微生物湿法冶金应用研究背景：
关键词：微生物湿法冶金浸取环境中国论文职称论文
摘要:介绍了微生物湿法冶金的发展过程,评述了近年来国内外微生物浸矿和微生物浮选技术领域基础研究和实际生产应用新进展,重点阐述了硫化铜矿细菌氧化浸出、难浸金矿微生物氧化预处理及铀矿细菌堆浸技术应用现状,分析了微生物湿法冶金面临的新挑战,对微生物浸矿技术应用进行了展望。
Abstract: In this paper, the bihydrometallurgy evolution was introduced briefly. The fundamental research achievements and practical application progress in bioleaching of ore and flotation bymicrobe athome and abroad in recent years were summarized. The current situation in bacterial oxidation dump leaching of copper sulfide ore, microbeAL oxidationpretreatment of refractory gold concentrates and bacteria dump leaching of uranium ore was reviewed indetail . The new challenges from bihydrometallurgy were analyzed. The application of the microbial leaching technology of ore in industrial practice was forecasted.
Keywords:Microbe; Hydro metallurgy; Leaching
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。
1 微生物湿法冶金概述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。微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点,在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景[
2 ]。
微生物浸矿是指用微生物生长代谢产生的酸性水溶液,将有价金属元素(如铜、铀)等从其矿石中溶解出来,加以回收利用的方法。这些金属矿物一般指低品位矿、复杂矿物、尾矿石等用传统方法难以利用的矿物,是生物、冶金、化学、矿物等多学科交叉技术。微生物浸出工艺一般采用堆浸,在细菌存在的情况下,如硫化矿物被氧化并释放出金属离子,浸出液回收有价金属,残余液添加试剂再返回堆中复浸。通常残余液中都含有硫酸及Fe3 +/Fe2 +离子,这些对矿物金属的浸出是十分有益的。微生物浸矿的优点表现在:
①低能耗、低药剂消耗量,低劳动力需求,低成本;
②反应温和,工艺流程短,设备简单,易于建筑,流动资金占有量小;
③资源利用广,能使更多不同种类极低品位矿物得到有效利用;
③无废气,一定程度上可认为无废物、废水排放,环境友好,增加生产安全性; ⑤简化了整个工艺过程。
因此在矿石的日益贫杂及环境问题日益突出的今天,微生物浸矿技术将是有效的金属元素提取、环境保护工程及废物利用的有效方法,生物浸出技术在湿法冶金工艺中将越来越重
要。
很早以前,生物氧化最初是自然发生的[ 3 ],人们在采矿废石堆及煤矿堆的矿坑水中发现有金属及酸的存在,利用酸性矿坑水从硫化矿中浸出铜的经验性生产。在菲尼基及罗马时代, 16世纪Welsh在Anglesey, 18世纪Rio Tint o在Spain曾用有细菌存在的酸性水进行硫化矿的生物浸出。1922年,有Rudolf等用自养菌浸出硫化铁及硫化锌的报道,但直到20世纪40～50年代, Byrne, Beck及其同事们的研究才使人们开始全面认识细菌的作用。
微生物提取金属技术从规模研究开发到部分工业应用已有30～40a的历史,在浸矿微生物生长、选育,微生物与矿物的作用等方面展开了许多研究,近年来在国外该技术的研究已成为湿法冶金领域热点。自1980年以来,智利、美国、澳大利亚等国相继建成大规模铜矿物生物堆浸厂,第一个商业化规模的低品位铜矿生物浸出堆浸厂在智利附近的MineralPudahuel矿山公司( S MP)建成, 10a以后,该技术又在智利另外两个矿山Cerro Colorado和Quebrada Blanca建成更大规模的细菌堆浸厂。
2000年铜产量最大的美国Phlps Dodge公司建成世界最大的铜矿生物堆浸厂;在金的提取方面,南非、巴西、澳大利亚等国,细菌氧化提金技术已得到工业应用。Duncan、Trussel、Tuovine、Kelly、Murr、Torma、Brierly等人对于锌、镍、钴、铀等金属的细菌浸出,高砷金矿的预氧化,以及细菌浸矿的原理进行了研究,据报道在美国超过10%的铜是由此法生产所得,在加拿大安大略州伊利澳特湖地区已有多个铀矿公司在进行这项工作[ 4 ]。
在国内,微生物浸矿的研究最早始于20世纪60年代,中科院微生物研究所对铜官山铜矿进行试验研究。后因种种原因而一度停止。自80～90年代,中科院微生物研究所、中科院化工冶金研究所、昆明理工大学、东北大学、内蒙古大学、沈阳黄金研究所、中南大学等分别对铜、镍等低品位矿的生物提取及高砷金矿预氧化的理论及工艺进行了广泛研究。90年代中后期,低品位铜矿生物提取工艺已在江西铜业公司德兴铜矿成功应用,并建成年产 2 000 t 电铜的堆浸厂[ 5 ]。
微生物浮选技术主要是微生物药剂在选矿中的应用,是指将微生物技术与传统的矿物浮选工艺结合起来进行矿石处理。目前国内外关于微生物药剂的研究主要集中于金属矿,而关于非金属矿微生物浮选技术方面的研究很少,特别是建材类非金属矿方面,国内的研究工作尚未见报导。微生物药剂对人体无害,又可被生物降解,无二次污染,能耗少,易于采取生物工程手段实现产业化,因而具有广阔的发展前途[ 6 ]。
2微生物湿法冶金应用
2 . 1硫化矿微生物氧化浸出硫化矿微生物氧化浸出是利用以硫化矿作为能源基质的微生物将矿物溶浸的绿色冶金过程。主要是利用氧化铁硫杆菌和喜温性微生物,从纯硫化物或复杂的多金属硫化物中将重金属有效地溶解出来[ 7 ]。
