2.细菌冶金工艺矿物学PPT课件
微生物湿法冶金PPT课件
2、细菌氧化分类
▪ 金属释放 各种包裹金及银颗粒的矿物质被氧化溶解，暴露出目的金属。
▪ 初级矿物氧化 在氧化过程中，硫化型矿物被细菌氧化而溶解出来（或转变为
不溶于水的硫酸盐类物质），Fe 3＋和硫酸的参与可提高氧化速率 ▪ 次级矿物浸出
指含有目的金属，但由于它们不具有二价铁或还原态硫（通常 是碳酸盐矿或氧化矿，不能参与初级氧化），但其他初级氧化生成 的3价铁和硫酸可将它们溶解。
2.微生物冶金的原理
▪ 细菌直接作用浸矿
细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过 物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可 以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从 矿石中溶解出来。
▪ 细菌间接作用浸矿
细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 代谢物的间接作用 ，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后 通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属 。
2.在合适条件下培养样品
▪ 培养基的选择
刚采集到的样品一般不直接用于接矿培养基来培养。通常选 择一些易于菌体分解利用的培养物来扩大菌体数量。
由于冶金菌多为自养型细菌，培养基中一般加入硫酸胺或硝 酸钾、磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁、硫等作为N及矿物质来源。
▪ 培养温度的初步确定 培养温度根据菌种来源而定。有适合30℃培养的，但中度嗜热
菌的最佳生长温度约50℃，极度嗜热菌最适生长温度60~70℃。 通过初步设定培养温度可以有选择地获得一些适于特定环境浸出 的微生物类群。培养基pH以3～4为宜。还必须通气，避免阳光照 射等以利繁殖。
3.驯化培养
▪ 驯化培养就是不断提高目的矿样在培养基中的浓度，同时不 断减少其他易于被菌体分解利用的化合物的量，直至完全停 止。
细菌冶金
细菌冶金细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。
它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。
细菌冶金始于1974年，当时美国科学家Colmer和Hinkle从酸性矿水中分离出了一株氧化亚铁杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离得到了氧化硫硫杆菌（T.thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌，用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能把金属从矿石中溶解出来。
至此细菌冶金技术开始发展起来。
在美国，约有10％的铜系应用此法生产所得，仅宾厄姆峡谷采用细菌冶钢法，每年就可回收铜72 000t。
更引人注目的是铀也可采用细菌冶金法采冶回收。
据报导，在加拿大安大略州伊利澳特湖地区，至少有三个铀矿公司在进行这项工作。
如斯坦洛克公司从附近湖水中引入含有氧化亚铁硫杆菌的湖水处理大量贫矿，每月可回收铀的氧化物7000kg。
近年来，我国细菌冶金的研究和应用也有了相当的发展，利用细菌冶金法炼铜和回收铀具有一定的规模。
目前细菌治金已发展成了一种重要的冶炼手段，利用此法可以来冶铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、铊、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。
（一）细菌冶金的原理关于细菌从矿石中把金属溶浸出来的原理，至今仍在探讨之中。
有人发现，细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成的代谢物的间接作用，或称其为纯化学反应浸出说，是指通过细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属。
硫酸和硫酸铁溶液是一般硫化物矿和其它矿物化学浸提法（湿法冶金）中普通使用的有效溶剂。
