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微生物冶金工艺及发展(童威祖）(1009030216)摘要论述了微生物浸出的原理,介绍了用于冶金工业的微生物及用于工业上的生物冶金方法:堆浸法、槽浸法及就地浸出法,并讲述了国外浸出铜、金、铀、锰四种金属采用微生物浸出工艺的生产情况。
提出了目前微生物冶金发展中存在的问题及今后微生物冶金发展的方向。
关键词微生物冶金浸出引言目前,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20a ,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]。
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: 低能耗、低药剂消耗量, 低劳动力需求, 低成本; 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; 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; 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; 简化了整个工艺过程。
湿法冶金浸出技术湿法冶金浸出技术是指利用液体介质将金、银、铜、铝等金属元素从矿石或其他固态材料中溶解出来的技术。
这种技术被广泛应用于非铁金属冶炼、稀有金属冶炼、废弃物处理等领域。
湿法冶金浸出技术的基本原理是，在液体介质中，矿石或其他固态材料中的金属元素被化学反应或化学吸附溶解出来。
溶解后的金属离子可通过电解、沉淀、络合、溶解度等方式进一步得到纯金属。
在湿法冶金浸出技术中，液体介质是非常重要的。
常见的液体介质有稀酸、酸、碱等。
这些液体介质中的化学成分与矿物中的金属元素发生反应，从而使金属元素溶解在介质中。
金矿石的化学成分主要是金和硫化铁。
在使用氰化物溶解金矿石时，氰化物在水中形成离子，和金化学反应，生成氰化金离子，溶解在水中。
硫化铁和氰化物反应，生成一氰化化铁离子，通过氧化、水解等方式进行还原。
湿法冶金浸出技术在工业生产中有广泛应用。
在铜冶炼中，氧化和硫化铜矿是主要的原料，其使用浸出法进行处理。
在硫酸亚铁盐中浸出铜矿，则使用的是酸性液体介质。
在稀有金属冶炼中，常使用浸出法处理稀土矿。
湿法冶金浸出技术也被广泛应用于废弃物处理领域。
在锌处理厂，通过浸出法处理废旧电池中的锌，将锌溶解出来。
在废弃电子产品中，含有如金、银、铜等贵金属，通过浸出法可将其溶解并回收。
湿法冶金浸出技术在不同领域具有不同的应用特点和优势。
在非铁金属冶炼领域，该技术可以处理各种类型的非铁矿，如铝土矿、磷灰石、锰矿和钾矿等。
通过浸出法处理非铁矿可以提高矿石回收率，降低运输成本，并减少对自然资源的消耗。
湿法冶金浸出技术的化学反应速度较快，操作过程相对简单，而且可以通过控制液体介质的化学成分，实现精准的物质分离。
在稀有金属冶炼领域，湿法冶金浸出技术已被广泛应用于稀土元素的分离和提纯。
稀土元素由于矿石中的含量极低，因此其提取成本较高。
但通过采用湿法浸出技术，将矿石浸出后，可以将稀土元素与其他金属分离开来，提高浸出效率和提纯效率，从而降低稀土元素的生产成本。
湿法冶金工艺流程湿法冶金工艺流程是一种常用的冶金工艺，主要用于提取和精炼金属。
以下是一个典型的湿法冶金工艺流程的简要描述。
首先，在湿法冶金工艺中，首先需要选矿。
选矿的目的是从原矿中分离出目标金属并去除无关的杂质。
这一步骤通常通过矿石研磨和浮选来实现。
研磨将矿石颗粒细化，以便更好地与分离剂相互作用。