迄今应用最成功的是铜硫化矿的微生物浸取,世界上第一座铜的生物堆浸工厂于20世纪60年代初期在美国的Kennecott铜业公司建成投产。到20世纪80年代的20多年中,生物氧化一直处于对微生物本身的特性、氧化作用机理、对不同矿物的适应性、对环境生态的影响等方面的研究。20世纪80年代以后,随着对生物氧化过程研究的不断进步、矿物资源品位的逐渐下降、金属材料生产成本的日益提高及人们对生存环境的重视,生物氧化提取金属工艺的优点显现出来。采用生物氧化提取技术可以经济地从低品位铜矿石或废石中回收用其他方法不能回收的铜资源,整个铜材的生产过程中既不产生尾矿,也不产生气体,不污染环境,因而使得铜的生物氧化浸出厂迅速发展。
20世纪80年代以来,世界上共有14座铜的生物氧化提取厂投入生产(见表1)。其中最典型的是智利的Quebrada B lanca矿的生物浸出厂,该厂于1996年建成投产,矿石处理
能力为17 300 t /d,年产75 000 t铜,是目前世界上较大的铜生物氧化生产厂之一,而且是在4 400m海拔高度上的成功生产,改变了认为高海拔、低温和低氧分压下,不能进行细菌浸出的看法[ 3 ]。铜的生物氧化提取属于原生矿物细菌氧化工艺,其成套工艺主要采用生物堆浸浸出2 萃取2 电积方法,所得产品为阴极铜,纯度可达99 . 99%以上。
目前世界微生物湿法冶金产铜的比例为25%,美国微生物湿法冶金产铜的比例为30%,最大生产规模为30万t / a。我国微生物冶金铜的比例< 2%,生产规模为1万t / a,发展空间和潜力巨大[ 8 ]。我国采用微生物氧化浸取硫化铜矿的铜湿法冶金试验厂已形成一定规模,微生物浸出技术成功运用于江西德兴铜矿。目前,在广东大宝山建立了我国第一个生物浸铜中试基地[ 9, 10 ]。金川公司是我国镍、钴及其它铂族金属提炼中心,有200多万吨镍金属藏于贫矿之中,另有至少10万t镍和数量可观的铜、钴等金属元素藏于尾矿及大量表外矿中,生物提取技术是利用该资源的有效途径。此外,据报道锑、镉、钴、钼、镍和锌等硫化物的生物浸出试验比较成功[ 11 ]。
1999年法国BRG M研究中心在乌干达的Kasese钴业公司建成了第一座钴的微生物氧化提取工厂,以Kilembe矿生产的及过去30多年堆存的含钴黄铁矿精矿为原料,精矿中黄铁矿含量约为80% ,处理能力为241 t /d,钴的回收率为92%。镍的微生物浸取是近年来矿物加工的一个亮点,澳大利亚的TitanRadi o Hill矿山进行了直接用微生物浸取红土矿中硫化镍和铜研究,2002年Titan公司和我国的金川有色金属公司共同开发了硫化镍和铜的生物浸出工艺。除上述金属硫化物外,铅和锰的硫化物也可以用微生物浸出。
2 . 2难浸金矿微生物氧化浸取
难处理金矿石是指金以细粒浸染状赋存于硫化物、硅酸盐、亚锑酸盐或碲化物中,或由于矿石中存在炭质矿物,不经预处理则不适于直接氰化的矿石。矿石中的金或为物理包裹、或为化学结合,或化学覆盖膜包裹,因而难以被有效地提取,需要进行矿石的氧化预处理。难浸金矿石的氧化预处理在工业上主要有三种方法:焙烧氧化,加压氧化,生物氧化。由于其独有的特点,生物氧化的研究和应用越来越引起人们的重视。难浸金矿的细菌氧化预处理最早由法国人1964年得出,他们尝试利用微生物浸取红土矿中的金[ 12 ], 20世纪70年代,前苏联进行了黑曲霉细菌溶金试验[ 13 ], 1984—1985年,加拿大的Giant Bay微生物技术公司对北美及澳大利亚的30多家金精矿进行了细菌氧化试验,并进行了搅拌槽浸取设计[ 14 ],世界上第一座金的生物氧化提取厂于1986年在南非的Fairview建成投产,与铜的生物浸出方式不同,到目前为止,金的生物氧化浸出主要限于处理难浸金矿石,作为氰化提金的预处理,而且浸出方式(除NewmontMining外)均采用浮选精矿搅拌浸出。世界上已有多家金的生物氧化预处理提取厂投入生产,见表2[ 15 ]。
国内目前已建成烟台金微生物氧化浸出厂(50 t /d) ,陕西地矿局微生物氧化浸出试验厂( 10 t /d)和莱州微生物氧化浸出厂(100 t /d) ,处理含砷含硫的难浸金精矿粉。1994年我国陕西省地矿局进行了2 000 t级黄铁矿类型贫金矿的细菌堆浸现场试验,原矿的金含量为0 . 54g/ t,经细菌氧化预处理后金的回收率达58%; 1995年云南镇源金矿难浸金矿细菌氧化预处理项目启动,建成我国第一个微生物浸金工厂;新疆包古图金矿经细菌氧化预处理后,金浸出率高达92%～97%。
1999年,陕西省地矿研究所生物研究中心对低砷低硫难浸金精矿(煎茶岭浮选金精矿)进行了微生物氧化浸金试验研究。金精矿直接氰化,金浸出率仅35 . 3%;经120h细菌预氧化后再氰化浸出,金浸出率达92 . 72%[ 16, 17 ]。2 . 3铀矿微生物浸取铀的微生物氧化属于间接的氧化过程,细菌首先将与铀矿物共生的黄铁矿氧化,产生硫酸及Fe3 +, Fe3 +将不溶的U4 +氧化成可溶的U6 +,然后再进行铀的回收。
细菌浸铀也已有多年历史,美国、前苏联和南非、法国、葡萄牙等国都曾用生物堆浸法回收铀。早在20世纪60年代,加拿大利奥特湖地区的一些矿山就进行了细菌堆浸铀的研究,铀的生物氧化浸出技术在20世纪70～80年代已应用于工业生产,用细菌浸铀生产的铀占加拿大总产量的10%～20%,在西班牙几乎所有的铀都是通过细菌浸出获得的,美国用细菌回收的铀产值到1983年时已经达到9 000万美元,印度、南非、法国、塔吉克斯坦、日本等国也广泛应用细菌法溶浸铀矿。我国在20世纪70年代初,也曾在湖南711铀矿做了处理量为700 t贫铀矿石的细菌堆浸扩大试验。
在柏坊铜矿历经8a,将堆积在地表的含铀0 . 02%～0 . 03%的2万多吨尾砂用细菌浸出铀浓缩物2 t以上。
80年代末期,堆浸工艺在我国铀矿大力推广后,微生物浸铀技术得到迅速发展,不仅在铀矿堆浸中显示了无比优越性,而且在地浸采铀领域也取得成效。1990年后,新疆某矿山利用细菌地浸铀取得了良好的经济效益。此外,北京化工冶金研究院在细菌浸矿方面做过许多研究工作,他们曾在相山铀矿进行过细菌堆浸半工业试验研究,而赣州铀矿原地爆破浸出试验和赣州铀矿草桃背矿石堆浸试验中也都应用了细菌技术。同时在菌种的筛选、驯化、工艺流程组合及生物膜氧化装置方面的研究都取得了一定进展。
2 . 4稀土矿微生物浸取稀土矿微生物浸取存在于稀土矿物的风化过程中,微生物产生的各种无机酸(硝酸和硫酸)和有机酸(如柠檬酸、草酸、葡萄糖酸、甲酸、乙酸、乳酸、丁二酸等)侵蚀岩石,导致矿物发生分解和溶解作用,而且微生物常以生物膜( bi ofil m)或菌落的形式生长在岩石表面,使之发生风化作用,从而对成矿元素析离、富集[ 18 ]。见表3。
用风化壳淋积型稀土矿区培养的混合微生物及其代谢产物浸取该矿石发现,稀土元素的浸出率明显增加,浸泡液的pH值降低,而且微生物除了代谢产物可促使稀土浸出外,微生物对稀土浸出有直接的作用(包括细胞吸附和胞内吸收作用)[ 19 ]。