例如氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫酸，氧化亚铁硫杆菌能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁。
其反应式如下：2S+3O2+2H2O→2H2SO44FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2（SO4）3+2H2O通过上述反应，细菌得到了所需要的能量，而硫酸铁可将矿石中的铁或铜等转变为可溶性化合物而从矿石中溶解出来，其化学过程是：FeS2（黄铁矿）+7Fe2（SO4）3+8H2（）→15FeSO4+8H2SO4Cu2S（辉铜矿）+2Fe2（SO4）3→2CuSO4+ 4FeSO4+S有关的金属硫化物经细菌溶浸后，收集含酸溶液，通过置换、萃取、电解或离子交换等方法将各种金属加以浓缩和沉淀。
最新微生物冶金课件PPT课件
（一）、生物冶金的主要优点有：1）提高金和贱金属的 回收率；2）从商业角度证实下游技术如溶剂萃娶电积法 可用于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属；3）生 产过程的简单化降低了前期投入和运营费用，缩短了建 设时间，维修简单方便；4）生产在常压和室温（约为25 摄氏度）条件下进行，不用冷却设备，节约了投资和运 营资本；5）生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处 理废弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很少； 6）细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的要求 也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。
生物冶金是指在相关微生物存在时,由于微生物的 催化氧化作用 ,将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸 出液中加以回收 ,或将矿物中有害元素溶解并除去的方 法 。许多微生物可以通过多种途径对矿物作用 ,将矿 物中的有价元素转化为溶液中的离子。利用微生物的 这种性质 ,结合湿法冶金等相关工艺 ,形成了生物冶金 技术。
微生物湿法冶金PPT
通过上述反应，细菌得到了所需的能量，而硫酸 铁可将矿石中的铁或铜等转变为可溶性化合物 从矿石中溶解出来，其化学过程是：
三、基本原理与特点
生物冶金技术是利用微生物、空气和水等天 然组分从矿石中直接提取金属，无需选矿、火法 炼制的清洁短流程技术，是矿冶工程和生物工程 的交叉学科。
以硫化铜为例，在细菌的作用下，将负二价 的硫氧化为正六价硫，从而使铜得以浸出。
微 生 物 湿 法 冶 金 基 本 流 程
Zaldivar 生物浸铜工厂（智利）
把基因组解码技术用到微生物湿法冶金领域，揭示浸矿微生物浸矿 特性与其基因表达的内在规律并在其指导下实施菌种的基因工程改 良，获得既能耐高温又能耐磨、耐酸、耐毒性的综合性能好的微生 物。 能在极端环境中生存的微生物“嗜极”的发掘与应用。
（2）应用范围进一步拓展并走向产业化：
l 基础金属硫化矿浮选精矿的细菌浸出； l 难处理金矿的细菌堆浸预处理； l 氧化矿的微生物浸出； l 用微生物从水溶液中提取与富集金属； l 微生物用于废水、废气与固体废弃物的治
FeS2+ 7Fe2(SO4)3+8H2O = 15FeSO4+8H2SO4 CuS2 + 2Fe2(SO4)3 = 4FeSO4+2CuSO4+S
金属硫化矿经细菌溶浸后，收集含酸溶液，通过 置换，萃取，电解或郭交换等方法将各种金属 加以浓缩和沉淀
国外研究与应用现状
细菌冶金、工业废水处理及其他PPT模板
第 三 部 分 其 他
第三部分其他
利用酒槽生产沼气河南省南阳酒精厂 使用细菌淀粉酶进行酒精浓醪发酵原第一輕 工业部发酵工业科学研究所山东酒精总厂 废糖蜜发酵制甘油广东順德糖厂广东甘蔗糖 业科学研究所 石油发酵产生石油酸的试验新疆独山子炼油 厂新疆化学所 蛋白酶处理废胶片回收胶片保定电影胶片厂
202X
细菌“冶炼”湖南水口山矿务局柏 坊銅矿中国科学院水处理
利用活性污泥处理含酚污水吉林电石厂焦化分厂 含酚污水处理北京炼焦化学厂北京給水排水設計 院北京市政工程研究所 微生物法处理含酚污水鞍山鋼鉄公司化工总厂 印染污水的生化处理及其综合利用安徽合肥紡織 印染总厂 有机磷农药综合废水生化处理扩大试验杭州农药 厂綜合废水生化处理会战組
202X
细菌冶金、工业废水 处理及其他
