高温消化菌、维持高 ➢消化周期须视季节和地 温、投料和排料、搅拌消 区的不同加以控制 化物料
高温消化工艺
自然温度消化工艺
第二节：厌氧消化处理
厌 氧 消 化 工 艺
能保持稳定的有机物 消化速率和产气率，
以维持比较稳定的产气 率。
但该工艺要求较低的 ➢ 农村较适用
原料固形物浓度
第二节：厌氧消化处理
连续消化工艺
贮气柜
用户
有机固 体废物
备料池
厌氧消化反应池
回流搅拌
回流备料
厌氧消 化工艺
半连续消化工艺
沉淀池
肥料
定期或不定期出料
备料
拌料接种
入池堆沤
加水封池
消化产气
大换料
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立志当早，存高远
细菌浸出
细菌浸出是利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸矿石中的目的组分的浸
出方法。
目前已发现有多种浸矿细菌，其中最重要的浸矿菌中，最常用的是氧化铁硫杆菌。
这些浸矿菌广泛分布于金属硫化矿、煤矿的矿坑酸性水中，均属化能自养菌，为无机营养性细菌，无需外加有机物作能源，以铁、硫氧化时释出的化学能作能源，以大气中的二氧化碳、溶液中的无机氮、磷、硫等无机养分合成自身的细胞。
它们嗜酸好气，习惯生活于含多种重金属离子的酸性水中。
此外，也发现有将硫酸盐还原为硫化物，将硫化氢还原为元素硫，将氮氧化为硝酸盐的细菌。
1922 年已发现氧化硫杆菌能浸出硫化铁矿物和硫化锌矿物，至今已有60 多年的历史。
目前认为细菌溶浸硫化矿物有直接和间接两
种作用：细菌的直接作用% 生活于酸性水中的氧化铁硫杆菌能将硫化矿中的低价铁氧化为高价铁和将硫氧化为硫酸，氧化过程中破坏了矿物晶格，使铜及其他金属呈硫酸盐转入浸液中。
细菌浸出的原则流程如下图所示，浸出可用渗浸或搅浸，目前渗浸法较常用。
依据浸液组成，可用不同的方法回收金属。
若浸液中有用组分含量高，可用金属置换法、电积法或化学沉淀法得化选产品；若有用组分含量低，可预先用离子交换法、活性炭吸附法或萃取法进行分离富集，然后用相应方法沉析化选产品。
回收金属后的尾液送入再生池再生，此时须供给所需的氧、二氧化碳、营养基、足够的水和控制一定的酸度。
制备菌液时应先制备一定数量的亚铁培养液（含亚铁的矿坑水或置铜后的母液），再加入一定量的营养基（对氧化铁硫
杆菌主要是加入磷酸氢二钾和硫酸铵），用硫酸调pH 值至1.5～3.0(约2.0),将菌种接入培养液中，在25～35℃条件下不断鼓入空气，直至液中的高铁含量达要。