2 . 5微生物溶磷
2 .5 . 1磷矿溶磷许多微生物可促使磷矿粉溶解[ 20, 21 ],将无效态的矿物磷转化为速效磷和有效磷,如果在天然磷矿粉中接种某些溶磷微生物,则会产生较好的效果[ 22 ]。前苏联学者亚历山大洛夫从土壤中分离难分解正长石和磷灰石而释放出磷钾的细菌,称之为硅酸盐细菌,它具有解钾溶磷的功能,可将硅酸盐类矿物中不溶的钾和磷释放出来变成可溶性离子,被植物直接吸收利用[ 2
3 ]。
一些学者进行了两株溶磷细菌和一株溶磷真菌对磷矿粉溶磷能力的研究,探索其溶磷的动态变化和溶磷机制[ 21, 24 ]。
结果表明,尘埃芽孢杆菌、荧光假单孢菌和青霉菌均能显著促进其培养液中磷的浸出,而且真菌的溶磷能力强于细菌[ 25 ]。我国磷矿资源丰富,但80%以上是中低品位,矿石中磷矿物的嵌布粒度细,组成复杂,属于难解磷矿,直接使用对农作物产生的效果并不明显[ 26 ]。在土壤和植物根际有大量的解磷微生物,包括细菌、真菌、放线菌等。池汝安等研究了三种解磷菌对低品位磷矿粉中磷的分解行为,结果表明枯草芽孢杆菌、假单孢菌和曲霉菌均能显著促进培养液中磷的浸出,具有一定的解磷能力,这对开发利用低品位磷矿、实现磷的生物浸出及新型磷肥的生产具有重要意义[ 27 ]。
2 .5 . 2锰矿溶磷我国锰矿石中磷的含量较高, P /Mn平均在0 . 01左右,而冶金用锰矿石要求P /Mn小于0 . 003,属高磷锰矿石[ 28 ]。在已勘查的矿床中,磷含量超过标准的占49 . 6%[ 29 ]。锰矿石中的磷主要以磷灰石或胶磷矿的形态存在[ 30 ]。磷矿物嵌布粒度微细,或
与锰矿物紧密共生呈类质同象存在,难于达到单体解离[ 31 ]。
我国高磷贫碳酸锰矿石主要分布在湘、黔、川三省接壤地带,包括湖南花垣锰矿、贵州松桃锰矿、四川秀山锰矿等,这一类型锰矿含P 0 . 24%左右,Mn 18%～19% , P /Mn为0 . 01左右[ 32 ]。目前国内外单用机械选矿方法来除磷,提高锰矿品位,均不能达到满意的效果,而微生物法以其高效,与环境友好等优点引起广大研究者的高度关注[ 33, 34 ]。脱磷菌脱磷性能研究表明,脱磷的原因除了菌株代谢产有机酸外还包括菌株过量摄磷,是菌株直接脱磷,并可通过重金属离子和矿浆驯化培养菌株改良,大幅度提高菌株活性,最高脱磷率可达85%,且锰收率高,产出的锰符合冶金用锰的要求[ 35 ]。
2 .5 . 3铁矿脱磷随着钢铁工业的发展,铁矿资源贫、杂化日益加剧,铁矿脱磷已成为人们研究的热点课题之一[ 36 ]。
我国高磷铁矿石矿物组成比较复杂,磷矿物嵌布粒度细小,采用选矿方法脱磷存在以下问题: ①脱磷率低; ②由于细磨降低了球磨的处理量,使磨矿成本明显增加; ③铁损失量大[ 37, 38 ]。但化学方法脱磷耗酸量大,成本高,而且容易导致矿石中可溶性铁矿物溶解,造成铁损失[ 39 ]。近年来,已经发现很多种细菌、真菌、放线菌都具有溶磷作用,它们主要通过代谢产酸降低体系的pH值,使磷矿物溶解,同时,代谢酸还会与Ca2 +、Mg2 +、Al3 +等离子鳌合,形成络合物,从而促进磷矿物的溶解。研究还表明,有的细菌具有过量摄磷的特性,这也是微生物脱磷的机理之一,氧化亚铁硫杆菌( T . f菌)是应用最广泛,适应性最强的工业菌种[ 40 ],已成功地应用于处理贫、细、杂等难处理硫化矿,该菌属嗜酸性化能自氧菌,脱磷之前需要先用T . f菌氧化黄铁矿生产酸,然后用此浸出液对高磷铁矿石浸出脱磷,脱磷率可达76 . 89%[ 41, 42 ]。
2 . 6铝矿脱硅拜尔法生产氧化铝要求铝土矿具有高的铝硅比和较低的铁钙杂质含量等,需要对铝土矿进行降硅除杂。“硅酸盐”细菌可将矿物中的硅溶解释放出来,可利用它除去矿物中的硅杂质进行微生物选矿[ 43～45 ],使低品位铝土矿质量提高适于拜尔法工艺,某些劣质铝土矿及含铝硅酸盐矿物亦可成为炼铝资源,同时生物浸出最大限度地满足于环保要求。研究表明,B. mucilaginossus Lv12 2对铝土矿中的主要杂质伊利石有明显的脱硅作用[ 46 ]。“硅酸盐”细菌大都是典型的异养菌微生物,代表性微生物有环状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌及黑曲霉菌等。通过综合利用各种诱变剂(如紫外线、乙撑亚胺、亚硝基肌等)发生突变,突变体对矿物的溶解能力得到加强,在生长过程中能释放出有机酸的异养微生物的生物降解,这些酸对岩石和矿物有侵蚀作用[ 47 ],可以从矿石中浸出硅、铁、镍、钙等。
3结语
随着地球上富矿及易处理矿石的不断被开采,剩下的资源就只能是难处理矿石、贫矿及尾矿,而且随着人们对生态环境的认识加深,传统的矿物加工和冶金技术面临日益严重的挑战。如中国虽然是铜资源最丰富的国家之一,但开采的铜矿石中85%属于硫化矿,在生产过程中产生大量的表外矿和废石,其中铜的金属量在200万t以上。随着矿石品位的下降,矿山生产成本的增加,这种堆存的低品位矿越来越多。
对于一些铜储量丰富的地区由于生态环境脆弱,如西藏玉龙铜矿是我国特大型铜矿,铜金属储量650万t,同时含有金、银等,可难以得到有效利用。而生物湿法冶金工艺有不可比拟的优点和应用前景,因此成为国内外矿物加工研究的热点。近年来,微生物冶金无论是浸矿微生物生长、选育,微生物与矿物的作用等方面的研究报道很多,但至今对微生物浸矿过程的机理尚不十分清楚,生物浸取动力学过慢,由于生物氧化过程是一个放热过程,而每一种细菌只能适应一定的温度范围,当生物氧化过程达到一定温度时,堆内过热等实际应用中的工程化问题已成为应用的瓶颈。因此揭示微生物浸矿过程的机理、完善该领域理论,进一
步深入开展浸取过程和工程化研究,拓展对不同矿物和环境的适应性,降低生产成本,提高微生物浸取选择性,提高浸取效率,选育驯提供化耐热菌种,提高氧化的速度,为将微生物冶金技术大规模、广泛应用于各种矿物资源的提取是今后努力的方向。