浮选过程中，则是将矿石和分离剂混合，使目标金属的颗粒被吸附在泡沫上，从而分离出来。
然后，分离出的目标金属精矿需要经过浸出处理。
浸出是将金属从矿石中溶解出来的过程。
这一步骤通常使用化学溶剂，如含氯化物的溶液。
溶剂与精矿接触，以便溶解金属成分。
随后，通过搅拌和过滤等方式，将溶剂中的金属分离出来。
接下来，通过沉淀和氧化，将金属溶液中的杂质去除。
沉淀是将金属盐溶液中的杂质沉淀成固体颗粒，然后通过过滤或离心等方式分离。
氧化则是将金属溶液中的杂质氧化成不溶于溶液的化合物，然后通过过滤或沉淀等方式分离。
然后，通过还原和电解，将纯净的金属从溶液中析出。
还原是指将金属溶液中的金属阳离子还原成金属原子的过程。
这一步骤通常使用还原剂，如氢气或焦炭等。
电解则是利用电解质溶液中的电解作用，将金属阳离子在电极上合成金属原子，并沉积在电极上。
最后，经过上述步骤处理后得到的金属需要进行精炼。
精炼是将金属中的杂质去除，以获得高纯度的金属。
这个过程中通常使用真空蒸馏、电渣重熔等方法来实现。
真空蒸馏通过在低压环境下蒸发杂质，以获得高纯度的金属。
电渣重熔则是将金属材料与电渣混合，通过电流加热使杂质溶解在电渣中，从而获得高纯度的金属。
总的来说，湿法冶金工艺流程是一种通过选矿、浸出、分离、还原、电解和精炼等步骤，从原矿中提取和精炼金属的方法。
这个流程可以适用于不同种类的金属，在冶金产业中有着广泛的应用。
生物湿法冶金的研究2 •定义生物湿法冶金（也称硫化矿生物冶金），是一门硫化矿生物提取冶金的工业应用，主要用于处理传统技术难处理的低品位复杂矿、废弃矿石、尾矿等。
2.浸出基本原理硫化矿的生物浸出是水溶液中多相体系的一个复杂过程，包含化学氧化、生物氧化和电化学氧化反应。
一般认为,在生物浸出过程中，微生物的作用表现在三方而。
2.1直接作用直接作用是指细菌与硫化矿物直接接触氧化，加速固体矿物被氧化成可溶性盐的反应过程，如许多金属硫化矿物在浸矿微生物的直接氧化作用下会发生浸出反应。
直接作用发生第一步：细菌吸附。
在K.A.Natara janetai的研究中显示，细菌吸附量的增加可以促进铁的溶解。
M.I.Sampson等人用氧化亚铁硫杆菌、中等嗜高温菌一嗜高温氧化硫化物硫杆研究了不同培养条件下对不同矿物的吸附作用，结果表明，中等嗜高温菌种有更大的吸附程度，这一结果与矿物被细菌浸出的结果一致。
KAThirde等人的研究表明黄铜矿浸出率强烈依赖于溶液中的氧化还原电位（En）, 这种参数比细菌数量或活性更有影响，当分别加入亚铁或高铁时，前者浸出速度快 2.7倍，而后者却抑制了细菌浸出，因此细菌促进电化学氧化作用，仅当电化学条件有利时才发生。
2.2间接作用间接作用是指利用硫化矿物中释放出来的亚铁和硫元素间接浸出硫矿化物。
桩木圭子等人用氧化亚铁硫杆菌浸出黄铁矿，分析了浸出溶液和黄铁矿表面，并通过测定溶液中氧化还原电位（En）的变化—作为细菌氧化活性的一种度量，认为黄铁矿的细菌浸出主要按照间接机理。
利用氧化亚铁微螺菌研究它对黄铁矿的氧化浸出动力学，表明它是通过间接作用氧化黄铁矿。
同时发现氧化亚铁硫杆菌优先利用高铁氧化硫化锌产生的是元素硫，而不是亚铁，高铁的再生被抑制，因此确定了硫化锌的细菌氧化机理是间接作用。
2.3复合作用研究认为，黄铁矿细菌氧化同时有直接作用和间接作用，而黄铜矿是以直接作用进行的，黄铁矿的存在对黄铜矿的氧化有抑制作用，用此解释两种矿石的浸出差异。
《湿法冶金》课程教学大纲一、课程说明课程编码4301307课程类别专业方向课修读学期第六学期学分2学时32课程英文名称Hydrometallurgy适用专业应用化学先修课程无机化学二、课程的地位及作用湿法冶金是应用化学专业学生的一门专业方向课。
它一方面在不断发展丰富和完善自身，同时也与其他的相关学科联系，渗透、交融得非常密切，近年来发展迅速，其深度、广度在不断变化。