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
目录
01. 目录 02. 第一部分細菌冶金 03. 第二部分工业废水处理 04. 第三部分其他
目 录
目录
第 一 部 金分 細 菌 冶
第一部分細菌冶金
细菌采矿安徽省銅陵特区銅官山銅 矿安徽省銅陵特区有色中心試驗室 北京矿冶研究院武汉冶金安全技术 研究所
第十章_生物冶金ppt
国内系统研究始于1959年。1972年开始有微 生物湿法冶金技术应用于工业化生产（细菌 浸出铜铀半生矿）。1977年完成高硫锰矿和 锡矿的微生物浸出半工业化生产。1994年在 陕西进行吨位黄铁矿类型贫瘠矿的细菌堆浸 实验，金回收率提高58％（原矿含金量只有 0.54g/吨）；1995年以后有更多的开发应用。
双球菌
链球菌
葡萄球菌
杆 菌
双歧杆菌
分枝杆菌
棒状杆菌
弧菌
螺菌
螺杆菌
螺形菌（spiral bacterium）
氧化铁硫杆菌细胞形貌（放大1.5万倍）
氧化铁微螺菌细胞的电子显微镜照片
L. thermoferrooxidans(L.t)中等嗜热菌 的电子显微镜照片
云南热温泉水中的高温菌形貌（放大4万倍）
生物冶金优点
生物冶金技术的前景
随着目前,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。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。
第一节 湿法冶金所用微生物
• 与微生物冶金有关的菌类 •基础理论研究 • 微生物冶金的原理
微生物湿法冶金的分类
微生物浸出
微生物氧化
微生物吸附
微生物积累
微生物湿法冶金发展 的历史进程 诞生期:
摇篮期:
1947-1955
1955-1985
觉醒期:
二十世纪九十年代
微生物湿法冶金产业化 的进展
工艺矿物学课件资料
《工艺矿物学》重点一、名词解释1.工艺矿物学：是以工业固体原料及其加工产物的矿物学特征和加工时组成矿物的性状为研究目标的边缘性科学。
2.自然光：在垂直光波传播方向的平面内作任意方向的振动，各个振动方向的振幅相等。
3.偏光：只在垂直光传播方向的某一固定方向上振动的光波，称平面偏振光，简称偏振光或偏光。
4.偏光化作用：使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用5.均质体：等轴晶系矿物和非晶质物质在各方向的光学性质相同，称为光性均质体，简称均质体。
6.非均质体：中级晶族和低级晶族的矿物其光学性质随方向而发生变化，称为光性非均质体，简称非均质体，绝大多数矿物属于非均质体。
7.光率体：光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形。
8.双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，都要发生双折射，分解形成振动方向不同、传播速度不同、折射率值不等的2个偏光9.光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时(如沿中级晶族晶体的Z轴方向)，不发生双折射，不改变入射光波的振动特点和振动方向，这个特殊方向称为光轴。
10.矿物的颜色：矿物的颜色是由光波透过矿片时经矿物的选择性吸收后产生的11.多色性：矿物的颜色随光波振动方向的不同而发生改变的现象。
12. 吸收性：矿物的颜色深浅发生变化的现象13.矿物的边缘：在薄片中2种折射率不同的物质接触处，光线透过时可看到比较黑暗的边缘，称为矿物的边缘14. 贝克线：在矿物的边缘附近可看到一条比较明亮的细线，升降镜筒时亮线移动，该亮线称为贝克线或光带。
15.糙面：在单偏光镜下观察矿物的表面时，某些矿物表面比较光滑，某些矿物表面较为粗糙，呈现麻点状，好像粗糙皮革，这种现象称为糙面。
16.突起：在薄片中，不同矿物表面好像高低不同，某些矿物表面显得高一些，某些矿物则显得低平一些，这种现象称为突起17.消光现象：矿片在正交偏光镜间变黑暗的现象，称为消光现象18. 消光位：非均质体在正交偏光镜间处于消光时的位置称为消光位19.干涉色谱表：根据光程差公式R=d(Ng-Np)，把公式中光程差与切片厚度、双折射率三者之间的关系，用图表方式表示出来，这种图表称为色谱表20. 补色法则(消色法则)：在正交偏光镜间放置2个非均质体任意方向的切片，在45度位置时，光通过两切片后总的光程差的增减法则，称为补色法则，又称消色法则。
细菌冶金工艺矿物学
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细菌冶金工艺矿物学