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冶金专业词汇 1 总论 采矿mining 地下采矿underground mining 露天采矿open cut mining, open pit mining, surface mining 采矿工程mining engineering 选矿（学）mineral dressing, ore beneficiation, mineral processing 矿物工程mineral engineering 冶金（学）metallurgy 过程冶金（学）process metallurgy 提取冶金（学）extractive metallurgy 化学冶金（学）chemical metallurgy 物理冶金（学）physical metallurgy 金属学Metallkunde 冶金过程物理化学physical chemistry of process metallurgy 冶金反应工程学metallurgical reaction engineering 冶金工程metallurgical engineering 钢铁冶金（学）ferrous metallurgy, metallurgy of iron and steel 有色冶金(学)nonferrous metallurgy 真空冶金(学)vacuum metallurgy 等离子冶金(学)plasma metallurgy 微生物冶金(学)microbial metallurgy 喷射冶金(学)injection metallurgy 钢包冶金(学)ladle metallurgy 二次冶金(学)secondary metallurgy 机械冶金(学)mechanical metallurgy 焊接冶金(学)welding metallurgy 粉末冶金(学)powder metallurgy 铸造学foundry 火法冶金(学)pyrometallurgy 湿法冶金(学)hydrometallurgy 电冶金(学)electrometallurgy 氯冶金(学)chlorine metallurgy 矿物资源综合利用engineering of comprehensive utilization of mineral resources 中国金属学会The Chinese Society for Metals 中国有色金属学会The Nonferrous Metals Society of China 2 采矿 采矿工艺mining technology 有用矿物valuable mineral 冶金矿产原料metallurgical mineral raw materials 矿床mineral deposit 特殊采矿specialized mining 海洋采矿oceanic mining, marine mining 矿田mine field 矿山mine 露天矿山surface mine 地下矿山underground mine 矿井shaft 矿床勘探mineral deposit exploration 矿山可行性研究mine feasibility study 矿山规模mine capacity 矿山生产能力mine production capacity 矿山年产量annual mine output 矿山服务年限mine life 矿山基本建设mine construction 矿山建设期限mine construction period 矿山达产arrival at mine full capacity 开采强度mining intensity 矿石回收率ore recovery ratio 矿石损失率ore loss ratio 工业矿石industrial ore 采出矿石extracted ore 矿体orebody 矿脉vein 海洋矿产资源oceanic mineral resources 矿石ore 矿石品位ore grade 岩石力学rock mechanics 岩体力学rock mass mechanics 3 选矿 选矿厂concentrator, mineral processing plant 工艺矿物学process mineralogy
微生物冶金研究及应用示例 摘要：微生物冶金是微生物学与矿物加工学相交叉而产生的一门新兴的边缘学科，开展这方面的研究具有重要的学术意义及广阔的应用前景。本文主要对微生物冶金以及其在矿物开采中的应用进行了较全面的综述，包括微生物冶金发展概况、冶金微生物、微生物冶金技术及冶金过程的机理，并介绍了微生物冶金技术的应用现状。 关键词：生物冶金；硫化矿；冶金技术；生物浸出 矿产资源的开发与利用是支持全球经济发展与社会进步的重要基础之一。随着全球工业化迅速发展带来的自然资源的飞速开发，导致优质富矿资源日趋枯竭，从而品位低以及成分复杂的贫矿资源开始受到人们日渐关注，难选冶炼矿石所占比例不断攀升。常规冶金技术在对低品位低矿物的加工过程中所体现出的产量低、成本高、污染大等缺点，在技术和经济上已无法满足工业生产需求，微生物冶金技术逐渐受到人们的重视[1]。 生物冶金技术又称生物浸出技术，其本质是利用自然界中的微生物或其代谢产物溶浸矿石中有用金属的一种技术。这些微生物为适温细菌，靠无机物生存，对生命无害，它们可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的酸性金属氧化成可溶性的金属盐，不溶的贵金属留在残留物中。并一旦溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统加工方式，如溶剂萃取等方法来回收溶液中的金属；可能存在于残留物中的金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。生物冶金技术具有能耗少、设备简单、操作方便、成本低、工艺流程简单、无污染等优点[2-3]，在矿物加工及冶金领域逐渐受到重视并发展壮大起来,是未来冶金行业发展的重要方向之一[4]。因此，微生物冶金技术的研究及其应用对冶金学的发展具有重要的理论和实际意义[5-6]。 1 微生物冶金发展概况 生物冶金的应用研究开始于20世纪40年代。1947年，Colmer和Hinkel[7]首次从酸性矿坑水中分离到氧化亚铁硫杆菌。其后，Temple等[8]和Leathen等[9]先后发现这种细菌能够将Fe2+氧化为Fe3+，并且能够将矿物中的硫化物氧化为硫