它不仅与化学中的无机化学、物理化学、化工工程与工艺等学科相互关联、渗透，而且与矿物学、金属冶炼以及材料科学等其他学科的关系也越来越密切。
新的冶炼技术知识，新的冶炼设备，新的成果不断涌现，同时有色金属冶炼一些原理和知识也是大学本科生培养过程中应掌握的内容。
本课程主要介绍有色金属冶炼的基本原理和知识，以及现代有色金属冶炼技术的新知识、新工艺、新设备、新成果、新进展及趋势。
三、课程教学目标1. 系统地讲授有色金属冶炼的基本原理和知识；使学生能够初步地应用有色金属冶炼基本理论和知识处理一般的有色金属冶炼的问题；2. 通过系统地向讲授有色金属冶炼的基本原理和知识，使学生能进一步地加深对有色金属冶炼基本原理和知识的理解，并运用有关原理去研究说明、理解、预测相应的冶金过程，从而培养思考问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。
应用了解有色金属冶炼的及发展趋势；从而进一步3. 使学生了解有色金属冶炼领域内最新研究进展及新技术、新成果、新设备、新知识、新进展、典型案例，培养学生基本科学素养与创新意识；4. 通过学习使学生对有色金属冶炼的知识具有一定的系统性和覆盖面，掌握事实与理论，普及与提高，基础与实用，以及了解个别与综合，独立与联系，现在和未来的关系；5. 运用所学有色金属冶炼的基本原理和知识，了解有色金属冶炼与其他学科相互交叉、渗透、融合的特点；结合工业生产实际，拓宽和加深知识的层面和深度，提高综合知识的运用及解决问题的能力，并使学生在科学思维能力上得到更高、更好的训练和培养。
湿法冶金除铁的几种主要方法[引入]：湿法冶金是一种广泛应用的处理方法，在提取和纯化金属方面具有重要地位。
在湿法冶金过程中，铁是一种常见的杂质，其存在会对金属产品的纯度和质量产生不良影响。
因此，有效地去除铁成为湿法冶金过程中的关键步骤。
本文将介绍几种湿法冶金除铁的主要方法，并对其进行简要对比分析。
化学沉淀法是一种常用的湿法冶金除铁方法。
该方法的原理是利用化学反应将溶液中的铁离子转化为不溶性沉淀物，从而与目标金属分离。
化学沉淀法的主要工艺流程包括配制沉淀剂、加入沉淀剂、搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥等步骤。
该方法的优点是操作简单、设备投资较小，适用于含铁量较低的溶液。
但化学沉淀法的缺点是会产生大量的废渣，且沉淀剂的纯度会影响目标金属的纯度。
溶剂萃取法是一种基于不同溶剂对目标金属和杂质溶解度差异的除铁方法。
该方法的原理是选用适当的溶剂，将目标金属与杂质分离。
溶剂萃取法的主要工艺流程包括选用溶剂、混合、萃取、分离、洗涤、干燥等步骤。
该方法的优点是分离效果好、目标金属纯度高，适用于处理含铁量较高的溶液。
但溶剂萃取法的缺点是操作复杂、设备投资较大，且溶剂的回收和再生过程容易导致环境污染。
离子交换法是一种借助于离子交换剂与溶液中的离子进行交换而除铁的方法。
该方法的原理是选用适当的离子交换剂，将其与溶液中的铁离子进行交换，从而去除铁离子。
离子交换法的主要工艺流程包括选用离子交换剂、混合、离子交换、洗涤、干燥等步骤。
该方法的优点是除铁效果好、操作简单、设备投资较小，适用于处理各种不同含铁量的溶液。
离子交换法的缺点是离子交换剂的再生和回收容易导致环境污染，且对设备有一定的腐蚀性。
[总结]：以上三种方法均为湿法冶金除铁的主要方法，各具优缺点。
化学沉淀法操作简单，但产生大量废渣且沉淀剂纯度会影响目标金属纯度；溶剂萃取法分离效果好、目标金属纯度高，但操作复杂、设备投资较大且易造成环境污染；离子交换法除铁效果好、操作简单、设备投资较小，但离子交换剂的再生和回收容易导致环境污染且对设备有一定的腐蚀性。