2.1.2.3 硫化物的表面性质
(2)表面离子、原子团的性质及分布特征 化反硫应化时物其矿生物成中热的不S2同-、，[S导2]2致-、了[A细s菌S]2对-、它[A们sS氧]3化-及强[S度b的S]3差-在异氧。 另一方面，当它们与各种过渡元素化合时，形成的化合物并 不是单一的离子键或共价键，而是将共价键和离子键按一定 的比例分配形成的。
金属矿物的他形晶细粒集合体胶结硅酸盐矿物的粗大自 行晶体，形成一种特殊的结构形状，称为海绵晶铁结构。
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细菌冶金工艺矿物学
2.2.1.1 矿石的结构
n（12）柔皱结构
是具有柔性和延展性矿物所特具的结构。特征是具有各 种塑性变形而成的弯曲的柔皱花纹。
n（13）压碎结构 为脆硬矿物所特有。例如黄铁矿、毒砂、锡石、铬铁矿
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细菌冶金工艺矿物学
2.2.1.1 矿石的结构
n 常见矿石结构类型： n （1）自形晶粒状结构 n 具有完好的结晶外形，一般是晶出较早的结晶生长力
较强的矿物晶粒，如铬铁矿、磁铁矿、黄铁矿、毒砂等。
n （2）半自形晶粒状结构 由两种或两种以上的矿物晶粒组成，其中一种晶粒是
各种不同自形程度的结晶颗粒，较后形成的颗粒则往往 是他形颗粒，并溶蚀于先前形成的矿物颗粒。
n 2.1.2.2 硫化物的化学成分 n 研究表明，载金矿物黄铁矿和毒砂晶体中微量元素的含
量明显地受到形成深度和矿石类型的影响。 ①黄铁矿中普遍含As，且随形成深度增加而As降低； ②黄铁矿中Sb的频数在中浅部可达到50％～75％，在深 处仅为5％； ③Au、Ag在黄铁矿和毒砂中随结晶深度加大而减小。
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结构是指某矿物在矿石中的结晶程度、矿物颗 粒的形状、大小和相互结合关系。（显微镜观 察）
构造是指矿物集合体的形状、大小和相互结合 关系。（肉眼观察）
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2.2.1.1 矿石的结构
定义指矿石中矿物颗粒的形态、大小及空间分 布上所显示的特征。
构成矿石的主要因素为：矿物的粒度、晶粒形 态、结晶程度及嵌镶方式等。
例如:
毒砂（FeAsS）有空穴型(p型含砷)和电子型（n型含 硫）两种结构，因此在化学反应中形成不同的晶体结构， 也导致其化学成分不同。
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黄铜矿(CuFeS2)的晶体结构就
2.1.2.2 硫化物的化学成分 研究表明，载金矿物黄铁矿和毒砂晶体中微量元素的含
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2.1.2.3 硫化物的表面性质
在细菌冶金过程中，细菌对硫化物的氧化还原反应是在 硫化物矿物表面上发生的，硫化物的表面性质是极其关键 的。
(1)元素的化学态
硫化物表面的化学态决定着硫化物的细菌与硫化物反应 的难易程度。当硫化物表面元素的化学态发生改变时，导 致它的电位随之改变，直接影响了硫化物表面的性质和活 性。
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2.1.2.4 硫化物结晶习性
(3)表面不均匀性 矿物表面的不均匀性影响了矿物的表面能、活性中心、吸
附性质和吸附能力。从微观的尺度上看，硫化物的表面并不 是光滑平整的理想平面，而是带有突面、弯曲面和台阶。
(4)表面电性
硫化物的细菌氧化作用是电化学过程，硫化物表面电性 的差异使硫化物矿物单独氧化与几种彼此连生的氧化速度和 程度都是不同的。
量明显地受到形成深度和矿石类型的影响。 ①黄铁矿中普遍含As，且随形成深度增加而As降低； ②黄铁矿中Sb的频数在中浅部可达到50％～75％，在深 处仅为5％； ③Au、Ag在黄铁矿和毒砂中随结晶深度加大而减小。
矿物的化学成分不是固定的。由于这些微量化学组分的 存在对矿物的性质会产生重大影响。甚至对同一晶体来 说，化学成分也是不均匀的。
从含Au量上看，五角十二面体{210}的黄铁矿的含金量高于立 方体{100}的黄铁矿。
从结晶程度上看，载金黄铁矿的自形程度越高，含金量越差， 黄铁矿晶体颗粒越破碎越细小，则含金性越好，金的品位越 高。