微生物处理重金属污染 摘要：重金属污染的修复是目前研究的热点之一，其中生物治理技术尤其得到了广泛关注。利用菌类微生物的表面结构特性及其生化代谢作用，通过生物化学法、生物絮凝法等将重金属元素分离或降低其毒性，可达到治理污染的目的。基因工程技术在这一领域的应用，加强了菌类和微藻的吸附、代谢、絮凝功能，提高了重金属污染的处理能力。固定化技术的应用提高了治理重金属污染的效率及稳定性，有力地推动了重金属微生物治理技术的发展。文章综述了近年来国内外在利用微生物及植物技术治理重金属污染方面的研究进展，并对其发展方向进行了展望。 关键词：重金属；微生物；研究现状；应用前景 Review on Microbiological for Heavy Metal Pollution LI Dong-xiao Abstract：Development in the treatment of heavy metal pollution at home and abroad by means of microbiological techniques were summarized，and present studies and application prospects of Biological chemical method，Biological flocculation method. the application of gene engineering technique and immobilized microorganism technique to heavy metal pollution treatment were introduced. The prospects of development of treatment technology for heavy metal pollution were also discussed. Key words：heavy metal pollution；microorganism；status; review 1.前言 由于工业的发展,重金属的使用越来越广泛,伴随而来的重金属污染问题也日趋严重。特别是重金属废水,因其中的铅、铬、镉等可通过食物链最终在生物体内累积,破坏正常的生理代谢活动甚至产生“三致”(致癌、致畸、致突变)作用,而成为一种对生态环境危害极大的工业废水。因此,寻找一种能有效地治理重金属废水污染的技术已显得紧迫而重要。 治理重金属的传统方法有:中和沉淀法、化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法、蒸发和凝固法、离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透和电渗析法等。它们各有优点,但又不同程度地存在着投资大、能耗高、操作困难、易产生二次污染等不足,特别是在处理低含量重金属污染时,其操作费用和原材料成本相对过高[1]。利用微生物体系制备的生物吸附剂处理和回收重金属,是目前实践证明最有发展前途的一种新方法。它与传统的处理方法相比,具有以下优点[2]: (1)在低浓度下,金属可以被选择性地去除; (2)节能,处理效率高; (3)操作时的pH值和温度条件范围宽; (4)易于分离回收重金属; (5)吸附剂易再生利用; (6)对钙、镁离子吸附量少;(7)投资小,运行费用低,无二次污染。 2. 重金属污染的微生物处理方法
微生物湿法冶金应用研究背景： 关键词：微生物湿法冶金浸取环境中国论文职称论文 摘要:介绍了微生物湿法冶金的发展过程,评述了近年来国内外微生物浸矿和微生物浮选技术领域基础研究和实际生产应用新进展,重点阐述了硫化铜矿细菌氧化浸出、难浸金矿微生物氧化预处理及铀矿细菌堆浸技术应用现状,分析了微生物湿法冶金面临的新挑战,对微生物浸矿技术应用进行了展望。 Abstract: In this paper, the bihydrometallurgy evolution was introduced briefly. The fundamental research achievements and practical application progress in bioleaching of ore and flotation bymicrobe athome and abroad in recent years were summarized. The current situation in bacterial oxidation dump leaching of copper sulfide ore, microbeAL oxidationpretreatment of refractory gold concentrates and bacteria dump leaching of uranium ore was reviewed indetail . The new challenges from bihydrometallurgy were analyzed. The application of the microbial leaching technology of ore in industrial practice was forecasted. Keywords:Microbe; Hydro metallurgy; Leaching 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。 1 微生物湿法冶金概述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。微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点,在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景[ 2 ]。 微生物浸矿是指用微生物生长代谢产生的酸性水溶液,将有价金属元素(如铜、铀)等从其矿石中溶解出来,加以回收利用的方法。这些金属矿物一般指低品位矿、复杂矿物、尾矿石等用传统方法难以利用的矿物,是生物、冶金、化学、矿物等多学科交叉技术。微生物浸出工艺一般采用堆浸,在细菌存在的情况下,如硫化矿物被氧化并释放出金属离子,浸出液回收有价金属,残余液添加试剂再返回堆中复浸。通常残余液中都含有硫酸及Fe3 +/Fe2 +离子,这些对矿物金属的浸出是十分有益的。微生物浸矿的优点表现在: ①低能耗、低药剂消耗量,低劳动力需求,低成本; ②反应温和,工艺流程短,设备简单,易于建筑,流动资金占有量小; ③资源利用广,能使更多不同种类极低品位矿物得到有效利用; ③无废气,一定程度上可认为无废物、废水排放,环境友好,增加生产安全性; ⑤简化了整个工艺过程。 因此在矿石的日益贫杂及环境问题日益突出的今天,微生物浸矿技术将是有效的金属元素提取、环境保护工程及废物利用的有效方法,生物浸出技术在湿法冶金工艺中将越来越重
吃金属的微生物与微生物采矿 在本世纪初的时候，在一件奇特的事情引起了科学家们的注意；在美国和墨西哥的已经开采完并被水淹没的旧铜矿中，分别发现了大量的铜！它们是从哪里来的呢。是被人放进去的还是自己跑进去的？全不可能啊！于是科学家们猜想可能是废矿渣中残留的铜在某种因素的影响下跑了出来。 经过进一步的观察和研究发现，这些铜确实来自于旧矿渣，而把它们从旧矿渣中请来的也不是别人，正是一类对铜有着特别喜好的嗜金属细菌。 这些细菌在矿井中残存的含铜硫化物表面生长繁殖，以金属铜为食帮助自身的代谢，同时促使铜从含铜的硫化物中游离出来，富集到一起，便导演了使废矿“死而复生”的奇迹。 以上这一发现可帮了冶金业的大忙。科学家们也由此认为，细菌是可以帮助人们进行采矿和提炼金属，并把着眼点集中于比铜值钱得多的金等稀有贵重金属上。 把含有金属硫化物的废矿渣浸泡在含有嗜金属细菌的水中，就可以达到提炼金属的目的。到那儿去找含有细菌的水呢？其实利用废矿井中的污水就可以了。废水＋废渣＝贵重金属，这就是细菌采矿的巨大优越性。也解决了人们多年来末解决的矿渣再提炼的难题。 在金属的采炼过程中，总会留下大量的矿渣，经检验证明，这些矿渣仍含有多种贵重的稀有金属。但由于含量太低，提炼起来比较困难，且成本太高，有点得不偿失，但扔掉又实在太可惜了。因此往往造成矿井和选矿厂矿渣堆积如山的被动局面。 现在，细菌们披挂上阵，利用小巧的身躯随水钻进岩石和矿渣的每一个微小缝隙中，把躲藏在其中的金属元素一一请出，完成了人类办不到的艰难工作，把矿渣变成了聚宝分。事实上，利用细菌可以把采矿和金属提炼一步完成，一下子就可以从细菌液浸提物中收集到纯度比较高的金属。 由于细菌在采集、提炼金属方面特殊功效的发现，导致了一种新兴的冶金工业——生物冶金业的发展。利用微生物发酵工程，人工制取大量细菌浸提剂，用它来喷淋堆放在浸提池中的矿石，溶解矿石中的有用成分，然后从收集的浸提液中分离，浓缩和提纯有用的金属。这种方法也称为湿法冶金技术。利用这一技术，可以撮包括金、银、铜、铀、锰、钼、锌、钴、钪等在内的十几种贵重金属和稀有金属。其中最有诱惑力的要数细菌采金了。 黄金是十分贵重的金属，它的存量和产量水平，与一个国家的经济实力有着重要的联系，因此各个国家都十分重视黄金资源的开发。尽管黄金在世界上分布很广，几乎到处都是，但绝大部分地区含量是很低的。用化学方法提炼黄金成本高，因此只有相对富金的矿才有开采价值。 现在把嗜金细菌请出来，情况就大不一样了。这些栖息于自然界中的嗜金细菌，可以将分散的金属微粒乃至单独的金原子聚集起来，从而形成天然的黄金矿床。据说，我国的科学家已经分离出一些具有强烈聚金能力的微生物，聚金能力达到５０％－６０％，最高可达８０％－９０％以上。 有人研究得出，聚金细菌体表存在一种特殊的蛋白质，它要利用金原子进行代谢，所以把金原子聚集在自己的体表，甚至吸收进细胞内，形成金结晶核，并逐渐增生、扩大、相互连接，最后形成肉眼可见了的砂金。据报道，已经有人进行了这样的尝试，即利用这类微生物培养液在含金矿石中聚集黄金微粒。 此外，微生物在金矿的探测上也可以发挥它的奇效。某些芽孢杆菌，如蜡样芽孢杆菌，与黄金有着不解之缘。它们凭着对黄金的特殊敏感，可以嗅出黄金的气味。因此，人们可以根据这类细菌的分布、增殖数量、与黄金发生的特殊颜色反应等，作为探测黄金的依据。人们甚至做成微生物探针，带到野外去用来标示黄金的潜在储量。总之，微生物在黄金资源的
自养菌 Autotroph; autotrophic bacteria; autotrophic bacterium 又称无机营养菌(liphotrophic bacteria)。有两个含义:1.指环境中CO2作为其唯一或主要碳素来源的细菌,包括能利用少量的有机物如维生素等。2.更为严格的含义是生长和繁殖完全不依赖于有机物的细菌,即CO2已能满足其碳素需要。 自养菌（autotroph）该类菌以简单的无机物为原料，如利用CO2、CO32―作为碳源，利用N2、NH3、NO2―、NO3―等作为氮源，合成菌体成分。这类细菌所需能量来自无机物的氧化称为化能自养菌，或通过光合作用获得能量称为光能自养菌。 "化能自养菌" 英文对照：chemoautotroph; 硫化细菌 硫化细菌（thiobacillus）氧化还原态硫化物（H2S、S2O2-3）或元素硫为硫酸，菌体内无硫颗粒，专性化能自养，主要是硫杆菌属（Thiobacillus）中的一些种，如氧化硫硫杆菌（T.Thiooxidans），排硫硫杆菌（T.thioparus），氧化亚铁硫杆菌（T.ferrooxidans），脱氮硫杆菌（T.denitrificans）等。可进行以下反应： 硫化细菌氧化硫化物获得能量，同化二氧化碳，其中的氧化亚铁硫杆菌，不仅能氧化元素硫和还原态硫化物，还能在氧化亚铁为高铁的过程中获得能量。 此种细菌常见于矿山的水坑中，可使金属硫化物氧化成硫酸，使矿物中的金属被溶解，已用于低品位铜矿等矿物的开采，称为细菌浸矿。硫化细菌广泛分布于土壤和水中，其氧化作用提供了植物可利用的硫酸态硫素营养。 中温菌氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans) 氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans, T.t) 1922年由Waksman和Joffe分离得到，具有快速氧化单质硫以及还原态的硫化物的功能。T.t是一种矿质化能自养菌,专性好氧,嗜酸,革兰氏阴性菌,棒状,大小为1×2mm,宽0.3~0.5μm,长1.0~2.0μm。T.t以氧化单质硫或还原态的硫化物来获得自身细胞生长和代谢所需要的能量,以NH4+为氮源,以空气中CO2为碳源。 氧化亚铁钩端螺旋茵(Leptospirillum ferrooxidans)及混合嗜酸菌 嗜酸硫杆菌(Thiobacillus acidophilus )
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。适温细菌和其他“靠吃矿石为生”细菌如何氧化酸性金属的机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收贱金属，如铜。残留物中可能存在的金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。 1. 生物湿法冶金 生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学科之一。与传统氧化工艺相比，生物氧化工艺其成本低，无污染，对低品位难处理的硫化矿矿产资源的有效开发利用有着广阔的工业应用前景。相信在不远的将来，生物湿法冶金一定会得到更加广泛的应用。微生物浸矿是指用含微生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究已有很长的历史，在细菌的生长、硫化矿分解等方面已有较深刻的认识。细菌浸矿过程是细菌生长及包括化学反应，电化学、动力学现象的硫化矿氧化分解的复杂过程。 1.1生物冶金的工艺过程