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2.2 细菌冶金工艺矿物学
2.2.1 矿石的结构和构造
矿石的结构、构造说明矿物在矿石中的几何形 态和结合关系。
学性质，诸如化学成分、晶体结构、元素赋存状态等方面 都是很复杂的，对细菌冶金过程起着决定性影响作用。
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2.1.2 矿物特性对细菌冶金工艺的影响
2.1.2.1 硫化物的晶体结构 在细菌冶金反应过程中硫化物的晶体结构直接
影响着它的电化学行为。
研究了磁黄铁矿、黄铜矿以及黄铁矿的细菌浸 出机理，发现矿物浸出速度与矿物电位和晶体 结构有关。
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有些矿物直接影响细菌生长，这些矿物质主要是从硫化 物矿物溶解的各种离子，如As、Cu、Fe、Zn、Ag、Hg 、Sb、Pb、S、Mn等离子，这些离子的浓度达到一定数 量时，对细菌的产生抑制作用，甚至成为杀菌剂，使细 菌中毒死亡。
在硫化物中的化学成分是相当复杂的，引起硫化物矿物 化学成分变化的主要原因是类质同像代替和机械混入物 。
（3）他形晶粒状结构 是由一种或数种呈他形结晶颗粒的矿物集合体组成。晶
粒不具晶面，常位于自形晶粒的空隙间，其外形决定于 空隙形状。
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2.2.1.1 矿石的结构
（4）斑状结构
斑状结构的特点是某些矿物在较细粒的基质中呈巨大的 斑晶，这些斑晶具有一定程度的自形，而被溶蚀的现象不 显著。
（5）包含结构
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2.2.1.1 矿石的结构
常见矿石结构类型： （1）自形晶粒状结构 具有完好的结晶外形，一般是晶出较早的结晶生长力
较强的矿物晶粒，如铬铁矿、磁铁矿、黄铁矿、毒砂等。
（2）半自形晶粒状结构 由两种或两种以上的矿物晶粒组成，其中一种晶粒是
各种不同自形程度的结晶颗粒，较后形成的颗粒则往往 是他形颗粒，并溶蚀于先前形成的矿物颗粒。
晶体产生的新鲜面的种类、数量与晶体内部构造、晶格能 有关。一般来说，解理面间的键力较弱，晶体沿解理面破裂 的概率最大。不同的面电荷分布不同，其疏水性也不同，硫 化物基团对亲水的氧化亚铁硫杆菌吸附程度也会不同，将会 导致同一种矿物的颗粒上，氧化亚铁硫杆菌有选择性进行吸 附氧化。硫化物表面的表面离子、原子团的性质及离子化程 度、晶格能等因素影响了新鲜面的表面能高低和极性程度， 进而影响细菌对硫化物的吸附与氧化强度。
连生体颗粒的结构、类型、数量将加剧细菌与硫化物之间 的电化学过程的复杂性。研究这种电极过程动力学及影响因 素对于确定和控制细菌冶金反应速度是极为有用的。
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2.1.2.4 硫化物的结晶习性
黄铁矿常见的晶型是立方体{100}、五角十二面体{210}和八 面体{111}。在结晶过程一般来说黄铁矿优先形成立方体 {100}，随着结晶，晶体长大，晶型由立方体{100}向五角十 二面体{210}过渡，这反映了晶型与粒度的关系。
第2章 细菌冶金工艺矿物学
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Microbio－hydrometallurgy1
2.1 矿物特性在细菌冶金中的地位
2.1.1 概述 细菌冶金工艺过程的主要问题：周期长，影响工艺的因素 多，难于控制。
问题的实质是参与细菌冶金过程反应的双方——细菌和矿 石中的硫化物都是复杂多变的。
细菌冶金过程反应速度取决于硫化物矿物学性质的观点： 矿石中硫化物是天然结晶形成的，其矿石的工艺矿物
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2.1.2.3 硫化物的表面性质
(2)表面离子、原子团的性质及分布特征 化反硫应化时物其矿生物成中热的不S2同-、，[S导2]2致-、了[A细s菌S]2对-、它[A们sS氧]3化-及强[S度b的S]3差-在异氧。 另一方面，当它们与各种过渡元素化合时，形成的化合物并 不是单一的离子键或共价键，而是将共价键和离子键按一定 的比例分配形成的。
是指矿石成分中有一部分巨大的晶粒，其中包含大量细 小晶体，并且这些细小晶体是毫无规律的。
（6）交代溶蚀及交代残余结构 先结晶的矿物被后生的矿物溶蚀交代则形成交代溶蚀结