1.冶金试验研究工作的内容、分类、步骤？分类及内容：冶金试验研究工作大体分为基础理论研究和应用研究两个方面。基础理论研究的主要内容是热力学及动力学两个方面(近年来，还进行着传输理论的研究)。应用研究包括使用新工艺、新方法、新设备、改革现有的工艺流程、改进现有生产设备、强化生产过程、提高产品质量、综合利用原料以及保护环境等诸多方面。基础理论和应用研究两者之间是相互渗透，相辅相成的。步骤：1调查研究、查阅文献资料、选定研究课题2制定试验方案和试验计划3试验的准备4试验实施试验5进行数据分析和补充试验6编写试验报告或者论文 2.感应炉的工作原理和电磁搅拌的作用？工作原理：当感应圈接通交流电源时，电流I1在感应线圈中间产生交变磁场Φ，交变磁场切割坩埚中的金属炉料，在炉料中产生感应电势区，由于金属炉料本身形成一闭合回路，所以在炉料中同时产生感应电流（I2），感应电流（I2）通过炉料时产生电阻热Q且Q=I22RT感应电动势E=4.44Φ.f.n 电磁搅拌的作用：有益作用：1均匀成分2均匀温度3改善反应动力学条件有害作用：1冲刷炉衬2增加空气中氧对钢液氧化3将炉渣推向坩埚壁，使壁厚增加，降低了电效率 3.电阻炉设计考虑的因素？1炉子欲达到的最大温度范围（T↑,P↑）2加热过程是否通气(通气，P↑)3炉子本身的热损失大小—保温材料(热损，P↑) 4试样进出是否频繁(频繁，P↑) 4.电热元件分类和特点？分类：按照材质分为金属和非金属。金属型有镍铬合金、铁铬铝合金、钼、钨；非金属类有硅碳系、硅钼系、碳系三种。特点：金属：镍铬合金（适用于低温炉，<1000℃的空气环境中使用，经高温加热后脆化不严重，具有抗氮能力）；铁铬铝合金（适用于中温炉，最高使用温度1200℃,有低温脆性）；钼（仅能应用在高纯氢、氨分解气、无水酒精蒸汽及真空中，允许温度达到800℃）；钨（多用于微型炉，使用温度为1300-1400℃）。非金属：硅碳系（断后不能使用），硅钼系（可用温度1700℃，常温下性硬而脆，在400-700℃“粉化”，低温氧化）；碳系（使用温度可达2000℃，抗氧化性差，真空或者中性气氛保护下使用） 5.热电偶的工作原理？在一个由不同金属导体A和B组成的闭合回路中，当此回路中的两个接点保持在不同的温度t1和t2时，只要两接点在温度差回路中就会产生电流，即回路中存在一电动势称为“塞贝克温差电动势”，简称“热电势”，记做EAB A A t1 1 2 t2 B 6.光学显微镜观测方法有哪些？按其功能分为岩相显微镜（可观察透视矿）及矿（金）相显微镜两种。A岩相显微镜带有偏光镜故又叫偏光显微镜，其鉴定矿物的方法有：a单偏光下观察b正交偏光下观察c锥光镜下观察。B矿（金）相显微镜用来鉴定不透明矿物，其鉴定方法有：a明视场下观察b暗视场下观察c偏光下观察d光片的浸蚀鉴定 7实验室常用容器的种类？实验室常用的坩埚：1熔融氧化铝再结晶的刚玉制品2石英制品3氧化镁制品4氧化钙制品5二氧化锆制品6石墨（碳）质耐火材料7高熔点金属材料8金属陶瓷9绝热材料。气体用储气瓶 8冶金物相分析法的种类、任务？种类：光学显微镜鉴定方法、X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、电子探针微区分析任务：鉴定和分析金属、熔渣及耐火材料中各种相的形态、结构和组成a钢铁冶金实验研究：鉴定钢种夹杂物，研究钢的性能和质量b 炼钢工艺研究：了解炉渣的物相组成，以便控制炉渣的成分和造渣过程c炼铁时所用烧结矿、球团矿、高炉渣、矿物组成的组分 d 冶金反应平衡研究：确定平衡渣相物质组成e冶金过程当中使用的耐火材料：显微组织和损毁机理的研究
生物冶金 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。浸矿微生物主要有氧化铁硫杆菌(ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ)、氧化硫硫杆菌(ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｉｏｏｘｉｄａｎｔ)、硫化芽孢杆菌(ｓｕｌｆｏｂａｃｉｌｌｕｓ)、氧化铁杆菌(ｆｅｒｒｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｔ)、高温嗜酸古细菌(ｔｈｅｒｍｏａｃｉｄｏｐｈｉｌｉｃａｒｃｈａｅｂａｃｔｅｒｉａ)、微螺球菌属(1ｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ)等。在有关生物冶金的报道Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ(氧化亚铁硫杆菌)为浸矿菌种的论文占绝大多数，但从研究者对浸矿细菌的分离及培养方法来看，应该是多个菌种的富集混合菌。它们有些生长在常温环境，有些则能在50～70℃或更高温度下生长。硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和元素硫及其相关化合物，浸矿微生物一般为化能自氧菌，它们以氧化亚铁或元素硫及其相关化合物获得能量，吸收空气中的氧及二氧化碳，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成开尔文循环生长。 用于浸矿的几十种细菌，按其生长的最佳温度可以分为三类，即中温菌、中等嗜热菌与高温菌。一些常用浸矿细菌的主要性质见表1。 硫化矿生物浸出过程包括微生物的直接作用和间接作用，同时还具有原电池效应及其它化学作用。直接作用是指浸出过程中，微生物吸附于矿物表面通过蛋白分泌物或其他代谢产物直接将硫化矿氧化分解。间接作用则指微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸出体系的亚铁离子，氧化成三价铁离子，产生的高铁离子具有强氧化作用，其对硫化矿进一步氧化，硫化矿物氧化析出有价金属及铁离子，铁离子被催化氧化，如此反复。根据矿石的配置状态，生物冶金工业化生产主要有3种。 (1)堆浸法。这种方法常占用大面积地面，所需劳动力较多，但可处理较大数量的矿石，一次可处理几千至几十万吨。 (2)池浸法。在耐酸池中，堆集几十至几百吨矿石粉，池中充满含菌浸提液，再加以机械搅拌以加快冶炼速度。这种方法虽然只能处理少量的矿石，但却易于控制。 (3)地下浸提法。这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。其方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上浇淋细菌溶浸液，或者在矿区钻孔至矿层，将细菌溶浸液由钻孔注入，通气，待溶浸一段时间后，抽出溶浸液进行回收金属处理。这种方法的优点是，矿石不需要开采选矿，可节约大量人力和物力，减轻环境污染。 应用微生物浸矿，其优势在于：反应温和，环境友好，能耗低，流程短，特别适于贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出，在矿石日益贫杂及环境问题日益突出的今天，微生物浸矿技术将是有效的金属元素提取、环境保护及废物利用的手段。近年来，国外该技术的研究已成为矿冶领域热点，细菌浸出已发展成了一种重要的矿物加工手段，利用此法可以来浸出铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。
微生物浸矿技术及其发展趋势简述【摘要】本文简要介绍了微生物浸矿的作用机理，浸矿流程及工艺方法，微生物浸矿与传统技术相比所具有的优势，并探讨了了当前微生物浸矿技术存在的问题，最后根据我国当前的经济发展形势大胆猜测了微生物技术的发展方向。【关键词】生物浸矿；作用机理；流程；工艺方法；优势；发展方向20世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。 微生物浸矿是借助某些微生物的催化作用，使矿石中的金属溶解的湿法冶金过程，它特别适合于处理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出，并具有传统选矿方法所不具有的巨大优势，因此,微生物浸矿技术的研究进展及其应用越来越受到广泛地关注。 1 微生物浸矿机理 在金属硫化物矿物的微生物浸出体系中，金属的溶解一般认为包括以下三个方面的作用：（1）酸浸作用；（2）直接作用；（3）间接作用。 1.1酸浸作用 硫化物矿物的微生物浸出体系一般为pH值1.8-2.5的稀硫酸溶液，稀硫酸对固体矿物具有一定的化学溶解作用： 2MS+2H2SO4+O2 2MSO4+2H2O+2S 如果没有微生物的存在，化学溶解会因为硫酸得不到补充而逐渐减弱甚至停止。T.f菌适应环境后，可以氧化单质硫而提供硫酸： 2S+3O2+2H2O 2H2SO4 总反应为：MS+2O2MSO4 1.2 直接作用 直接作用是指吸附于矿物颗粒表面的细菌依靠细胞内特有的铁氧化酶和硫氧化酶对硫化物矿物的直接催化氧化，并从中得到能源和其它营养元素的浸出作用，直接作用需要细菌与矿物颗粒的直接接触。直接作用过程中发生的主要反应为：
浅谈微生物的应用及发展 摘要：随着有关学科的发展和生产工艺的改进，人们对微生物的利用本领越来越高。以微生物为原料进行生产的新产品如雨后春笋，层出不穷。本文主要介绍现代微生物的应用方向及发展前景，向读者呈现一个广阔的微生物世界。 关键词：微生物；应用方向；发展前景 微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。它们都是一些个体微小、结构简单的低等生物，包括属于原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体[1]。作为生物技术最根本的一门学科，微生物学给人类带来了巨大的利益，并对其他生物技术产生了重要影响，一直处于生物技术的领先地位，随着微生物技术快速发展，微生物技术已经走出了曾给其带来里程碑转折发展的发酵罐时期，广泛用于发酵罐以外形式的环境保护、细菌冶金、细菌勘探和能源开发等领域，特别是基因工程菌的大量产生和使用。 1、微生物的应用 微生物在基因工程、细胞工程、蛋白质工程等现代生物技术的支持下，可以产生众多新的产品，应用的范围进一步扩大，已经深入到工农业生产、医疗保健、环境保护、甚至微电子领域，促进了传统产业的技术改造和新兴产业的产生，对人类社会生活将产生深远的影响，同时也具有巨大的经济效益潜力。
1.1微生物在农业中的应用 微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策。积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在 进行之中。 植物固氮根瘤菌的全序列也已测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。 1.2 微生物在基因产品开发中的应用 微生物以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个 生命科学研究的前沿，而微生物基因组，研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药
冶金新技术——浅谈生物冶金 学院：冶金与能源工程学院 专业：有色冶金专业
1.生物冶金的发展 生物冶金是利用以矿物为营养基质的微生物，将矿物氧化分解从而使金属离子进入溶液，通过进一步的纯化、浓缩获得金属的新技术，它的实质是加速硫化矿物自然转化成氧化物的湿法冶金过程。该技术综合了湿法冶金、微生物学、矿物加工、化学和环境工程等多个学科的研究成果。与传统处理工艺相比，生物冶金技术具有如下特点:(1)工艺流程简化、设备简单易操作、成本低、能耗少。(2)资源利用广，能使更多不同种类及低品味矿物资源得到有效利用。(3)污染排放少，有利环保。从文献记载来看，生物冶金技术已具有较长的历史，早在公元前2世纪，堆浸在当时就是生产铜的普遍做法[1]。我国是世界上最早利用微生物浸矿的国家，但也只是在采铜、铁过程中不自觉地利用了自发生长的某些自养细菌浸矿。在欧洲，这种技术的应用至少始于公元二世纪，从1687年开始，瑞典中部Falun矿山的铜矿至少已经浸出了2百万吨铜。 目前已经扩大到利用具有浸矿能力的细菌进行铜、铀、金、锰、铅、镍、铬、钴、铁、砷、锌、铝等几乎所有硫化矿的浸出。世界上第一座大型细菌处理厂[2]是加纳的Ashanti生物氧化系统，1995年扩建设计规模为960t/d。产业化相对领先的国家有智利、澳大利亚、美国、南非、日本等，中国、欧盟也从近几年先后投入大量资金开展生物冶金领域的研究。中国于2004年启动了生物冶金重大基础研究项目(即973计划)——微生物冶金的基础研究，中南大学邱冠周教授任首席科学家。产业化方面也取得一定进展，例如在江西德兴铜矿的堆浸[3]、福建紫金矿业紫金山低品位铜矿的原位堆浸[4]以及广东梅州低品位铜矿生物冶金国家高 技术示范工程项目等。 2 生物冶金中常用的细菌 生物浸出中使用的主要是化能自养微生物，此类微生物可从无机物的氧化过程中获得能量，并以C0 2 为主要碳源和以无机含氮化合物作为氮源合成细胞物质；又可进一步细分为硫化细菌、氢细菌、铁细菌和硝化细菌等4种生理亚群[5,6]。在 硫化矿生物浸出中应用最多的为硫化细，在有空气(含有电子受体0 2和少量C0 2 )、 一定的pH、温度及一定的含氮无机物情况下，硫化细菌就能生长繁殖，并将元素S和某些还原态的硫化物氧化成S0 4 2-从中获得能量。其中嗜酸氧化亚铁硫杆菌还能氧化金属硫化物，将Fe2+离子氧化成Fe3+”离子，三价铁盐是湿法冶金中常用的